Nghiên cứu, tính toán và mô phỏng vỏ bình gas Composite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH CHÍNH NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG VỎ BÌNH GAS COMPOSITE NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ MINH CHÍNH NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG VỎ BÌNH GAS COMPOSITE NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HOÀI SƠN Tp Hồ Chí Minh, tháng 5/2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Lê Minh Chính Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28/02/1971 Nơi sinh: tỉnh Thái Bình Quê quán: xã Vũ Lãm - huyện Vũ Thư - tỉnh Thái Bình Dân tộc: kinh ðịa liên lạc: 331 - tổ - khu phố 11 - phường An Bình – thành phố Biên Hòa – tỉnh ðồng Nai ðiện thoại: 0985556986 E-mail: chinhleminh40@yahoo.com II QUÁ TRÌNH ðÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ ñào tạo: qui Thời gian ñào tạo từ 8/1990 ñến 8/1993 Nơi học: Trường Trung cấp Kỹ thuật Quân khí Ngành học: Vũ khí ðại học: Hệ ñào tạo: chuyên tu Thời gian ñào tạo từ 9/1998 ñến 9/2001 Nơi học: Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự Ngành học: Cơ khí III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC: Thời gian 9/2001 -3/2013 Nơi công tác Trường Sĩ Quan Kỹ Thuật Quân Sự (Trường ðại Học Trần ðại Nghĩa) Công việc ñảm nhiệm Giảng dạy LỜI CAM ðOAN Tên ñề tài: Nghiên cứu, tính toán mô vỏ bình gas composite GVHD: PGS.TS Nguyễn Hoài Sơn Họ tên học viên: Lê Minh Chính, MSHV: 11025204003 Lớp: Công Nghệ Chế Tạo Máy 2011-2013 Tôi cam ñoan ñây công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa ñược công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2013 Lê Minh Chính LỜI CẢM ƠN Trước tiên xin ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc ñến PGS.TS Nguyễn Hoài Sơn, người thầy ñã tận tình trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu quan trọng, ñịnh hướng sửa chữa thiếu sót suốt trình nghiên cứu ñể hoàn thành luận văn Xin ñược cảm ơn tới thầy PGS.TS Lê Hiếu Giang ñã giúp ñỡ, bảo tận tình cho trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn quý thầy Trường ðại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh ñã tận tình dạy dỗ giúp ñở suốt trình học tập trường Tôi cảm ơn lời hỏi thăm, giúp ñỡ ñộng viên nhiệt tình anh chị học viên lớp cao học khóa 2011 -2013A ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy gia ñình ñã tạo ñiều kiện cho học tập tốt Cuối xin cảm ơn Phòng Cao học Trường ðại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh ñã tạo ñiều kiện ñể học tập thực xong luận văn Học viên thực TÓM TẮT Bình gas thường chế tạo vật liệu thép Carbon, ñược sử dụng rộng rãi sinh hoạt công nghiệp Cuối năm 2011 công ty TTA Composite giới thiệu sản phẩm bình gas làm vật liệu composite cho thị trường ðông Nam Á, sản xuất theo công nghệ ñộc quyền Thụy ðiển Trong ñề tài tác giả tìm hiểu vật liệu, thông số kỹ thuật, công nghệ chế tạo vỏ bình gas vật liệu composite Sử dụng phần mềm Ansys Workbench12 ñể mô phân tích ứng suất, biến dạng