Ushbu tadqiqot vodorod bilan boyitilgan metan-havo aralashmalaridagi portlash alangalarining metall sim to‘rlar bilan bostirilishini laboratoriya miqyosidagi yopiq kanalda, to‘r zichligi, vodorod ulushi va to‘rning strukturaviy yaxlitligini birgalikda o‘zgartirib o‘rgangan. Tadqiqotchilar 0, 10, 20 va %30 vodorod sharoitlarini to‘rsiz nazorat holati hamda 10, 30, 60 va 80 PPI deb belgilangan to‘rtta sim to‘r zichligi bilan taqqoslagan. Yuqori tezlikdagi kamera tasvirlari, to‘rtta bosim sensori va bosimdan hosil qilingan issiqlik yo‘qotish hisoblari birgalikda baholangan.

Sim to‘r zichligini 80 PPI gacha oshirish vodorod ulushiga qarab maksimal portlash bosimini taxminan %38–45, maksimal bosim ko‘tarilish tezligini esa %65–93 kamaytirgan. Biroq natijalar zichroq to‘r har qanday sharoitda avtomatik ravishda alangani to‘liq to‘xtatishini ko‘rsatmagan. Past zichlikdagi to‘rlar alangani o‘chira olmaganda to‘siq ta’siri hosil qilib turbulentlikni oshirgan, alanga yuzasini burishtirgan va ayrim sharoitlarda yonishni tezlashtirgan.

To‘rning strukturaviy yaxlitligi asosiy xavfsizlik chegarasi sifatida namoyon bo‘lgan. Tuzilishi buzilmay qolgan sim to‘r alanga to‘liq o‘chirilmasa ham bosimni va tarqalish tezligini kamaytira olgan. Portlash ta’sirida uzilgan yoki romidan ajralgan to‘r esa bostirish xususiyatini yo‘qotgan; parchalanib ketgan to‘siq kabi harakat qilib kuchli turbulentlik va yuqori tezlikdagi alanga tarqalishini hosil qilgan.

Tadqiqot alanganning yakuniy xatti-harakatini uchta mexanizm raqobati bilan izohlaydi: metall sirtida issiqlik va faol turlar yo‘qotilishiga bog‘liq o‘chirish, alanganning to‘r atrofida turib qolib keyin teshiklardan o‘tishi va to‘r hosil qilgan turbulentlikning yonishni kuchaytirishi. Topilmalar laboratoriya miqyosidagi bitta kanal geometriyasi va muayyan tajriba sharoitlariga tegishli; ularni to‘g‘ridan-to‘g‘ri sanoat quvur liniyasi loyihalash mezoni yoki sertifikatlangan alanga tutgich samaradorligi sifatida ishlatib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning asosiy muammosi nima?

Tabiiy gazga vodorod qo‘shish mavjud quvur liniyasi infratuzilmasidan foydalanib vodorod tashishga imkon berishi mumkin bo‘lgan yondashuv sifatida ko‘rilmoqda. Biroq vodorod qo‘shilishi metan-havo aralashmasining alanga tarqalishi va portlash shiddatini o‘zgartirishi mumkin. Bu holat quvur liniyalarida alanganning boshqa bo‘limlarga o‘tishini oldini olish uchun ishlatiladigan metall sim to‘rli alanga tutgichlarning ishonchliligini yanada muhim qiladi.

Sim to‘r portlash vaqtida ikki xil rolni bajarishi mumkin. Agar to‘r yetarlicha issiqlik tortib olsa va alangani kichik bo‘laklarga ajratsa, yonish zanjiri davom eta olmaydi va alanga o‘chadi. Agar to‘r teshiklari keng yoki uning issiqlik ta’siri yetarli bo‘lmasa, alanga to‘rdan o‘tishi mumkin. Bu ikkinchi holatda to‘r oqimni buzuvchi to‘siq hosil qilib turbulentlik va alanga yuzasi maydonini oshirishi mumkin. Tadqiqot markazidagi muhim savol bostiruvchi sifatida loyihalangan tuzilma qaysi sharoitlarda yonishni tezlashtiruvchi to‘siqqa aylanishi mumkinligidir.

Adabiyotdagi qaysi bo‘shliq nishonga olingan?

Avvalgi tadqiqotlar ko‘pincha sim to‘r zichligi, qatlamlar soni yoki vodorod ulushiga e’tibor qaratgan. Tadqiqotchilar haqiqiy portlash vaqtida to‘r shaklini saqlab qolish-qolmasligi ko‘plab baholashlarda yetarlicha hisobga olinmaganini aytadi. Holbuki, alanga va bosim to‘lqini to‘r romini deformatsiya qilishi, teshik tuzilishini buzishi yoki to‘r yuzasini romdan ajratishi mumkin.

Ushbu tadqiqot uchta o‘zgaruvchini birgalikda ko‘rib chiqqan:

• Metan tarkibidagi vodorod ulushi,
• Metall sim to‘r zichligi,
• Sim to‘rning portlashdan keyin strukturaviy jihatdan butun qolishi yoki uzilishi.

