Газотопливное оборудование для автомобилей. Страница 4

Стеклопластик
Показатель
12Х18Н10Т
АГ-4 сС»
27-63 «С»
высоко­прочный
Предел прочности при растяжении, ГПа
Допустимые напря­жения при растяже­нии, ГПа
Теплопроводность, ВтДм.К)
3,8 ...5 2,20... 3,50
5,5... 7,5 1,80... 2,50
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.
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.
Давление га­за  в баллоне,
МПа..... 0,1       0.2       0,3       0,4      0,5       1,0 1,5
Температура,
°С...... —152,0 —146,5 —142,0—138,50—135,0 —122,0 —113,5
Наполнение* % полного объ­ема ...... 96,72   94,54    92,52   91,08   89,47   82,88 77,83
Падение давления в трубопроводах и элементах контроль­ной арматуры баллона не должно превышать 0,01 МПа при рас­ходе газа 80 мг/ч для грузового автомобиля.
Схема криогенного автомобильного баллона с экранно-ваку­умной изоляцией показана на рис. 32. Внутренний сосуд балло­на подвешен с двух сторон на трех радиальных стеклопласти-ковых тягах, воспринимающих радиальную нагрузку, и двух продольных опорах из коррозионно-стойкой стальной ленты, вос­принимающих продольные осевые нагрузки.
Радиальные тяги выполнены из стеклопластика для уменьше­ния подвода теплоты к внутреннему сосуду. Пространство меж­ду сосудом и кожухом заполнено слоистым изоляционным ма­териалом и вакуумировано до 1,33 -10~2 Па.
Внутренний сосуд и кожух сварные из листового алюминие­вого сплава. Это сосуды цилиндрической формы со сферически­ми днищами. Для поддержания требуемого вакуума на наруж­ную поверхность внутреннего сосуда намотана угольная адсор­бирующая ткань, образующая слоистую изоляцию.

Рис. 32. Конструктивная схема криогенного автомобильного баллона с эк-
раино-вакуумной изоляцией:
t — штуцер подвода газа к разрывной мембране; 2 — штуцер вентиля откачки нз ва­куумной рубашки; 3 — тяга; 4 — защитный экран; 5 — испаритель системы наддува криогенного баллона; 6 — трубопровод подачи газа к ресиверу; 7 — трубопровод для заправки СжПГ; 8 — трубопровод отбора жидкой фазы; 9 — трубопровод подачи газа к двигателю; 10— регулятор давления наддува; 11—вакуумная рубашка; 12 — кожух; 13 — теплоизоляция; 14 — внутренний сосуд; 15 — опора; 16 — ограничитель осевых пе­ремещений СжПГ
Криогенный баллон с арматурой для сжиженного метана представлен на рис. 33. На переднее днище 1 баллона выведен заправочный патрубок с горловиной 5 и обратным клапаном 7. На дренажном патрубке газового топлива установлены запор-

Рнс 33. Криогенный баллон с арматурой для сжиженного метана:
/ — переднее дннще баллона; 2 — электромагнитный запорный клапан; 5 и € — венти­ли; 4 — дренажная горловниа; 5 — заправочная горловина; 7 — обратный клапан; 8 — пробка; 9 < запорный электромагнитный клапан; 10 — испаритель; 11 — отводящий шту­цер; 12 — электронный блок; J3 — коллектор; Л кожух
ный электромагнитный клапан 2 и коллектор 13. В средней час­ти внутреннего сосуда баллона расположен датчик уровня СжПГ емкостного типа. Преобразование сигнала датчика осу­ществляется в электронном блоке 12, размещенном на днище 1 баллона.
Для поддержания в баллоне необходимого давления из внут­реннего сосуда выведен испаритель 10, закрытый кожухом 14.
Электромагнитный запорный клапан 2 выполнен нормально закрытым и служит для дистанционного управления подачей сжиженного Метана.
Вентиль 6 предназначен для сброса парообразного метана через дренажный рукав в линию утилизации при заправке авто­мобиля. Вентиль 3 является линейным и перекрывает подачу газа от баллона к системе питания.