vỏ bình gas composite, so sánh kết phân tích ứng suất phù hợp với kết tính toán lý thuyết So sánh kết phân tích ứng suất, biến dạng vỏ bình gas composite với vỏ bình gas thép Từ kết mô phỏng, phân tích ứng suất, biến dạng phát vị trí ứng suất, biến dạng lớn nhất, so sánh kết phù hợp với thử nghiệm công ty TTA Composite ðề xuất phương án tăng bền cho vỏ bình cách tăng chiều dày phần bán ellip vỏ bình Mô phân tích ứng suất, biến dạng vỏ bình composite ñã ñề xuất so sánh với vỏ bình gas chưa ñề xuất ðề xuất thay ñổi vật liệu chế tạo vỏ bình gas, từ vật liệu S-Glass/Epoxy sang vật liệu E-Glass/Epoxy ñể giảm giá thành cho vỏ bình gas composite Mô phân tích ứng suất, kiểm tra bền cho loại vật liệu ñề xuất, so sánh với kết thử nghiệm ASTRACT Gas tanks are usually made of carbon steel material It is widely use both in daily life as well as industry Late in 2011, TTA Composite company introduced products gas tanks made of composite material for the Southeasr Asian market, the production of technology Swedish monopoly In this project, the author learn about materials, specifications, manufacturing technology gas cylinders of composite material Use of ANSYS Workbench12 software to simulate stress analysis, deformation of composite cylinders, compare stress analysis results consistent with theoretical calculation results Compare results of stress analysis, deformation of composite cylinders with steel cylinders From the simulation results, stress analysis, deformation detection of stress positions, the largest deformation, comparing the results with test match at TTA Composite companies Proposed plans for increased durability cylinders by increasing the thickness of the semi-elliptical cylinders Simulation analysis of stress, deformation of composite cylinders proposed compared with less cylinders proposed Proposed material changes cylinders fabricated from Glass/Epoxy material to S- E-Glass/Epoxy material to reduce costs for composite cylinders Simulation of stress analysis, strength testing new material for the proposal, compared with experimental results MỤC LỤC TRANG Trang tựa Quyết ñịnh giao ñề tài i Lý lịch cá nhân ii Lời cam ñoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách hình vii Danh sách bảng viii Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu gas, bình chứa gas 1.2 Các kết nghiên cứu nước ñã công bố 1.2.1 Trong nước 1.2.2 Ngoài nước 10 1.3 Mục ñích ñề tài 15 1.4 Nhiệm vụ ñề tài giới hạn ñề tài 15 1.5 Phương pháp nghiên cứu 15 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ PHẦN TỬ HỮU HẠN 17 2.1 Cơ sở vật liệu composite 17 2.1.1 Khái niệm 17 2.1.2 Ưu nhược ñiểm vật liệu composite 17 2.1.2.1 Ưu ñiểm 17 2.1.2.2 Nhược ñiểm 18 2.1.3 Phân loại vật liệu composite 18 2.1.3.1 Phân loại vật liệu theo pha 18 2.1.3.2 Phân loại theo cấu trúc 19 2.1.4 Cấu tạo vật liệu composite 19 2.1.4.1 Thành phần cốt 19 2.1.4.2 Vật liệu 21 2.1.5 Vật liệu composite polyme 24 2.1.6 Công nghệ chế tạo sản phẩm composite 27 2.1.6.1 Phương