مقاله و تحقیق دانشجویی

توضیحات :

دانلود فایل تحقیق معرفي اجمالي مخازن CNG و آزمونهاي مرتبط با آنها و استانداردهاي مربوط به آنها در قالب Word تعداد صفحه :34 قابل ویرایش.

بخشی از متن :
مقدمه
با توجه به مشكلات روزافزون آلودگي هوا و عواقب زيست محيطي آن به دليل استفاده از سوخت هاي دودزا (گازوئيل و بنزين و …) كه حجم عمده اي از اين آلودگي توسط وسايل نقليه شخصي يا عمومي توليد مي گردد، استفاده از سوخت گاز طبيعي به دليل توليد حداقل گازهاي آلوده كننده، درصد اولويت هاي دولت ها جهت جايگزين نمودن اين سوخت بار ديگر سوخت هاي موجود در وسايل نقليه قرار دارد.
از مزاياي عمده سوخت گاز طبيعي نسبت به سوخت بنزيني مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
گاز طبيعي در مجموع داراي آلودگي كمتري نسبت به سوخت هاي فسيلي بوده و از لحاظ شرايط عملكردي موتور وضعيت بهتري از بنزين دارند، چراكه نسبت تراكم مناسب براي موتورهاي با سوخت گاز طبيعي14:1 است، در حالي كه عدد اكتان بنزين 90 مي‌باشد و سبب افزايش راندمان و كارآيي موتورهاي گازي مضر مي‌گردد.
چنانچه موتور براي شرايط گاز سوز طراحي شود، قدرت بيشتري از موتورهاي بنزيني دارند. راندمان سوخت گاز حدود 15% بيشتر از بنزين است و همچنين ارزش حرارتي آن نيز حدود 13% بيشتر از سوخت بنزين است. قيمت گاز طبيعي در مقايسه با بنزين براي انرژي سوخت يكسان حدود يك سوم بنزين معادل مي‌باشد. گاز طبيعي آلودگي منواكسيدكربن را تا 90%، اكسيد نيتروژن را حدود 30% و هيدروكربن ها را تا 50% كاهش داده و تقريباً عاري از مواد سرطان زا مي باشند. اين مزيت ها مهمتريت عواملي هستند كه مشوق انتخاب گاز طبيعي به عنوان سوخت خودرو است ولي به اين نكته كمتر توجه مي‌شود كه آمار ايمني خودروهاي گازسوز (NGV) نسبت به تقريباً همه سوختهاي متداول يا جايگزين امروز، مطلوب ترين وضعيت را دارد. بطوريكه گاز طبيعي را به صورت سوختي با ايمني برابر يا حتي ايمني تر از ساير سوختهاي نفتي معرفي مي‌كند.
دلايل اين ايمني بيشتر عبارتند از:
• گاز طبيعي داراي دانسيته حدود 6/0 نسبت به هوا است در نتيه به محض نشت‌كردن، سريعاً در هوا پخش مي‌گردد و تجمع نمي يابد.
• گاز طبيعي در يك دامنه بسيار محدود (نسبت گاز به هواي 4 تا 15 درصد ) محترق مي‌گردد، درغير اينصورت صورت احترافي رخ نمي دهد.
• از سويي لزومي ندارد صاحب جايگاه با خطر نشت از مخزن زيرزميني است و پنجه نرم كند در حاليكه اين يك نكته قابل ملاحظه و مهم در مورد سوختهاي مايع است.
بنابراين درخصوص خودرو گاز طبيعي سوز نكته ايمني مهم متوجه مخزن و متعلقات آن است و آن هم بيشتر به سبب فشار كاري بالايي است كه با آن كار مي‌گردد.
اين مقاله سعي دارد به معرفي اجمالي مخازن CNG و ازمونهاي مرتبط با آنها بپردازند، استانداردهاي مربوط به آنها را بيان كند و مختصري به تكنولوژي ساخت آنها اشاره داشته باشد.
سعي شده اس مطالب تا حد امكان مختصر، اما مفيد و منسجم باشند تا خواننده در فرصتي كوتاه بتواند اطلاعات قابل توجه و مفيدي راجع به مخازن تحت فشار در خودروهاي گازسوز بدست آورد.