Tadqiqot faqat alanganning o‘tgan-o‘tmaganini qayd etish bilan cheklanmagan; portlash bosimi, bosim ko‘tarilish tezligi, alanga morfologiyasi, tarqalish tezligi, yorqin hudud kattaligi va bosim farqidan hisoblangan energiya yo‘qotishini ham birgalikda baholagan.

Tajriba qurilmasi qanday tuzilgan?

Tajriba umumiy uzunligi 2,24 metr bo‘lgan gorizontal, yopiq va bo‘limlarga ajratilgan kanalda o‘tkazilgan. Kanalning o‘rta qismiga 304 zanglamaydigan po‘latdan tayyorlangan sim to‘r joylashtirilgan; to‘r o‘ngdagi yoqish bo‘limi bilan chapdagi havo bo‘limini bir-biridan ajratgan. Har bir kuzatuv oynasining kengligi 60 millimetr.

1-shaklda ko‘rsatilgan qurilma beshta asosiy tizimdan iborat:

1. Yopiq portlash kanali,
2. Metan va vodorod gazini tayyorlash tizimi,
3. Impulsli uchqun bilan yoqish tizimi,
4. Metall sim to‘rli alangani to‘xtatish bo‘limi,
5. Bosim ma’lumotlarini yig‘ish va yuqori tezlikda tasvirlash tizimi.

Kanal o‘qi bo‘ylab to‘rtta bosim sensori joylashtirilgan. Bosim ma’lumotlari 0,2 millisekundlik namuna olish oralig‘i bilan qayd etilgan. Alanga rivojlanishi 1280 × 204 piksel aniqlik va soniyasiga 1000 kadr tezligida ishlaydigan yuqori tezlikdagi kamera bilan tasvirlangan. Uchqun yoyi 120 millisekund davom etgan, tajribalar xona haroratida va dastlab 0,101 MPa bosimda olib borilgan.

Kanal plastik plyonka bilan ikki bo‘limga ajratilgan. O‘ng bo‘lim metan-vodorod-havo aralashmasi bilan to‘ldirilgan, chap bo‘limda havo qoldirilgan. Yoqilgandan keyin yoqilg‘iga boy aralashmaning yonib o‘rta bo‘limga va keyin kislorod mavjud bo‘lgan chap bo‘limga siljishi kuzatilgan.

Gaz aralashmalari qanday tayyorlangan?

Umumiy ekvivalentlik nisbati tadqiqotda \(\phi=1\) deb berilgan. Ishlatilgan hajmiy gaz tarkiblari quyidagicha:

Bu yerdagi vodorod ulushi yoqilg‘i tarkibidagi vodorod hissasini anglatadi. Shu sababli “%30 vodorod” sharoitida butun kanal hajmining %30 qismi vodorod emas; tajriba jadvalida haqiqiy hajmiy vodorod ulushi %3,58 deb berilgan.

Metall sim to‘rlar qanday taqqoslangan?

To‘rsiz nazorat sharoitiga qo‘shimcha ravishda 10, 30, 60 va 80 PPI zichliklar ishlatilgan. Tadqiqot matni bu qiymatlarni sim to‘r zichligi sifatida ishlatgan bo‘lsa-da, ayrim grafik o‘qlarida PPI kengaytmasi “Pixels Per Inch” shaklida berilgan. To‘r tuzilmasi kontekstida ishlatiladigan fizik birlik nomi matn va shakllar o‘rtasida to‘liq izchil emas. Shu sababli qiymatlar bu yerda tadqiqotdagi asl ko‘rinishida “PPI to‘r zichligi” sifatida keltirilgan.

Asosiy tajribalarda portlashdan keyin ham g‘ovak tuzilishini saqlab qoladigan mustahkam to‘rlar ishlatilgan. Strukturaviy shikastning ta’sirini o‘rganish uchun, shuningdek, portlash yuki ostida romidan ajraladigan qilib tayyorlangan maxsus to‘r namunalari ishlab chiqarilgan:

• M₀: Portlashdan keyin strukturaviy yaxlitligini saqlaydigan an’anaviy to‘r,
• M_S: Portlash ta’sirida uziladigan yoki romidan ajraladigan maxsus to‘r.

10-shakl butun va maxsus loyihalangan to‘rlarni portlashdan oldin va keyin ko‘rsatadi. Butun namunada qisman deformatsiya yuz bergan bo‘lsa-da, to‘r romda qolgan. Maxsus namunada esa to‘rning asosiy qismi romdan ajralgan va yuqori haroratga bog‘liq rang o‘zgarishlari paydo bo‘lgan.

Alanga tasvirlari qanday qayta ishlangan?

Tadqiqotchilar yuqori tezlikdagi kamera tasvirlarini qayta ishlash uchun Python asosidagi dastur ishlab chiqqan. Rangli tasvir avval kulrang tusga aylantirilgan, so‘ngra doimiy chegara qiymati bilan oq-qora tasvir olingan va oq alanga piksellarining jami “alanga yorug‘lik intensivligi” sifatida qabul qilingan.