pháp chế tạo thủ công 27 2.1.6.2 Phương pháp phun hỗn hợp composite 28 2.1.6.3 Phương pháp thấm nhựa trước 28 2.1.6.4 Phương pháp ñùn ép 30 2.1.6.5 Phương pháp ñúc chuyển nhựa 31 2.1.6.6 Phương pháp ñúc chân không 32 2.2 Cơ sở phần tử hữu hạn 34 2.2.1 Giới thiệu phần tử hữu hạn 34 2.2.2 Các bước giải phương pháp Phần tử Hữu hạn 35 2.2.3 Cơ sở phân tích composite 35 Chương CƠ SỞ TÍNH TOÁN VỎ BÌNH CHỨA LPG 40 3.1 Tính ứng suất thân trụ chịu áp suất 40 3.1.1 Trường hợp thành trụ mỏng 40 3.1.2 Trường hợp thành trụ dày 41 3.2 Tính áp suất cho phép, chiều dày vỏ bình chứa LPG 43 3.2.1 Hệ số an toàn bền ứng suất cho phép 43 3.2.2 Áp suất cho phép ñối với phận chịu áp lực bình chịu áp suất 43 3.2.2.1 Áp suất cho phép ñối với thân trụ chịu áp suất 44 3.2.2.2 Áp suất cho phép ñối với thân cầu chịu áp suất 44 3.2.2.3 Áp suất cho phép ñối với ñáy ellip chịu áp suất 45 3.2.2.4 Áp suất cho phép ñối với ñáy chỏm cầu chịu áp suất 45 3.2.2.5 Áp suất cho phép ñối với ñáy bán cầu chịu áp suất 45 3.2.2.6 Áp suất cho phép ñối với ñáy côn chịu áp suất 46 Chương TÌM HIỂU VẬT LIỆU, THÔNG SỐ KỸ THUẬT, CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VỎ BÌNH GAS COMPOSITE 48 4.1 Vật liệu 48 4.1.1 Vật liệu (Maxtrit) 48 4.1.2 Vật liệu cốt (Fibre) 48 4.2 Thông số kỹ thuật, cấu trúc lớp vỏ bình 49 4.2.1 Thông số kỹ thuật 49 4.2.2 Cấu trúc lớp vỏ bình 50 4.3 Công nghệ sản xuất vỏ bình gas composite 51 4.3.1 Công nghệ quấn sợi thủy tinh 51 4.3.1 Công nghệ ñúc, ép vỏ bình 52 Chương MÔ PHỎNG, KIỂM TRA BỀN VỎ BÌNH GAS COMPOSITE 54 5.1 Mô số 54 5.1.1 Giới thiệu phần mềm Ansys 54 5.1.2 Ansys có tính bật 55 5.1.3 Các bước giải toán Ansys12 55 5.1.4 Mô vỏ bình gas composite 56 5.1.4.1 Các bước giải 56 5.1.4.2 Kết mô vỏ bình gas vật liệu S-Glass/Epoxy 58 5.1.4.3 Kết mô vỏ bình gas vật liệu thép Carbon 59 5.2 ðề xuất 61 5.2.1 Thay ñổi vật liệu 61 5.2.2 Tăng chiều dày phần bán ellip 63 5.3 Kiểm tra bền 65 5.3.1 Kiểm tra bền cho vỏ bình gas vật liệu S-Glass/Epoxy 65 5.3.2 Kiểm tra bền cho vỏ bình gas vật liệu E-Glass/Epoxy 66 5.4 So sánh kết phân tích với thử nghiệm công ty TTA Composite 67 Chương KẾT LUẬN 69 6.1 Tổng kết nội dung ñã thực luận văn 69 6.2 ðánh giá kết 70 6.3 Tính khả thi ñề tài 70 6.4 Những vấn ñề tồn hướng phát triển ñề tài 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 75 DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Bảng so sánh hàm nhiệt số loại nhiên liệu Bảng 2.1: ðặc tính lý vật liệu composite có cốt sợi ñồng phương sở nhựa epoxy số kim loại truyền thống 26 Bảng 4.1: ðặc trưng học vật liệu Epoxy 48 Bảng 4.2: ðặc tính lý sợi thủy tinh 49 Bảng 4.3: Tính chất vật liệu S-Glass/Epoxy 49 Bảng 5.1: ðặc tính lý sợi thủy tinh loại E so với số loại khác 61 Bảng 5.2: Giá trị ứng suất, biến dạng phần bán ellip trước ñề xuất 65 Bảng 5.3: Giá trị ứng suất, biến dạng bình gas composite 68 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: ðồng phân Butane Hình 1.2: Bình gas thép Hình 1.3: Bồn xử lý nước thải FRP Hình 1.4: Hầm bể biogas composite