بخش اول
انواع مخازن CNG
مخازن CNG برحسب ساختار مي توانند بر چهار نوع باشند:
مخازن نوع اول ـ مخازن تمام فلزي (CNG-1)
اين مخازن از جنس فولاد يا آلومينيوم هستند و شرايط تركيب شيميائي آنها در استاندارد مربوطه ذكر گرديده است.
مخازن نوع دوم ـ مخازن كمرپيچ (CNG-2)
اين نوع مخازن داراي يك لايه داخلي (Liner) از جنس فولاد يا آلومينيوم بدون دز است و قسمت استوانه اي اين لايه داخلي توسط الياف شيشه، آراميد، يا مخلوطي از آنها كه آغشته به رزين است پيچيده شده و اين ساختار كامپوزيتي كه به مخزن داده شده اين امكان را بوجود مي آورد كه بتوان از ضخامت قسمت فلزي كاست و در نتيجه مخزن سبكتري را بدست آورد.
رزيني كه در ساختار مخزن كامپوزيتي استفاده مي‌شود مي تواند از نوع گرما نرم (Thermoplastic) يا گرما سخت (Thermo-setting) باشند.
مخازن نوع سوم ـ مخازن تمام پيچ (CNG-3)
اين نوع مخازن داراي يك لاية داخلي از جنس فولاد يا آلومينيوم بدون درز است و تمام اين لايه داخلي توسط الياف شيشه، آراميد، كربن يا مخلوطي از آنها كه آغشته به رزين است پيچيده است و اين ساختار كامپوزيتي كه به مخزن داده شده اين امكان را بوجود مي آورد كه بتوان از ضخامت قسمت فلزي كاست و در نتيجه مخزن سبك تري را نسبت به دو نوع اول بدست آورد.
مخازن نوع چهارم ـ مخازن تمام كامپوزيت (CNG-4)
اين نوع مخازن داراي يك لايه داخلي (Liner) از جنس پليمر بدون درز است. و تمام اين لايه داخلي توسط الياف شيشه، آراميد، كربن يا مخلوطي از آنها كه آغشته به رزين است. پيچيده شده و اين ساختار تمام كامپوزيت يكي از سبكترين انواع را در مخازن CNG تأمين مي نمايد. در ساخت اين نوع مخازن از تكنولوژي بالايي استفاده شده است و تعداد سازندگااني كه از اين نوع مخازن توليد مي كنند، بسيار معدود است و قيمت آنها نيز بالاتر از ساير انواع مي باشند.
استفاده از مخازن CNG در جهان
خودروهاي گازسوز طبيعي بيش از پنجاه سال است كه در جهان مورد استفاده قرار مي گيرند. استفاده از اين خودروها از سال 1970 به دليل مزاياي زيست محيطي و اقتصادي روبه افزايش و به خصوص استفاده از كامپوزيت ها از سال 1980 توسعه يافته است. در حال حاضر بيش از دو ميليون خودرو در جهان براي استفاده از CNG ساخته و يا تبديل شده اند.
اين خودروها و مخازن آنها سابقة عمومي عالي از خودشان داده اند در حاليكه مخزن فولادي در دنيا متداول ترند، بازار آمريكاي شمالي توسط مخازن كامپوزيت اشغال شده‌اند. بسياري از كارخانه هاي سازنده مخازن CNG داراي سابقه طولاني توليد تسليحات بوده اند و بعداً به توليد اين مخزن روي آورده اند.

