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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (7): 1559-1575.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.07.016
胡波文1, 弭宪震1, *, 蔚立元1, 苏海健1, 李树忱2, 胡李华1, 石美霞2, 郭江峰1
HU Bowen1, MI Xianzhen1, *, YU Liyuan1, SU Haijian1, LI Shuchen2, HU Lihua1, SHI Meixia2, GUO Jiangfeng1#br#
摘要: 为阐明地下隧道式储氢库注采过程中的热力学行为,建立氢气非等温流动热力学模型,并验证其可靠性。分析储氢库运营期间热力学演化规律及局部热积聚效应,引入温度不均匀系数KT以定量评估储氢库温度分布的局部化程度。探讨注采孔数量、注氢时间及注氢温度对库内氢气温度场均匀性的影响,并提出相应的优化措施。结果表明: 1)在相同最高运行压力下,增加注采孔数量可有效降低储氢库温度分布不均匀性,四注采孔储氢库的温度不均匀系数为0.10,较单注采孔储氢库降低了70%。2)延长注氢时间有助于减弱储氢库内温度不均匀现象,这是由于注氢时间越短,氢气的注入速度越快,氢气注入后的涡流现象更明显,温度分布越不均匀。3)降低注氢温度虽会抑制储氢库最高温度,但会加剧温度分布局部化效应。当注氢温度为20 ℃时,储氢库平均温度为111.8 ℃,略高于注氢温度为0 ℃时储氢库的温度(100.9 ℃),但其温度不均匀系数较注氢温度为0 ℃的情形降低了26%。4)分析了温度不均匀性的工程风险,通过优化措施将KT降低至0.10以内,储氢库温度处于安全阈值附近,工程风险大大降低。