Hình 1.5: ðường ống composite Hình 1.6: Bồn chứa hóa chất composite Hình 1.7: Bồn chứa nước thải FRP Hình 1.8: Bồn chứa nước Hình 1.9: Bồn tách mỡ FRP Hình 1.10: Bể tự hoại composite 10 Hình 1.11: Bình nén khí vật liệu composite sợi carbon 10 Hình 1.12: Bình gas compositepraha 10 Hình 1.13: Bình chữa cháy vật liệu Composite 11 Hình 1.14: Bình thở ô xy SCBA vật liệu composite 11 Hình 1.15: Bình gas composite 15 Hình 2.1: Phân loại vật liệu composite theo pha 18 Hình 2.2: Phân loại vật liệu composite theo cấu trúc 19 Hình 2.3: Các loại sợi ñược ñan vào thành phiến vải 21 Hình 2.4: Công thức hóa học epoxy 23 Hình 2.5: Các thiết bị vật liệu công nghệ ñúc chân không 32 Hình 2.6: Sơ ñồ công nghệ ñúc chân không 32 Hình 2.7: Lớp composite lệch trục trục 36 Hình 2.8: Các thành phần ứng suất 37 Hình 3.1: Ứng suất ống trụ chịu áp suất 40 Hình 3.2: Áp suất ống trụ 40 Hình 3.3: Vỏ bình chứa LPG thép 41 Hình 3.4: Ứng suất phân bố vỏ trụ dày 41 Hình 3.5: Kết cấu ñáy hình ellip, chỏm cầu, bán cầu côn 47 Hình 4.1: Bình gas composite 12 kg 50 Hình 4.2: Cấu trúc lớp vỏ bình gas composite 50 Hình 4.3: Các hướng sợi thủy tinh 51 Hình 4.4: Công nghệ quấn sợi thủy tinh (hướng 900) 52 Hình 4.5: Công nghệ quấn sợi thủy tinh (hướng 450) 52 Hình 4.6: Công nghệ ñúc ñùn ép vỏ bình gas composite 53 Hình 4.7: Công nghệ ép, dán vỏ bình gas composite 53 Hình 5.1: Trình tự giải toán Ansys 55 Hình 5.2: Mô hình hình học toán 56 Hình 5.3: Chia lưới 56 Hình 5.4: ðặt tải 56 Hình 5.5: ðiều kiện biên vị trí 57 Hình 5.6: ðiều kiện biên vị trí 57 Hình 5.7: ðiều kiện biên mặt cắt song song với trục x 57 Hình 5.8: ðiều kiện biên mặt cắt song song với trục z 57 Hình 5.9: Phân tích ứng suất 58 Hình 5.10: Phân tích biến dạng 58 Hình 5.11: Phân tích biến dạng vỏ bình S-Glass/Epoxy 58 Hình 5.12: Phân tích ứng suất vỏ bình S-Glass/Epoxy 58 Hình 5.13: ðồ thị ứng suất vỏ bình S-Glass/Epoxy 59 Hình 5.14: ðồ thị biến dạng vỏ bình S-Glass/Epoxy 59 Hình 5.15: Phân tích biến dạng vỏ bình thép 59 Hình 5.16: Phân tích ứng suất vỏ bình thép 60 Hình 5.17: ðồ thị ứng suất vỏ bình thép 60 Hình 5.18: ðồ thị so sánh biến dạng vỏ bình E-Glass/Epoxy bình thép 60 Hình 5.19: Phân tích ứng suất vỏ bình E-Glass/Epoxy 61 Hình 5.20: ðồ thị ứng suất vỏ E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.21: ðồ thị so sánh ứng suất vỏ E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.22: Phân tích biến dạng vỏ bình E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.23: ðồ thị biến dạng E-Glass/Epoxy 63 Hình 5.24: ðồ thị biến dạng vỏ bình thép, S-glass/epoxy, E-Glass/Epoxy 63 Hình 5.25: Phân tích vùng ứng suất 64 Hình 5.26: Vị trí bị phá hủy (nổ) nhìn từ 64 Hình 5.27: Vị trí bị phá hủy (nổ) nhìn từ 64 Hình 5.28: Phân tích ứng suất ñề xuất vỏ bình E-Glass/Epoxy 65 Hình 5.29: Phân tích biến dạng ñề xuất vỏ bình E-Glass/Epoxy 65 Hình 5.30: Thử áp suất vỏ bình Gas Composite 66 Hình 5.31: Phân tích biến dạng vỏ bình Gas E-Glass/Epoxy chịu áp suất 120 bar 67 Hình 5.32: Phân tích ứng suất vỏ bình