Kim, Soohyeon;Lee, Minkyung;Kim, Junghwan;Lee, Jaehun
Applied Chemistry for Engineering
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v.33
no.6
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pp.653-660
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2022
In liquid hydrogen storage tanks, tank damage or leakage in the surrounding pipes possess a major risk. Since these tanks store huge amounts of the fluid among all the liquid hydrogen process facilities, there is a high risk of leakage-related accidents. Therefore, in this study, we conducted a risk assessment of liquid hydrogen leakage for a grid-type liquid hydrogen storage tank (lattice-type pressure vessel (LPV): 18 m3) that overcame the low space efficiency of the existing pressure vessel shape. Through a commercially developed three-dimensional computational fluid dynamics program, the geometry of the site, where the liquid hydrogen storage tank will be installed, was obtained and simulations of the leakage scenarios for each situation were performed. From the computational flow analysis results, the pool formation behavior in the event of liquid hydrogen leakage was identified, and the resulting damage range was predicted.
This paper is an attempt to give a concise overview of the state-of-the-art in the recent liquid hydrogen safety researches with unwanted event progress. The vessel of liquified hydrogen may fail and liquid hydrogen spilled. The hydrogen will immediately start to evaporate above a pool and make a hydrogen cloud. The cloud will disperse and can produce a vapor cloud explosion. The vessel containing the liquid hydrogen may not be able to cope with the boil-off due to heat influx, especially in case of a fire, and a BLEVE may occur. In equipment where it exists as compressed gas, a leak generates a jet of gas that can self-ignite immediately or after a short delay and produce a jet flame, or in case it ignites at a source a certain distance from the leak (delayed ignition), a flash fire occurs in the open and with confinement a deflagration or even detonation may develop. The up-to-date knowledge in these events, recent progress and future research are discussed in brief.
This paper quantitatively analyzes the causes of ammonia-filled- cylinder rupture based on Tait equation and the safety guidelines, focusing on liquid expansion, internal temperature, and overfilling. When there exists a safety volume, i.e., gas-occupied volume within the ammonia cylinder, the internal pressure due to temperature rise corresponds to the vapor pressure at that temperature, with an approximate circumferential stress increase of 1.43 MPa/℃. In the absence of the safety volume, the internal pressure due to temperature rise matches the pressure of the compressed liquid ammonia at that temperature, and the resulting circumferential stress gradient in the cylinder shell is approximately 55.94 MPa/℃.
Hydrogen is one of the most popular eco-friendly energy sources for reducing global warming. To use hydrogen as a conventional fuel, liquid hydrogen plants should introduce waste hydrogen treatment processes. A major safety issue of liquid hydrogen plants is choosing the most suitable purge gas to use in case of an accident. A purge gas prevents the formation of explosive mixed gases in the vent header. In general, nitrogen is the main purge gas used in chemical plants. Nitrogen has a freezing point of -210℃, which is higher than the boiling point of hydrogen. Helium, with a freezing point lower than hydrogen, is instead recommended as a purge gas of the vent header during hydrogen liquefaction. However, helium is roughly 100 times more expensive than nitrogen. To address this issue, this study uses simulations to investigate safe conditions for introducing nitrogen as the purge gas during hydrogen liquefaction. The temperature change from the safety valve to the vent header is evaluated when the external temperature of the safety valve discharge pipe is at 5℃, 10℃, and 20℃. Additionally, the most optimal length for a discharge pipe according to pipe diameter is investigated.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.2
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pp.361-369
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2022
Countries worldwide are shifting to a hydrogen economy to respond to stringent environmental regulations, and the transport of hydrogen between countries is expected to increase in the mid- to long-term. Hydrogen is traded between countries in different forms, such as ammonia, liquid hydrogen, and LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier), on account of the renewable energy resources in exporting countries, the type of hydrogen use in importing countries, and the technological maturity; however, it is not traded only in a singular form. As marine transportation of ammonia and LOHC is a relatively mature technology compared to that of liquid hydrogen, in this article, we analyzed the technical feasibility of liquid hydrogen carriers while identifying detailed technologies required for their future development and securing possible designs through various technical alternatives.
