Die Temperatur der Verflüssigung von Wasserstoff ist weit niedriger als die von Erdgas, was einen aufwändigeren Kühlprozess, komplizierte Verflüssigungsverfahren, eine große Grundfläche und hohe Investitionskosten erfordert. Die Verflüssigung durch Überschall-Expansion ist eine neue aufstrebende Technologie zur Trennung und Verflüssigung von Gasen, die Vorteile wie Prozessdichtigkeit, Energieeinsparung, Umweltschutz und geringe Kosten bietet. Daher wird vorgeschlagen, die Technologie der Überschall-Expansion in die Wasserstoffverflüssigung einzuführen und deren Durchführbarkeit zu untersuchen. Basierend auf dem SIMPLE-Algorithmus und dem k-ω-Turbulenzmodell in der Strömungsberechnungssoftware FLUENT und unter Verwendung des Gyarmathy-Tropfenwachstumsmodells wurden die Überschallströmung und die Kondensationseigenschaften von Wasserstoff bei verschiedenen Eingangsdrücken (1,05 MPa, 1,10 MPa, 1,15 MPa) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hochgeschwindigkeitsexpansion von Wasserstoff zu tieferen Temperatureffekten führt, was zu einer spontanen Kondensation von Wasserstoff führt und zu einer schnellen Bildung von Flüssigkeitstropfen über kurze Entfernungen führt, was die Durchführbarkeit der Technologie der Überschallverflüssigung von Wasserstoff bestätigt; ein Anstieg des Eingangsdrucks von Wasserstoff kann effektiv die Unterkühlung von Wasserstoff am Einlass der Laval-Düse erhöhen, wodurch der Beginn der Gasverflüssigung nach vorne verschoben wird, die Größe der Flüssigkeitstropfen erhöht und die Effizienz der Verflüssigung der Laval-Düse erhöht wird.

Wasserstoff; Verflüssigung; Überschall; Kondensationseigenschaften; Laval-Düse