Rangli tasvirni kulrang tusga aylantirishda ishlatilgan tenglama quyidagicha:

[ Y = 0.299R + 0.587G + 0.144B ]

• \(Y\): 0 bilan 255 oralig‘idagi chiqish kulrang tus qiymati.
• \(R\): Pikselning qizil kanal qiymati.
• \(G\): Pikselning yashil kanal qiymati.
• \(B\): Pikselning ko‘k kanal qiymati.

Tadqiqotda koeffitsiyentlar aynan shu ko‘rinishda berilgan. Koeffitsiyentlar yig‘indisi 1,030 bo‘lgani uchun tenglamada ehtimoliy yozuv yoki normallashtirish nomuvofiqligi mavjud; tadqiqotchilar bu masala bo‘yicha qo‘shimcha tushuntirish bermagan. Formula bu yerda yashirincha tuzatilmay, asl holicha keltirilgan.

Chegaralash jarayoni quyidagi bo‘lakli funksiya bilan ta’riflangan:

\[ Output(x,y) = \begin{cases} 255, & Gray(x,y) > T \\ 0, & \text{diğer durumlarda} \end{cases} \]

• \(Gray(x,y)\): Tasvirdagi \((x,y)\) koordinataning kulrang tus qiymati.
• \(T\): Alanga bilan fonni ajratish uchun ishlatiladigan doimiy chegara qiymati.
• 255: Oq, ya’ni alanganning yorqin hududi sifatida tasniflangan piksel.
• 0: Qora fon sifatida tasniflangan piksel.

Alanga yorug‘lik intensivligi oq piksellarni sanash orqali hisoblangan:

\[ I = \sum_{x=1}^{W}\sum_{y=1}^{H}\left[I_{binary}(x,y)=255\right] \]

• \(I\): Alanganning yorqin hududidagi jami oq piksel soni.
• \(W\): Tasvir kengligi.
• \(H\): Tasvir balandligi.

Bu o‘lchov bevosita harorat yoki kimyoviy reaksiya tezligi emas. U kengroq va yorqinroq alanga hududini sonli tarzda ifodalovchi tasvirga asoslangan ko‘rsatkichdir.

Sim to‘r portlash bosimini qanday o‘zgartirgan?

To‘r zichligi oshgani sari maksimal portlash bosimi umuman olganda kamaygan. To‘rsiz sharoitdan 80 PPI sharoitiga o‘tilganda maksimal bosimdagi kamayishlar quyidagicha:

Vodorod ulushi oshgani sari maksimal portlash bosimi ham oshgan. Tadqiqotda %30 vodorod sharoitidagi maksimal bosim vodorodsiz sharoitga nisbatan %22,97 yuqori ekani bildirilgan.

4-shakldagi bosim-vaqt egri chiziqlari to‘r zichligi oshgani sari bitta va bir vaqtdagi bosim cho‘qqisidan ikkita alohida cho‘qqiga o‘tish kuzatilganini ko‘rsatadi. Birinchi cho‘qqi asosan to‘rning yoqish tomonidagi bosim rivojlanishini, ikkinchi cho‘qqi esa bosim to‘lqini va ayrim sharoitlarda alanganning to‘r ortidagi hududga o‘tishini ifodalaydi.

Masalan, %10 vodorod va 80 PPI sharoitida ikki bosim cho‘qqisi orasidagi vaqt 500 millisekunddan oshgan. Ikkinchi cho‘qqining ko‘tarilish qiyaligi sekinlashgan va kattaligi birinchi cho‘qqidan past bo‘lgan. Tadqiqotchilar bu sharoitdagi ikkinchi bosim ko‘tarilishini asosan bosim to‘lqinining ajratuvchi plyonkani yorib, orqa bo‘limga chiqishi bilan bog‘lagan.

Bosim ko‘tarilish tezligi nega har doim bir yo‘nalishda o‘zgarmagan?

80 PPI sim to‘r to‘rsiz sharoitga nisbatan maksimal bosim ko‘tarilish tezligini vodorod ulushiga qarab %65,00, %81,25, %91,07 va %92,5 kamaytirgan. Bu natija zich to‘rlar portlashning rivojlanish tezligini kuchli ravishda sekinlashtira olishini ko‘rsatadi.

Bunga qarshi ravishda, 10 PPI kabi siyrak to‘rlarda teskari ta’sir ko‘rilgan. Vodorodsiz aralashmada to‘r zichligini 0 dan 10 PPI gacha oshirish maksimal bosim ko‘tarilish tezligini %69,56 oshirgan. %10 vodorod sharoitidagi o‘sish %6,25.

Tadqiqotchilar bu o‘sishni to‘rning to‘siq ta’siri bilan bog‘laydi. Katta teshiklar alangani o‘chirishga yetmaganda oqimni buzib kichik girdoblar hosil qilgan, alanga frontini burishtirgan va reaksiya yuzasi maydonini oshirgan. Shu tariqa xavfsizlik komponenti ayrim sharoitlarda yonish tezligini vaqtincha oshirishi mumkin.

Qaysi sharoitlarda alanga butunlay to‘xtatilgan?

