содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГАЗОВЫЕ БАЛЛОНЫ ДЛЯ СжПГ

Конструктивные особенности

 Для хранения ПГ в жидком состоянии при температуре —161 °С и подачи его в газовую систему питания двигателя в газообразной или жидкой фазе используют автомобильные криогенные баллоны. Криогенный автомобильный баллон состоит из внутреннего и наружного сосудов. Внутренний сосуд для сжиженного метана выполняют из алюминия, титана или хладостойкой коррозионно-стойкой стали. При изготовлении внутреннего сосуда из титана упрощается задача поддержания вакуума в теплоизолирующем пространстве, поскольку титан обладает свойством к адсорбции газа из вакуумного объема. Для уменьшения притока теплоты внут-рений сосуд закрепляют на цапфах или растяжках из стеклопластика. Наружный сосуд изготовляют из алюминия или углеродистой стали.

Объем, заключенный между наружным и внутренним сосудами , вакуумируют в зависимости от типа изоляционных мачт риалов. По степени вакуума различают автомобильные сосуд; низкого и высокого вакуума.

Основными типами теплоизоляции в автомобильной криогенной технике являются экранно-вакуумная, порошково-вакуумная изоляция и изоляция из вспененных материалов. При порошка вой теплоизоляции и теплоизоляции из вспененных материален допускается применение в баллонах низкого вакуума, ср экранной изоляции — высокого.

Степень эффективности теплоизоляции газовых баллоне различна. Наиболее эффективным типом теплоизоляции является экранно-вакуумная, представляющая собой упорядоченную систему слоев (экранов), разделенных прокладками из материала с низкой теплопроводностью. В качестве экранного материала применяют полиэфирную пленку, на которую с обеих сторон методом вакуумной металлизации нанесены слои алюминия толщиной 0,05 мкм. Прокладки изготовляют из тонконолонистых стекломатериалов, например из стеклобумаги, волоки  которых ориентированы перпендикулярно направлению теплового потока. В качестве порошковой изоляции применяют смесь состоящую из 50% аэрогеля и 50% перлита. Для уменьшена . отдачи теплоты жидкости, находящейся в баллоне, может быть использовано охлаждение теплоизоляции метаном, осуществляв мое в дополнительном теплообменнике. Этот теплообменник размещают в объеме, заполняемом теплоизолирующим материалом..

При использовании экранно-вакуумной изоляции на автомобильных баллонах потери на испарение составляют около 34 в сутки. При порошковой изоляции тепловые потери возраста до 4% и более. Баллоны с теплоизоляцией из вспененных материалов, обеспечивающие потери на испарение 5...6% и боле используют в качестве автомобильных баллонов с суточным ходом запаса топлива, например, для городских автобусов.

С учетом естественного испарения жидкого метана, находящегося в баллоне, систему проектируют с бездренажным хранением в течение первых 3...4 сут. после заправки с последующей дренажом через предохранительный клапан в атмосферу.

Соотношение геометрических параметров баллонов в зависимости от типа изоляции может быть различным (рис. 31).

Характерными требованиями к материалам, используемым в конструкциях криогенных систем, являются достаточные прочность и ударная вязкость при температурах до —170 °С, а также минимальные коэффициенты объемного и линейного расширения. С учетом этих требований для изготовления криогенных баллонов и арматуры могут применяться коррозионно-стойкие стали, латуни, бронзы, алюминиевые сплавы и медь. Для узлов уплотнения применяют твердые самосмазывающиеся материалы:
 

фторопласт 4 (тефлон), графит, дисульфит молибдена, антифрикционные материалы. В случае необходимости для теплоизоляции трубопроводов и арматуры используют пенополистирол, пенополиуретан, пеностекло и т. д. В качестве силовых элементов подвески внутреннего сосуда используют стеклопластиковые композиции.

Основные механические свойства конструкционных материалов, применяемых в криогенной технике, приведены в табл. 14.

Конструкция криогенного баллона обязательно должна включать в себя следующие устройства: для забора жидкой фазы топлива; для забора газообразной фазы топлива;

для удаления из внутреннего объема газов и паров при заправке;

предохранительные и управляющие клапаны; для контроля уровня топлива и давления; демпферы (успокоители) для ограничения подвижности жидкости во внутреннем сосуде;

для заправки внутреннего сосуда;

для слива жидкого газа.

Автомобильные криогенные баллоны выполняют как одно целое с агрегатным отсеком, в котором размещают перечисленные выше устройства управления и контроля.

Для алюминиевых баллонов рабочее давление газа выбирается в пределах 0,14...0,17 МПа, а для стальных 0,3 МПа и выше. При проектировании газового баллона для увеличения времени бездренажного хранения рабочее давление, поддерживаемое регулятором, необходимо сделать минимальным, а давление срабатывания предохранительного клапана — максимальным. Для алюминиевых баллонов максимальное давление принимается равным 0,3...0,4 МПа, для стальных с порошково-вакуумной изоляцией — до 1 МПа и для стальных с пеноизоляцией — до 1,6 МПа.

 

Рис. 31. Соотношение геометрических параметров криогенных автомобильных баллонов с различной теплоизоляцией:
а — экранно-вакуумной; б — порошково-вакуумной; в — из вспененных материалов

Таблица 14

С увеличением рабочего давления степень возможного заполнения автомобильного баллона жидкостью при бездренажном хранении, зависящая от начального и конечного давления, температуры и коэффициента объемного расширения, снижается. Ниже для случая заправки баллона при атмосферном давлении приведен допустимый минимальный полезный объем баллона.

Падение давления в трубопроводах и элементах контрольной арматуры баллона не должно превышать 0,01 МПа при расходе газа 80 м8/ч для грузового автомобиля.

 

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..