مخازن کامپوزیتی گاز طبیعی فشرده
Subject Areas :
1 - طراحي فرايندهاي شيميايي
Keywords: مخازن گاز تحت فشار (CNG), مخازن کامپوزيتی, فرايند الياف پيچی, مخازن نوع 3 و 4,
Abstract :
مخازن گاز تحت فشار کاربردهای وسیعی در صنایع مختلف به ویژه صنعت هوافضا، صنعت خودروسازی، صنایع پتروشیمی و غیره کسب کرده‌اند. مخازن تحت فشار صنعتی از فلزات سنتی مانند فولادها و آلیاژهای آلومینیوم ساخته شده اند. از آنجا که وزن مخزن در عملکرد آن نقش حیاتی دارد، با گذشت زمان رویکرد صنایع مختلف به سمت استفاده از مخازن سبک کامپوزیتی به دلیل جلوگیری از استهلاک و کاهش مصرف سوخت به ویژه در صنایع حمل نقل تغییر پیدا کرده است. عوامل موثری بر پارامترهای طراحی و خواص مکانیکی این مخازن موثر هستند که دستیابی به مخزن بهینه را فراهم می کنند. در مطالعه حاضر، انواع مختلف مخازن گاز طبیعی فشرده معرفی شده و روش های ساخت اجزای آن ها بیان می شود. سپس با توجه به اهمیت و کاربرد فراوان مخازن کامپوزیتی نوع 3 و 4، عوامل موثر بر خواص و کارکرد آن ها برای تعیین شرایط بهینه طراحی با ارائه مطالعات اخیر بررسی می شود. نتایج حاصل نشان داده است که نوع الیاف، زاویه الیاف پیچی، الگو، توالی و تعداد لایه های کامپوزیت به کاررفته، جنس آستر و دما از موارد مهم و موثر بر خواص نهایی مخزن تولید شده هستند که باید در طراحی مخازن کامپوزیتی مورد توجه قرار گیرند.
[1] Khan M.I., Yasmin T., Shakoor A., Technical Overview of Compressed Natural Gas (CNG) As a Transportation Fuel, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51, 785-797, 2015.
[2] Fowler C.P., Orifici A.C., Wang C.H., A Review of Toroidal Composite Pressure Vessel Optimization and Damage Tolerant Design for High Pressure Gaseous Fuel Storage, International Journal of Hydrogen Energy, 41, 22067-22089, 2016.
[3] Afkar, A., Kamari, M., Reliability Techniques to Reduce the Risk of Failure in CNG Composite Pressure Vessel, Revista QUID, Special Issue, 1657-1665, 2017.
[4] Chauhan G.S., Awasthi A., Design and Analysis of High Pressure Composite Vessels, International Journal of Latest Engineering and Management Research, 3, 96-102, 2018.
[5] Stickel J.M., Nagarajan M., Glass Fiber-Reinforced Composites: From Formulation to Application, International Journal of Applied Glass Science, 3, 122-136, 2012.
[6] Ravi M., Muralidharan A., Arun S., Composite Gas Cylinders for Automotive Vehicles - Current Status of Adoption of Technology and Way Forward, Symposium on International Automotive Technology, India, 2013.
[7] Dahl E., Becker J.S., Mittelstedt C., Schürmann H., A New Concept for A Modular Composite Pressure Vessel Design, Composites Part A, 124, 105475, 2019.
[8] Barthelemy H., Weber M., Barbier F., Hydrogen Storage: Recent Improvements and Industrial Perspectives, International Journal of Hydrogen Energy, 42, 7254-7262, 2017.
[9] Neto E.S.B., Coelho L.A.F, Forte M.M.C., Amico S.C., Ferreira C.A., Processing of a LLDPE/HDPE Pressure Vessel Liner by Roto molding, Materials Research, 17, 236-241, 2014.
[10] Biradar S., Sharnappa J., FE Analysis of FRP Pressure Vessel, Key Engineering Materials, 801, 77-82, 2019.
[11] Onder A., Sayman O., Dogan T., Tarakcioglu N., Burst Failure Load of Composite Pressure Vessels, Composite Structures,89, 159-166, 2009.
[12] Alam S., Yandek G.R., Lee R.C., Mabry J.M., Design and Development of A Filament Wound Composite Overwrapped Pressure Vessel, Composites Part C: Open Access, 2, 100045, 2020.
[13] Sharma P., Bera T., Semwal K., Badhe R.M., Sharma A., Ramakumar S.S.V, Neogi S., Theoretical Analysis of Design of Filament Wound Type 3 Composite Cylinder for the Storage of Compressed Hydrogen Gas, International Journal of Hydrogen Energy, 45, 25386-25397, 2020.
[14] Kangal S., Kartav O., Tanog M., Aktas E., Artem H.S., Investigation of Interlayer Hybridization Effect on Burst Pressure Performance of Composite Overwrapped Pressure Vessels with Load-Sharing Metallic Liner, Journal of Composite Materials, 54, 961-980, 2020.
[15] Harada S., Arai Y., Araki W., Iijima T., Kurosawa A., Ohbuchi T., Sasaki N., A Simplified Method for Predicting Burst Pressure of Type III Filament-Wound CFRP Composite Vessels Considering the Inhomogeneity of Fiber Packing, Composite Structures, 190, 79-90, 2018.
[16] Velosa J.C., Nunes J.P., Antunes P.J., Silva J.F., Marques A.T., Development of a New Generation of Filament Wound Composite Pressure Cylinders, Composites Science and Technology, 69, 1348-1353, 2009.