Tadqiqotning 2-jadvalida “Y” alangani muvaffaqiyatli to‘xtatishni, “N” esa alanganning to‘rdan o‘tishini anglatadi:

Natijalar mutlaqo bir xil yo‘nalishda emas. Ayniqsa %20 vodorod sharoitida 60 PPI to‘r muvaffaqiyatli bo‘lgan, 80 PPI to‘rda esa o‘tish qayd etilgan. Bu holat “to‘r qanchalik zich bo‘lsa, muvaffaqiyat albatta shunchalik yuqori bo‘ladi” degan mutlaq xulosani qo‘llab-quvvatlamaydi. Tadqiqot umumiy tendensiya zich to‘r foydasiga ekanini ko‘rsatsa-da, alanganning o‘tishi oqim, turib qolish, mahalliy qizish va turbulentlik birgalikda belgilaydigan sharoitga bog‘liq jarayondir.

Alanga tasvirlari nimani ko‘rsatgan?

Yoqishdan keyin dastlab bitta alanga yadrosi hosil bo‘lib, alanga fronti barmoqsimon shaklga o‘tgan. Rivojlanish jarayonida alanga ortida yorqin sferik hududlar ko‘rilgan. Tadqiqotchilar bularni girdob markazlarida yonmagan aralashma bilan yuqori haroratli mahsulotlarning kuchli aralashishi bilan bog‘liq girdob yadrosi yonishi sifatida talqin qilgan.

Past to‘r zichliklarida alanga teshiklardan o‘tayotganda ko‘plab kichik reaktiv alangachalarga bo‘lingan. Alanga yuzasi silliqligini yo‘qotgan, burishgan va kengaygan. Chap bo‘limdagi yangi havoning yonish hududiga tortilishi yoqilg‘iga boy va to‘liq yonmagan aralashmaning qayta yonishini qo‘llab-quvvatlagan.

%20 vodorod–30 PPI hamda %30 vodorod–10 va 30 PPI sharoitlarida ikki yo‘nalishli tarqalish ko‘rilgan. Asosiy alanga kanalning uzoq uchiga qarab harakat qilgan paytda yanada yorqinroq alanga past bosim va ergashish ta’siri bilan yoqish yo‘nalishiga qarab orqaga tarqalgan.

Yuqori zichlikdagi to‘rlarda metall simlar reaksiya hududidan tezda issiqlik tortib olgan, alanga frontini bo‘laklarga ajratgan va oqim qarshiligi bilan alangani cho‘zib ingichkalashtirgan. 6-shakldagi tasvirlar to‘r zichligi oshgani sari uzluksiz o‘tishdan bo‘lingan alangalar va ayrim sharoitlarda to‘liq so‘nishga o‘tilganini ko‘rsatadi.

Alanga tarqalish tezligi qanday o‘zgargan?

Alanga o‘rta bo‘limdan va sim to‘rdan o‘tgandan keyin tarqalish tezligida sezilarli sakrashlar yuz bergan. To‘rsiz sharoitda o‘rta bo‘limdan o‘tgandan keyingi tezlik o‘sishlari vodorod ulushiga ko‘ra %550, %166,7, %900 va %100 deb hisoblangan.

Sof metan sharoitida to‘r bo‘lmaganda eng yuqori alanga tezligi 65,5 m/s ga yetgan. To‘r zichligi 10 PPI dan 80 PPI gacha oshgani sari to‘r ortidagi cho‘qqi tezlik taxminan 32 m/s dan 12,9 m/s gacha kamaygan. Alanga yetib borgan eng uzoq nuqta ham sakkizinchi kuzatuv oynasidan to‘rtinchi oynagacha qisqargan.

Eng yuqori tezlik har doim eng yuqori vodorod ulushida kuzatilmagan. %20 vodorod va 10 PPI sharoitida alanga oltinchi oynada 129 m/s ga yetgan bo‘lsa, %30 vodorod va 10 PPI sharoitida cho‘qqi tezlik beshinchi oynada 64,5 m/s bo‘lgan.

Tadqiqotchilar bu kutilmagan natijani zarba to‘lqini bilan alanga frontining bir-biridan ajralishi bilan izohlaydi. Yuqori vodorod ulushida oldingi bosim to‘lqini to‘rdan osonroq o‘tgan, alanga fronti esa metall simlar tomonidan kichik bo‘laklarga ajratilib, issiqlik yo‘qotgan va orqada qolgan. Bu mexanizm alohida bevosita o‘lchov bilan tasdiqlanmagan, kuzatilgan tezlik naqshini izohlash uchun taklif qilingan.

Alanga yorqinligi va tarqalish muddati nimani anglatadi?

To‘rsiz sharoitda vodorod ulushi %0 dan %30 gacha oshirilganda eng yuqori yorqin piksel soni 25.724 dan 36.408 gacha ko‘tarilgan. Bu tasvirga asoslangan alanga yorug‘lik intensivligida %41,53 o‘sishni anglatadi.

80 PPI to‘r ostida sof metan alangasining yorug‘lik intensivligi to‘rsiz qiymatning atigi %11,13 qismigacha tushgan. %30 vodorod sharoitida esa yorug‘lik intensivligi nazorat qiymatining %48,92 qismini saqlagan. Bu taqqoslash vodorod ulushi yuqori bo‘lgan alangalar bir xil zichlikdagi to‘r qarshisida kuchliroq yorqin hududni saqlab qola olishini ko‘rsatadi.

