نمایش ها: 0 نویسنده: ویرایشگر سایت زمان انتشار: 2025-03-17 مبدا: محل
سیلندرهای گاز فلزی سنتی (فولاد یا آلومینیوم) دارای مدت طولانی است که دارای فشار گاز با فشار بالا هستند اما از محدودیت های بحرانی رنج می برند: وزن سنگین (افزایش هزینه های حمل و نقل) ، حساسیت به خوردگی (کاهش طول عمر) و خطر انفجار تحت فشار یا تأثیر شدید. پیشرفت در علم مواد ، مواد کامپوزیتی را با نسبت قدرت به وزن و مقاومت در برابر خوردگی-به عنوان انتخاب ایده آل برای سیلندرهای نسل بعدی قرار داده است. سیلندرهای گاز کامپوزیت تغییر شکل از 'دوره فلزی' به 'دوره کامپوزیت' در مهار فشار بالا را نشان می دهد.
یک سیلندر گاز کامپوزیت یک کشتی با فشار بالا است که دارای یک آستر پلیمری یا فلزی است که با مواد تقویت شده با فیبر (به عنوان مثال ، الیاف کربن یا شیشه ای) در یک ماتریس رزین تعبیه شده است. این سیلندرها با ترکیب خصوصیات آب بندی فلز با مزایای مکانیکی کامپوزیت ها ، 30-70 ٪ سبک تر از همتایان فلزی هستند ، مقاومت به انفجار برتر را ارائه می دهند و دارای طول عمر طولانی (به طور معمول 15-20 سال) هستند و آنها را در کاربردهای انرژی صنعتی ، پزشکی و پاک ضروری می کند.
ساخته شده از پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یا آلیاژ آلومینیوم ، آستر سفتی گاز را تضمین می کند. آسترهای HDPE در برابر خوردگی شیمیایی مقاومت می کنند و مقرون به صرفه هستند ، در حالی که آسترهای فلزی (به عنوان مثال ، آلومینیوم) سناریوهای فشار فوق العاده بالا (به عنوان مثال ، 70 مخزن هیدروژن MPa برای وسایل نقلیه سلول سوخت) را کتک می دهند.
الیاف کربن یا شیشه ای در زاویه های دقیق (سیم پیچ مارپیچ 55 درجه) در اطراف آستر زخم می شوند تا فشار را به طور مساوی توزیع کنند. فیبر کربن ، پنج برابر قوی تر از فولاد در یک چهارم چگالی ، برای کاهش وزن مهم است.
پوشش های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش یا لایه های لاستیکی سیلندر را از آسیب محیطی محافظت می کنند. مدل های پیشرفته ممکن است شامل برچسب های RFID برای ردیابی چرخه عمر باشد.
فیبر کربن: نمرات T700/T800 حاکم است ، با استحکام کششی تا 4.9 GPa ، اگرچه هزینه بالا (60 ٪ از کل هزینه تولید) یک مانع است.
فیبر شیشه ای: در 1/10 هزینه فیبر کربن ، متناسب با برنامه های کم فشار (به عنوان مثال ، سیلندرهای آتش نشانی) است.
رزین اپوکسی به دلیل چسبندگی و مقاومت در برابر گرما (حداکثر 120 درجه سانتیگراد) ترجیح داده می شود ، در حالی که ترموپلاستیک قابل بازیافت (به عنوان مثال ، PEEK) در حال ظهور است.
سیم پیچ رشته مرطوب (الیاف تقویت شده با رزین) استاندارد است ، با ماشین های خودکار از انحراف زاویه 0.5 درجه اطمینان حاصل می شود. پخت در اجاق ها (120-150 درجه سانتیگراد) باعث اتصال متقابل رزین برای استحکام ساختاری می شود.
آستر تشکیل : آسترهای یکپارچه از طریق تزریق (HDPE) یا نخ ریسی (آلومینیوم) قالب ریزی می شوند و به دنبال آن آزمایش نشت انجام می شوند.
فیبر سیم پیچ : ماشین های سیم پیچ CNC الیاف روکش شده با رزین را در 3-5 لایه با زاویه های بهینه شده برای ظرفیت بارگذاری اعمال می کنند.
پخت : پخت اجاق ماتریس رزین را جامد می کند.
کیفیت تست : آزمایش هیدرواستاتیک (فشار کار 1.5 × به مدت 30 ثانیه) ، آزمایش پشت سر هم (باید از فشار طراحی 2.25 strance) و تشخیص نقص اولتراسونیک.
سطح درمان : پوشش های محافظ و برچسب های ایمنی (به عنوان مثال ، حداکثر فشار ، طول عمر).
