Das Austreten von Kältemitteln in einen begrenzten Raum, das auf Hindernisse trifft, zeigt unterschiedliche Diffusions- und Verteilungseigenschaften. Die Analyse der physikalischen Eigenschaften des Kältemittels bezüglich des Diffusionsprozesses und der Verteilung nach dem Auftreffen auf Hindernisse ist von großer Bedeutung für die Vorhersage der durch brennbare Kältemittellecks entstehenden Explosionsbereiche. Die Kältemittel R717, R290, R32 und R1234yf wurden als Leckagekältemittel ausgewählt, um die Diffusions- und Verteilungseigenschaften nach dem Austritt in einen begrenzten Raum mit zwei Arten von Hindernissen, hohen und niedrigen, zu untersuchen. Die Auswirkungen der physikalischen Parameter des Arbeitsmediums auf den Diffusionsprozess und den Explosionsbereich wurden detailliert analysiert. Ergebnisse zeigen: Nach dem Leck und dem Auftreffen auf hohe Hindernisse tritt eine unterschiedliche steife Expansion auf, Kältemittel mit geringer Dichte bewegen sich schnell entgegengesetzt zur Leckagerichtung und sammeln sich oben im Raum, während Kältemittel mit hoher Dichte sich entlang der Oberfläche des Hindernisses zur Bodenbewegung bewegen. Mit sinkender Messpunkt-Höhe sinkt der Massenanteil von R717 von 2,04 % auf 0,024 %, während der Massenanteil von R1234yf von 0,192 % auf 1,64 % steigt. Unterhalb der Leckageöffnung betragen die Massenanteile von R290 und R744 0,92 % bzw. 1,27 %; bei ähnlicher Dichte haben Kältemittel mit höherer Viskosität einen höheren Massenanteil. Der gebildete brennbare Bereich befindet sich hauptsächlich über hohen Hindernissen, und mit zunehmendem Leckagemenge erstreckt sich der Explosionsbereich allmählich nach unten in der y-z-Ebene; nach dem Leck und dem Auftreffen auf niedrige Hindernisse sammelt sich das Kältemittel hauptsächlich unterhalb der Leckageöffnung und diffundiert entlang der Oberfläche der niedrigen Hindernisse allmählich zu anderen Bereichen mit niedrigerem Massenanteil. Kältemittel mit geringerer Dichte verteilen sich gleichmäßiger, und mit zunehmender Dichte erfolgt eine deutliche Anhäufung unterhalb der Leckageöffnung. Vertikal steigt mit abnehmender Messpunkthöhe der Massenanteil von R1234yf bzw. R717 von 0,066 % bzw. 1 % auf 2,12 % bzw. 1,14 %. Der Explosionsbereich befindet sich hauptsächlich in den Ecken, die von niedrigen Hindernissen und Wänden unterhalb der Leckageöffnung gebildet werden, und mit zunehmender Leckagemenge erstreckt sich der Explosionsbereich entlang der Oberfläche der niedrigen Hindernisse zum Boden.

brennbare Kältemittel; Leckage; Hindernisse; thermophysikalische Parameter; Explosionsbereich