Alanganning eng uzoq tarqalish masofasiga yetishi uchun zarur vaqt vodorodli aralashmalarda to‘r zichligiga ko‘ra bir cho‘qqili egri chiziq hosil qilgan. Vaqt avval uzaygan, 30 PPI da eng yuqori qiymatga yetgan va zichroq to‘rlarda yana qisqargan. To‘rsiz sharoitga nisbatan 30 PPI dagi vaqt o‘sishlari %10, %20 va %30 vodorod uchun mos ravishda %55,66, %15,79 va %257 bo‘lgan.

Past to‘r zichligida alanga to‘liq o‘chirilmagan, biroq teshiklardan o‘tayotganda turib qolgan. Shu sababli alanganning kanalni bosib o‘tish vaqti uzaygan. Yuqori zichlikda esa alanga yetib boradigan masofa qisqargani uchun umumiy tarqalish vaqti yana kamaygan.

Strukturaviy shikast nega kritik deb topilgan?

Portlash vaqtida butun qolgan to‘rlarda zichlik oshgani sari alanga tezligi, tarqalish masofasi va yorqinlik umuman olganda kamaygan. 80 PPI butun to‘r tegishli strukturaviy yaxlitlik tajribasida alangani butunlay o‘chirgan.

Portlash ta’sirida uzilgan maxsus to‘rlarda esa to‘rning dastlabki bostirish ta’siri yo‘qolgan. Alanga tezligi to‘r ortida 70 m/s dan yuqori darajada qolgan, yuqori tezlikdagi tarqalish kanalning uzunroq qismiga yoyilgan va aniq tezlik platosi hosil bo‘lgan. Eng kuchli tezlashtirish 30 PPI shikastlangan to‘r sharoitida kuzatilgan.

%10 vodorod sharoitidagi yorqinlik taqqoslanishi strukturaviy farqni aniq ko‘rsatadi:

Shikastlangan to‘r guruhida alanganning eng uzoq nuqtaga yetish vaqti butun to‘r guruhidagi eng yuqori vaqtga nisbatan %32,30 kamaygan. Qisqaroq vaqt alanga tezroq ilgarilaganini ko‘rsatadi.

Bu natija faqat to‘r teshiklari zichligi emas, balki rom, birikmalar va sim to‘qimasining portlash yuki ostida yaxlitligini saqlashi ham xavfsizlik samaradorligining bir qismi ekanini ko‘rsatadi.

Issiqlik yo‘qotilishi qanday hisoblangan?

Tadqiqotda issiqlik yo‘qotilishi bevosita kalorimetrik usulda o‘lchanmagan. REFPROP 10.0 bilan hisoblangan termodinamik xususiyatlar va tajribada o‘lchangan maksimal bosimdan foydalanib, adiabatik nazariy bosim bilan haqiqiy bosim orasidagi farqdan baholangan.

Tashqariga uzatilgan jami issiqlik quyidagi munosabat bilan berilgan:

\[ Q_{transferred} = Q_{released}-Q_{accumulated} = mC_{e,v}(T_{max,ad}-T_{max,real}) = \frac{V}{\gamma_e-1}(P_{max,ad}-P_{max,real}) \]

• \(Q_{transferred}\): Devorlar va sim to‘rga uzatilgan deb qabul qilingan issiqlik.
• \(m\): Yongan gaz aralashmasining massasi.
• \(C_{e,v}\): Doimiy hajmdagi solishtirma issiqlik sig‘imi.
• \(T_{max,ad}\): Adiabatik nazariy maksimal harorat.
• \(T_{max,real}\): Haqiqiy sharoitlarga mos maksimal harorat.
• \(V\): Reaksiya hajmi.
• \(\gamma_e\): Yongan gaz aralashmasining solishtirma issiqlik nisbati.
• \(P_{max,ad}\): Kimyoviy muvozanatga ko‘ra hisoblangan adiabatik cho‘qqi bosimi.
• \(P_{max,real}\): Tajribada o‘lchangan haqiqiy cho‘qqi bosimi.

Birlik maydon uchun issiqlik yo‘qotish ko‘rsatkichi quyidagicha ta’riflangan:

\[ q_{tra} = \frac{V}{S}\frac{1}{\gamma_e-1} (P_{max,ad}-P_{max,real}) \]

Issiqlik yo‘qotish nisbati esa quyidagicha:

\[ F_{tran} = \frac{Q_{tra}}{Q_{rel}} = \frac{P_{max,ad}-P_{max,real}} {P_{max,ad}-P_0} \]

• \(S\): Issiqlik uzatishda ishlatiladigan ichki sirt maydoni.
• \(P_0\): Boshlang‘ich muhit bosimi.
• \(F_{tran}\): Umumiy reaksiya energiyasining tashqariga uzatilgani hisoblangan qismi.

Issiqlik yo‘qotish natijalari nimani ko‘rsatgan?