فیبر distribution توزیع استرس : انحراف زاویه ممکن است باعث غلظت استرس موضعی و نارسایی زودرس شود.
پخت نقص : پخت رزین ناقص می تواند حباب یا لایه لایه ایجاد کند و برای حذف نقص نیاز به بازرسی اشعه ایکس دارد.
چرخه اعتبار سنجی زندگی : پس از 10،000 چرخه تخلیه پر کننده شبیه سازی شده ، انبساط حجمی باید 5 ٪ پوند باقی بماند.
صنعتی storage ذخیره سازی گاز : نیتروژن با خلوص بالا برای تولید نیمه هادی ؛ آرگون برای جوشکاری ، کاهش خطرات محل کار.
پزشکی systems سیستم های اکسیژن : سیلندرهای سبک (5-5 کیلوگرم) قابلیت حمل و نقل را در طی حمل و نقل بیمار COVID-19 بهبود بخشید.
هیدروژن وسایل نقلیه سلولی سوخت : مخازن فیبر کربن Toyota Type IV 70 MPa MPA دامنه 650 کیلومتر را فعال می کنند.
هوافضا : SpaceX از سیلندرهای هلیوم کامپوزیت برای فشار مخزن سوخت موشک استفاده می کند.
آتش نشانی : دستگاه تنفس خود در فیبر کربن (SCBA) وزن را از 8 کیلوگرم به 4 کیلوگرم کاهش داده و باعث تقویت تحرک می شود.
غواصی و در فضای باز : سیلندرهای غواصی کامپوزیت با 3 کیلوگرم ، شناور منفی را کاهش می دهند و انرژی غواص را حفظ می کنند.
سبک وزن : یک سیلندر فیبر کربن 9L/300Bar وزن 8 کیلوگرم در مقابل 25 کیلوگرم برای فولاد است.
ایمنی : قطعه قطعه شدن فیبر لایه کنترل شده در هنگام خرابی ، خطرات درختچه فلزی را از بین می برد.
در برابر خوردگی reg مقاومت : در برابر آب دریا ، H2S و مواد شیمیایی بدون پوشش مقاومت می کند.
بالا هزینه : 1500 دلار برای هر سیلندر فیبر کربن (3-5 × گرانتر از فولاد).
دما حساسیت : رزین بالای 80 درجه سانتیگراد نرم می شود. الیاف در آغوش زیر -40 درجه سانتیگراد.
بازیافت مشکل : رزین های ترموست را نمی توان دوباره اصلاح کرد. بازیافت فعلی شامل خرد کردن برای پرکننده ساخت و ساز است.
ISO 11119-3 : طراحی و آزمایش سیلندر نوع IV را اداره می کند.
DOT -SP 14717 : هر 5 سال یکبار استوانه هیدروژن را از طریق آزمایش های هیدرواستاتیک مورد نیاز است.
فشار محدودیت : پر کردن بیش از حد (به عنوان مثال ، 350bar در یک سیلندر 300bar) باعث ریزگردها می شود.
ذخیره سازی : از نور مستقیم خورشید خودداری کنید. دمای بین -40 درجه سانتیگراد و 60 درجه سانتیگراد را حفظ کنید.
آسیب کنترل : خراش عمیق تر از 0.5 میلی متر نیاز به بازرسی فوری دارد.
کم هزینه الیاف : فیبر کربن تانزوم Hyosung هزینه را 30 ٪ کاهش می دهد.
هوشمند سیلندرهای : سنسورهای فعال شده با IoT فشار/دما/کرنش را از طریق بلوتوث کنترل می کنند.
هیدروژن اقتصاد : بازار جهانی مخزن هیدروژن از 1.5b (2023) تا 1.5b (2023) تا 8b تا سال 2030 (24 ٪ CAGR) گسترش می یابد.
پزشکی قابلیت حمل : اکسیژن درمانی خانگی 12 ٪ رشد سالانه در سیلندرهای جمع و جور را هدایت می کند.
سیلندرهای گاز کامپوزیت بر محدودیت های وزن ، ایمنی و دوام سیلندرهای فلزی سنتی غلبه می کنند و برای ذخیره هیدروژن ، واکنش اضطراری و هوافضا بسیار مهم هستند. با وجود هزینه و موانع بازیافت ، پیشرفت در تولید فیبر (به عنوان مثال ، ابتکار عمل 'محلی سازی فیبر کربن' چین) و کامپوزیت های ترموپلاستیک این سیلندرها را به عنوان سنگ بنای زیرساخت های انرژی پایدار قرار می دهند.