Рис. 34. Автоматический переключатель фаз топлива для автомобилей, ра­ботающих на СжПП
а —мембрана из прорезиненной ткани; б  мембрана из гофрированной латунной трой­ки (сильфона); I— пробка; 2 и 12 — клапаны соответственно жидкостной н наропсЖ линий; 3 — корпус; 4 — штуцер для выхода газа; 5 — мембрана; 6 — диск мембран-7 — крышка корпуса; 8  гайка; 9 — вспомогательная пружина; 10 — гайка уменыпеаьз давления; // — основная пружина; 13 -седло клапана паровой линии; 14 и 16 — шту­церы для присоединения газопроводов соответственно от парового и жидкостного про­странств баллона; 15— седло клапана жидкостной линян баллона; 17 — гофрированная
мембрана
Обратный клапан 7 заправочной горловины 5 тарельчатого типа. Он открывается под действием давления в системе заправ­ки, а закрывается от усилия возвратной пружины.
На корпусе коллектора 13 установлен предохранительный клапан многократного действия. Аварийный предохранительный клапан одноразового действия снабжен разрывной мембраной.
Автоматический переключатель фаз газового топлива имеет сильфонный привод (рис. 34). Через штуцеры 14 и 16 автома­тический переключатель соединен с газовой и жидкой фазами топлива. Если давление в баллоне менее 0,14...0,17 МПа, то уси­лие пружины достаточно для удержания клапана 2 в закрытом положении и в испаритель наддува поступает газ в жидкой фазе. При давлении, большем 0,17 МПа, усилие пружины силь-фона недостаточно для закрытия клапана и в систему начинает поступать газ.
Электромагнитный переключающий клапан имеет запорный элемент с притертой тарелкой, выполненной из коррозионно-стойкой стали. Криогенный баллон снабжен электромагнитными управляющими клапанами.
Расчет оболочек баллона на прочность проводится по обыч­ной методике с учетом механических свойств материала при низких температурах.
Криогенные автомобильные баллоны с экранно-вакуумной изоляцией   имеют ряд преимуществ.   Теплоизоляция баллона

Рис. 35. Криогенный баллон фирмы «Тойота Менка Кайтн»:
S — заправочный штуцер; 2 — клапан жидкой фазы; 8— предохранительный клапан на­ружной оболочки; 4 — экономайзер; б — манометр; 6 — выходной штуцер; 7 — регулятор давления; 8 — регулирующий клапан; 9 — клапан паровой фазы
японской фирмы «Тойото Менка Кайти» (рис. 35) сокращает потерю газа при испарении до 4%, поэтому возможно бездренажное хранение сжиженного метана в течение 72 ч. Полезный объем баллона составля­ет 64 л, масса 57 кг. Фирма гаран­тирует сохранение вакуума в тепло­изоляционном пространстве балло­на в течение 10 лет.
Расчет. Основными расчетными параметрами являются тепловой по­ток и поверхностная плотность теп­лового потока. Расчетная схема теп­лопередачи газового баллона дана на рис. 36.
Тепловой поток, поступающий из окружающей среды к сжиженному метану, может быть определен по формуле

Рис. 36.   Расчетная схема теплопередачи криогенного баллона:
1 —  вакуумное пространство;
2 —  теплоизолирующий мате­риал; 3 — стенки баллонов; 4  жидкий   метан; t\ — температу­ра наружной стенкв
l/ta/^ + ^ + l/Caa/y
где /0.с — температура окружающей среды, К; tu — температу­ра сжиженного метана, К; аь аг — коэффициенты теплоотдачи соответственно наружного и внутреннего сосудов баллона, Вт/(м2«К); Fu F2 — поверхности теплообмена соответственно наружного и внутреннего сосудов баллона, м2; Rx — термическое сопротивление, К/Вт.
Термическое сопротивление
IF '
где ST — толщина теплоизоляционного слоя, м; К — теплопровод­ность [для порошково-вакуумной изоляции Я,=0,422 Вт/(м-К); для экранно-вакуумной Я,—0,3 Вт/(м-К); для изоляции из вспе­ненных материалов Я=0,35 Вт/(м-К)].
Поверхностная плотность теплового потока


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я