To‘r zichligi oshgani sari o‘lchangan cho‘qqi bosimi kamaygan va hisoblangan issiqlik yo‘qotilishi oshgan. %10 vodorod sharoitida faqat kanal devorlari mavjud bo‘lgan to‘rsiz holatda issiqlik yo‘qotilishi taxminan 27 kJ/m³, issiqlik yo‘qotish nisbati taxminan %46 deb hisoblangan.

10 PPI to‘r qo‘shilganda hisoblangan issiqlik yo‘qotilishi to‘rsiz holatga nisbatan %26 oshgan va issiqlik yo‘qotish nisbati taxminan %57 gacha ko‘tarilgan. 80 PPI sharoitida issiqlik yo‘qotilishi taxminan 44 kJ/m³, issiqlik yo‘qotish nisbati esa taxminan %76 bo‘lgan.

Tadqiqot xulosasiga ko‘ra, 80 PPI to‘r ostida hisoblangan issiqlik yo‘qotilishi vodorod ulushiga qarab to‘rsiz sharoitdan %52–84 yuqori bo‘lgan. Biroq to‘r zichligidagi har bir qo‘shimcha o‘sish bir xil miqdorda foyda bermagan. Alanga allaqachon zaiflashtirilgandan keyin qo‘shimcha metall sirtning chegaraviy ta’siri kamaygan.

80 PPI sharoitida %30 vodorodli aralashmaning issiqlik yo‘qotish nisbati sof metan sharoitidan atigi taxminan 7 foiz punkt yuqori bo‘lgan. Tadqiqotchilar bu natijani vodorodli alanganning tezroq tarqalib, metall to‘r issiqlik tortib olishi uchun mavjud vaqtni qisqartirishi bilan izohlaydi.

Uch tomonlama bostirish mexanizmi qanday ishlaydi?

15-shakl sim to‘r bilan alanga o‘rtasidagi o‘zaro ta’sirni ikki mumkin bo‘lgan natija orqali ko‘rsatadi. Yakuniy natija uchta mexanizmning raqobatiga bog‘liq.

1. Metall to‘r va kanal devorida o‘chirish

Issiqlik o‘tkazuvchanligi yuqori bo‘lgan simlar alanga reaksiyasi hududidan issiqlik tortib oladi. Alanga teshiklar tomonidan kichik bo‘laklarga ajratiladi, mahalliy harorat pasayadi va sim sirtida faol kimyoviy turlar yo‘qotiladi. Reaksiya o‘zini o‘zi davom ettira oladigan sharoitlardan pastga tushsa, alanga butunlay o‘chadi.

2. Turib qolish va teshiklardan o‘tish

Alanga har doim bevosita o‘chmaydi yoki bevosita o‘tmaydi. Kichik alanga bo‘laklari teshiklarning orqa tomonidagi qayta aylanish hududlarida ushlanib qolishi mumkin. Bu turg‘un alangalar simlarni doimiy ravishda qizdirib, vaqt o‘tishi bilan to‘rning sovitish imkoniyatini susaytirishi mumkin. Yetarli issiqlik qayta aloqasi hosil bo‘lganda alanga to‘r ortiga o‘tishi mumkin.

3. Turbulentlik bilan kuchaygan yonish

Gaz oqimi teshiklardan o‘tayotganda girdoblar hosil qiladi. Alanga to‘rdan qisman o‘tganda bu turbulentlik alanga frontini burishtiradi va reaksiya yuzasi maydonini oshiradi. Oshgan yonish tezligi to‘rni tezroq qizdiradi; to‘rning qizishi esa turib qolgan alanganning o‘tishini osonlashtiradi. Shu tariqa turbulentlik turib qolish-o‘tish jarayonini kuchaytiruvchi musbat qayta aloqa hosil qilishi mumkin.

Past to‘r zichliklarida turbulentlik va turib qolish-o‘tish ta’sirlari ustun bo‘lishi mumkin. Yuqori to‘r zichliklarida esa issiqlik tortib olish va parchalash ta’siri umuman olganda ustun keladi. Strukturaviy shikast yuz berganda tartibli teshik tuzilishi buzilgani uchun o‘chirish ta’siri yo‘qoladi va to‘siqdan kelib chiqadigan turbulentlik oldinga chiqadi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan xulosalar nimalar?

• Sim to‘r zichligini oshirish tekshirilgan sharoitlarda maksimal portlash bosimi va bosim ko‘tarilish tezligini umuman olganda kamaytirgan.
• Past zichlikdagi to‘rlar alangani o‘chira olmaganda turbulentlik hosil qilib yonishni tezlashtirishi mumkin bo‘lgan.
• Vodorod ulushining oshishi alanga yorqinligi va portlash bosimini umuman olganda oshirgan, o‘chirishni qiyinlashtirgan.
• Yuqori to‘r zichligi alanganning tarqalish masofasi va yorqin hududini sezilarli kamaytirishi mumkin bo‘lgan.
• Sim to‘rning mexanik yaxlitligi teshik zichligi kabi muhim samaradorlik shartidir.
• Shikastlangan to‘r bostiruvchi elementdan kuchli turbulentlik hosil qiluvchi to‘siqqa aylanishi mumkin bo‘lgan.
• Alangani o‘chirish faqat issiqlik yo‘qotilishi bilan emas, balki turib qolish, o‘tish va turbulentlik o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir bilan belgilangan.