بخش دوم
آزمونهاي مخازن
به منظور اطمينان از ساخت صحيح و مطابق با استاندارد مخازن CNG ، آنها را تحت آزمونها و شرايط مختلفي قرار مي دهند. يك مخزن وقتي مورد تأييد قرار مي‌گيرد و گواهي استاندارد مربوطه را دريافت مي‌كند كه آزمونهاي آن استاندارد را با موفقيت پشت سر بگذارد.
تعداد اين آزمونها بسته به نوع مخزن متفاوت است. در مورد مخازن كامپوزيت (بخصوص نوع چهارم) آزمونها مفصل و سختگيرانه تر است و چون آزمونهاي خاص مرتبط با مواد پليمري را هم شامل مي شود، تعداد آزمونها بيشتر است.
اين آزمونها را مي‌توان براساس هدف آنها در سه نوع رده بندي نمود. هريك از آزمونها در يكي از اين سه رده قرار مي گيرند:
1. آزمونهاي تحمل آسيب
2. آزمونهاي محيطي
3. آزمونهاي چرخة عمر
در اين‌جا به اختصار به شرح اين آزمونها مي پردازيم:
1. آزمونهاي تحمل آسيب
آزمون نفوذ گلوله
پس از اين آزمون مخزن نبايد به ذرات خرد تقسيم شود. استفاده از الياف شيشه و كربن تحمل اين آسيب را افزايش مي‌دهد. هرچه ضخامت ديوارة كامپوزيت افزايش يابد، كه اين معمولاً با افزايش قطر و فشار همراه است، مقاومت آن در برابر تأثير آسيب افزايش مي يابد. در اين آزمون مخزن با يك گلوله جنگي به قطر 62/7 ميلي متر طوري مورد اصابت قرار مي‌گيرد كه حداقل يك سمت آزمون سوراخ شود. مخزن بايد تا فشار 200 برابر پر شده باشد
و...

فهرست مطالب:
مقدمه 1
بخش اول 3
انواع مخازن CNG 3
مخازن نوع اول ـ مخازن تمام فلزي (CNG-1) 3
مخازن نوع دوم ـ مخازن كمرپيچ (CNG-2) 3
مخازن نوع سوم ـ مخازن تمام پيچ (CNG-3) 3
مخازن نوع چهارم ـ مخازن تمام كامپوزيت (CNG-4) 4
استفاده از مخازن CNG در جهان 4
بخش دوم 5
آزمونهاي مخازن 5
1. آزمونهاي تحمل آسيب 5
آزمون نفوذ گلوله 5
آزمون سقوط 6
آزمون تحمل خرابي (تحمل شكاف) 7
آزمون تصادف 7
2. آزمونهاي محيطي 7
آزمون قرارگيري در معرض دماهاي حدي 8
آزمون گسيختگي تحت تنش تنش سريعي 8
آزمون قرارگيري در معرض آتش (Bonfire) 9
3. آزمو‌ن‌هاي چرخة عمر 9
آزمون تركيدن هيدرواستاتيك 9
آزمون چرخه فشار در دماي محيط 10
آزمون نشست پيش از شكست 10
چرخه گاز طبيعي 10
آمار خرابي‌هاي ميداني 11
بازرسي مخازن NGV 12
بخش سوم 14
استانداردهاي مخازن CNG 14
1. استاندارد (CNG4) و ISO/FDIS/1143 15
Gas cylinders-high pressure cylinders for the on-board storage of natural gas as a fule for automotive vehicles 15
جدول 1. مقادير حداقل فشار تركيدن و نسبت هاي تنش در مخازن CNG 15
جدول 2. برخي آزمايش هاي اصلي كيفيت در استاندارد ISO11439 16
جدول 3. خلاصه اي از استانداردهاي سيلندر در آمريكا 17
2. استانداردهاي سيلندرها براساس NGV2-1992 و ANSI/A.G.A 17
جدول 1. آزمايش هاي اصلي تست كنترل طراحي در NGV2 18
3. استانداردهاي ايمني وسايل موتوري فدرال 19
Federal Motor Vehicle safety standarf (FMVSS) 304 19
جدول 5. آزمايش‌هاي اصلي تست كيفي طراحي در FMVSS304 19
4. استاندارد CGA/DOT FRP & FRP-2 20
جدول 6. آزمايش هاي اصلي تست كيفيت طراحي در FRP-1 و FRP-2 20
بخش چهارم 21
اجزاي مخزن CNG 21
1. لاينر 21
2. قطعه رابط ورود گاز (BOSS) 22
3. جزء كمپوزتي CNG 22
4. فوم هاي قالبي تزريق شده 23
5. رنگ مخزن 23
بخش پنجم 24
ساخت مخازن CNG 24
مسير طراحي 24
فرايندهاي ساخت 25
بخش ششم 28
انتخاب مخازن CNG براي خودروها 28
انتخاب مخزن 28
جدول 1. حجم مخازن موردنياز براي پيمايشهاي مختلف (ليتر معادل آب) ]1و2[ 29
جدول 2. امكان استفاده از انواع مخازن براي پيمايش هاي مختلف 30