YOUNG MIN SEO;HYUN WOO NOH;TAE HYUNG KOO;DONG WOO HA;ROCK KIL KO
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.35
no.3
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pp.280-289
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2024
In this study, a cryogenic vessel was constructed to maintain and control the safe pressure of liquid hydrogen boil-off gas (BOG), and the numerical analysis was conducted on the development of computational fluid dynamics model inside the high-pressure vessel. An evaluation system was constructed using cryogenic inner and outer containers, pre-cooler, upper flange, and internal high-pressure container. We attempted to analyze the performance of the safety valve by injecting relatively high temperature hydrogen gas to generate BOG gas and quickly control the pressure of the high-pressure vessel up to 10 bar. As a results, the liquid volume fraction decreased with a rapid evaporation, and the pressure distribution increased monotonically inside a high pressure vessel. Additionally, it was found that the time to reach 10 bar was greatly affected by the filling rate of liquid hydrogen.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.26
no.2
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pp.47-59
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2022
Liquid hydrogen/liquid oxygen rocket engines with highest specific impulse have been developed since the 1950s and used until now to maximize the capability of space launch vehicles. Domestic liquid hydrogen infrastructures for the production, transportation and distribution are being expanded at world-class level with the rise of hydrogen economy, which is a great opportunity for the performance enhancement for indigenous space launch vehicles. In this paper, feasibility of applying liquid hydrogen as a propellant is investigated in various aspects. The status of domestic liquid hydrogen infrastructure, the technologies required for liquid hydrogen engines, and operational aspects for safe handling of hydrogen are reviewed. In addition, test facilities for developing hydrogen engines are introduced briefly.
KIM, MYUNGBAE;CHOI, BYUNGIL;KIM, TAE-HOON;DO, KYHYUNG;HAN, YONGSHIK;CHUNG, KYUNGYUL
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.29
no.5
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pp.466-472
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2018
The investigation of cryogenic liquid pool spreading is an essential procedure to assess the hazard of cryogenic liquid usage. In this experimental study, to measure the evaporation velocity when the pool is spreading, liquid nitrogen was continuously released onto unconfined concrete ground. Almost all of the reported results are based on a non-spreading pool in which cryogenic liquid is instantaneously poured onto bounded ground for a very short period of time. A simultaneous measurement of the pool location using thermocouples and of the pool mass using a digital balance was carried out to measure the evaporation velocity and the pool radius. A greater release flow rate was found to result in a greater average evaporation velocity, and the evaporation velocity decreased with the spreading time and the pool radius.
Kim, Myung-Bae;Do, Kyu-Hyung;Han, Yong-Shik;Choi, Byung-Il
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.21
no.6
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pp.513-518
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2010
In the present work the second-order perturbation solutions of the simple physical model for liquid pool spreading is obtained for the case of instantaneous spill. To generalize the solution governing equations are non-dimensionalized, and two dimensionless parameters, dimensionless evaporation rate and aspect ratio of the initial pool, are identified to control the governing equations. The dimensional governing equations have three parameters. The second-order solution improves fairly the first-order solution for the pool volume.
The purpose of this study was to research and develop a step-type chemical liquid deodorizer including a liquid catalyst that can prevent civil complaints due to odor due to its excellent deodorizing performance. The main composition of chemical liquid deodorizer including liquid catalyst is cleaning deodorization, catalyst deodorization, chemical deodorization, water film plate, deodorization water circulation device, deodorization water injection device, catalyst management system, gas-liquid separation device, chemical supply device, deodorizer control panel, etc. It consists of a device. The air flow of the step-type liquid catalyst chemical liquid deodorizer is a technology that firstly removes basic odor substances, and the liquid catalyst installed in the subsequent process stably removes sulfur compounds, which are acidic odor substances, to discharge clean air. The efficiency of treating the complex odor of the prototype was 98.5% for the first and 99.6% for the second, achieving the target of 95%. The hydrogen sulfide treatment efficiency of the prototype was 100% for the first and 99.9% for the second, which achieved 95%, which was the target of the project. As a result, ammonia was removed by the reaction of ammonia and hydrogen sulfide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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