Tadqiqot nimani isbotlamaydi?

• 80 PPI to‘r barcha sanoat quvur liniyalarida xavfsiz yoki yetarli ekanini isbotlamaydi.
• Laboratoriya kanalidagi foiz kamayishlar to‘liq o‘lchamdagi tabiiy gaz quvur liniyalarida aynan takrorlanishini ko‘rsatmaydi.
• Barcha sim diametrlari, to‘r materiallari, to‘r qalinliklari va ochiq maydon nisbatlari uchun amal qiladigan loyihalash qoidasini bermaydi.
• Vodorod ulushi %30 dan yuqori aralashmalarni baholamaydi.
• Yuqori boshlang‘ich bosim, boshqa harorat, uzluksiz gaz oqimi yoki detonatsiya sharoitlarini sinamaydi.
• Hisoblangan issiqlik yo‘qotishini bevosita harorat yoki kalorimetr o‘lchovi bilan tasdiqlamaydi.
• Maxsus zaiflashtirilgan to‘rning shikastlanish xatti-harakati barcha tijoriy alanga tutgichlarda bir xil bo‘lishini ko‘rsatmaydi.
• Mahsulot sertifikati, quvur liniyasi standarti yoki dala xavfsizligi kafolatini bermaydi.

Turkiyadagi energetika va sanoat xavfsizligi nuqtai nazaridan bu nimani anglatadi?

Tadqiqot vodorodni tabiiy gaz bilan birgalikda tashishga mo‘ljallangan tizimlarda faqat aralashmaning yonuvchanlik xususiyatlari emas, balki passiv xavfsizlik elementlarining portlash yuki ostidagi mexanik chidamliligi ham baholanishi kerakligini ko‘rsatadi.

Turkiya nuqtai nazaridan asosiy muhandislik xabari shuki, alanga tutgich tanlashda faqat teshik zichligi yoki normal sharoitdagi bosim yo‘qotilishiga qarash yetarli emas. To‘rning birikish usuli, rom mustahkamligi, yuqori haroratdagi deformatsiyasi va shikastdan keyin oqimda hosil qilishi mumkin bo‘lgan turbulentlik ham xavfsizlik bahosiga kiritilishi kerak.

Biroq tadqiqotning sonli natijalarini Turkiyadagi quvur liniyalariga bevosita loyihalash qiymati sifatida ko‘chirib bo‘lmaydi. Turli quvur diametrlari, oqim tezliklari, ish bosimlari, vodorod ulushlari, materiallar va amaldagi texnik standartlar ostida to‘liq miqyosli validatsiya zarur.

Tadqiqot usuli va natijalari

Texnik usul xulosasi

Bosim va alanga natijalarining umumiy taqqoslanishi

Tadqiqotning kuchli tomonlari

• Bosim o‘lchovi bilan yuqori tezlikdagi alanga tasvirlari bir vaqtda baholangan.
• Vodorod ulushi va to‘r zichligi o‘zaro kesishgan tarzda o‘zgartirilgan.
• Faqat alanga o‘tgan-o‘tmagani emas, uning tezligi, morfologiyasi, yorqinligi va yetib borish vaqti ham o‘rganilgan.
• Butun va shikastlangan to‘rlar bevosita taqqoslangan.
• Bosim ma’lumotlari energiya yo‘qotish yondashuvi orqali mexanizm tahliliga bog‘langan.
• 15-shaklda o‘chirish va muvaffaqiyatsiz o‘tishning turli fizik yo‘llari integratsiyalangan holda ko‘rsatilgan.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

• Tajriba takrorlari soni va tajribalar orasidagi o‘zgaruvchanlik tushuntirilmagan.
• Grafiklarda xato ustunlari yoki o‘lchov noaniqliklari berilmagan.
• Natijalar bitta kanal geometriyasi va bitta boshlang‘ich bosim bilan cheklangan.
• To‘r sim diametri, teshik ochiqligi, ochiq maydon nisbati va to‘r qalinligi yetarli tafsilot bilan hisobot qilinmagan.
• Issiqlik yo‘qotilishi bevosita o‘lchanmagan, nazariy va haqiqiy bosim farqidan hosil qilingan.
• Maxsus shikastlangan to‘r strukturaviy buzilishni nazoratli ko‘rsatadigan qilib loyihalangan; haqiqiy xizmat qarishini to‘liq ifodalamasligi mumkin.
• Tasvirni qayta ishlash tenglamasidagi rang koeffitsiyentlari yig‘indisi 1 dan katta.
• PPI birligining nomlanishi matn va grafiklar o‘rtasida izchil emas.
• Issiqlik yo‘qotish tenglamalarida sferik kamera iborasi ishlatilgan bo‘lsa-da, tajriba qurilmasi gorizontal kanaldir.
• Birlik maydon uchun ta’riflangan issiqlik yo‘qotishi bilan grafiklarda ishlatilgan kJ/m³ birligi orasida izohlanmagan nomuvofiqlik mavjud.
• Muvaffaqiyatli alanga to‘xtatish natijalari to‘r zichligi bilan mutlaqo bir xil yo‘nalishda bormagan.
• Laboratoriya natijalari sanoat miqyosida yoki haqiqiy uzluksiz oqim sharoitida tasdiqlanmagan.

Manba va usul bo‘yicha izoh

• Tadqiqotning asl nomi: Suppression of hydrogen-methane explosion flames by metal wire mesh: Heat loss effect and explosion suppression mechanism
• Yuklangan preprintdagi mualliflar tartibi: Zhenmin Luo; Wenkang Zuo; Bin Su; Siru Yang; Fan Nan; Ruolin Hao; Zhe Fan; Sijia Wang; Yuwei Wang; Bingzhuo Yan; Tao Wang
• SSRN va peer-reviewli versiya manba yozuvidagi tartib: Wenkang Zuo; Zhenmin Luo; Bin Su; Siru Yang; Fan Nan; Ruolin Hao; Zhe Fan; Sijia Wang; Yuwei Wang; Bingzhuo Yan; Tao Wang
• Mualliflar tartibi bo‘yicha ogohlantirish: Yuklangan sarlavha sahifasi bilan SSRN manba yozuvi orasida dastlabki ikki muallifning tartibi farq qiladi. Bu farq yashirincha tuzatilmagan va versiyalarga ko‘ra alohida ko‘rsatilgan.
• Teng birinchi muallif: Teng hissa yoki teng birinchi mualliflik bayonoti mavjud emas.
• Mas’ul muallif: Bin Su
• Mas’ul muallif elektron pochtasi: su_bin@stu.xust.edu.cn
• Muassasa: School of Safety Science and Engineering, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an, Shaanxi, Xitoy
• Ikkinchi muassasa: Zhenmin Luo uchun qo‘shimcha ravishda Shaanxi Engineering Research Center for Industrial Process Safety and Emergency Rescue, Xi’an, Shaanxi, Xitoy
• Yuklangan manba turi: Peer-reviewdan o‘tmagan preprint tadqiqot maqolasi
• Preprint platformasi: SSRN
• Preprint topshirilgan sana: 15 iyun 2026
• Preprint DOI: 10.2139/ssrn.6944012
• Preprint havolasi:SSRN rasmiy yozuv sahifasi
• Peer-reviewli nashr holati: Tadqiqotning keyingi versiyasi peer-reviewdan o‘tgan to‘liq tadqiqot maqolasi sifatida nashr qilingan.
• Jurnal: Fuel
• Nashriyot: Elsevier
• Peer-reviewli versiya yozuvi: Fuel, Jild 429, Part B, Fevral 2027, Maqola 140749
• Peer-reviewli versiya DOI: 10.1016/j.fuel.2026.140749
• Peer-reviewli versiya havolasi:ScienceDirect rasmiy nashr sahifasi
• Ilmiy mazmun asoslangan versiya: Yuklangan SSRN preprint matni

Ushbu Verianla maqolasining ilmiy mazmuni faqat yuklangan tadqiqot matni, tajriba ma’lumotlari, tenglamalari, jadvallari, grafik va shakllari asosida tayyorlangan. Tashqi manbalar faqat preprint DOI, joriy nashr holati, jurnal, nashriyot va peer-reviewli versiya DOI sini bibliografik tasdiqlash maqsadida ishlatilgan. Tashqi manbalardan yangi ilmiy topilma qo‘shilmagan.

Yuklangan versiyada “This preprint research paper has not been peer reviewed” ogohlantirishi mavjud. Bunga qarshi ravishda, tadqiqotning keyingi peer-reviewli versiyasi Fuel jurnalida nashr qilingan. O‘rganilgan ilmiy matn preprint versiyasi bo‘lgani uchun peer-reviewli versiyada amalga oshirilgan bo‘lishi mumkin bo‘lgan uslubiy, sonli yoki yozuvga oid tuzatishlar ushbu maqolaning ilmiy bayoniga ko‘chirilmagan.

Matnda ayrim texnik nomuvofiqliklar mavjud: kulrang tus tenglamasidagi koeffitsiyentlar yig‘indisi 1,030; PPI o‘q izohi to‘r zichligi kontekstiga mos kelmaydigan tarzda “Pixels Per Inch” deb yozilgan; gorizontal kanal tajribasiga qaramay issiqlik yo‘qotish izohida “sferik portlash kamerasi” iborasi ishlatilgan; bundan tashqari birlik maydon uchun issiqlik yo‘qotish ta’rifi bilan kJ/m³ da hisobot qilingan qiymatlar to‘liq mos kelmaydi. Bu nuqtalar tadqiqotni yashirincha tuzatmasdan ochiq ko‘rsatilgan.

Natijalar laboratoriya miqyosidagi yopiq kanal tajribalariga tegishli. Haqiqiy tabiiy gaz quvur liniyalarida ishlatiladigan alanga tutgichlar loyihasi to‘liq miqyosli tajribalar, tegishli texnik standartlar, yuqori ish bosimlari, uzluksiz oqim sharoitlari va mahsulotga xos sertifikatsiya sinovlari bilan alohida tasdiqlanishi kerak.