E-Glass/Epoxy chịu áp suất 120 bar 68 Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu gas, bình chứa gas Bình gas thường ñược làm thép chứa khí ñốt hoá lỏng viết tắt LPG, LPG (Liquefied Petroleum Gas) hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, thể khí LPG tồn thiên nhiên giếng dầu giếng gas sản xuất nhà máy lọc dầu Thành phần LPG Propane (C3H8) Butane (C4H10), không màu, không mùi, không vị ñộc tố LPG loại nhiên liệu thông dụng tính ña thân thiện với môi trường Nó dễ dàng ñược chuyển ñổi sang thể lỏng việc tăng áp suất thích hợp giảm nhiệt ñộ ñể dễ tồn trữ vận chuyển ñược Nó chuyển ñộng chất lỏng lại ñược ñốt cháy thể khí Cả Propane Butane ñều dễ hóa lỏng chứa ñược bình áp lực Những ñặc tính làm cho loại nhiên liệu dễ vận chuyển, chuyên chở bình hay bồn gas ñến người tiêu dùng cuối LPG loại nhiên liệu thay tốt cho xăng ñộng ñánh lửa Trong ñộng ñược ñiều chỉnh hợp lý, ñặc tính cháy giúp giảm lượng chất thải thoát ra, kéo dài tuổi thọ Buji Như chất thay cho chất nổ ñẩy Aerosol chất làm ñông, LPG ñược chọn ñể thay cho fluorocarbon vốn ñược biết ñến nhân tố làm thủng tầng ozone Với ñặc tính nguồn nhiên liệu dễ vận chuyển, LPG cung cấp nguồn lượng thay cho nhiên liệu truyền thống như: củi, than, chất hữu khác Việc cung cấp giải pháp hạn chế việc phá rừng giảm ñược bụi không khí gây việc ñốt nhiên liệu truyền thống Ở nhiệt ñộ lớn 0o C môi trường không khí bình thường với áp suất áp suất khí quyến, LPG bị biến ñổi từ thể lỏng thành thể theo tỉ lệ thể tích lít LPG thể lỏng hoá thành khoảng 250 lít thể Vận tốc bay LPG nhanh, dễ dàng khuyếch tán, hòa trộn với không khí thành hỗn hợp cháy nổ Tỉ trọng LPG nhẹ so với nước là: Butane từ 0,55 – 0,58 lần, Propane từ 0,5 – 0,53 lần; Ở thể (gas) môi trường không khí với áp suất áp suất khí quyển, gas nặng so với không khí: Butane 2,07 lần; Propane 1,55 lần Do ñó LPG thoát bay là mặt ñất, tích tụ nơi kín gió, nơi trũng, hang hốc kho chứa, bếp… Màu sắc LPG trạng thái nguyên chất mùi, dễ bị phát khứu giác có rò rỉ LPG ñược pha trộn thêm chất tạo mùi Mercaptan với tỉ lệ ñịnh ñể có mùi ñặc trưng LPG gây bỏng nặng da tiếp xúc trực tiếp, với dòng LPG rò rỉ trực tiếp vào da trang bị bảo hộ lao ñộng Nhiệt ñộ LPG cháy cao từ 1900oC ÷1950oC, có khả ñốt cháy nung nóng chảy hầu hết chất Thành phần hỗn hợp LPG có tỷ lệ Propane/Butane 50/50 ±10% (mol) LPG loại nhiên liệu dễ cháy kết hợp với không khí tạo thành hỗn hợp cháy nổ ðạt tới giới hạn nồng ñộ cháy, tác dụng nguồn nhiệt lửa trần bắt cháy làm phá hủy thiết bị, sở vật chất, công trình Khí hóa lỏng dạng nhiên liệu ñược dùng phổ biến giới Tại Ấn ðộ – quốc gia ñông dân thứ hai giới, khí hóa lỏng loại nhiên liệu phổ biến hàng ñầu với 3/4 dân số sử dụng Còn Việt Nam chúng ta, bình gas vật dụng quen thuộc hộ dân cư (tập trung chủ yếu thành phố lớn) Ưu ñiểm bình gas LPG gọn gàng ñặt bếp gia ñình, khả tỏa nhiệt tốt, dễ sử dụng, giảm gây ô nhiễm tương ñối an toàn số loại nhiên liệu khác than củi… Khí hóa lỏng ñược nghiên cứu sản xuất ñầu tiên vào năm 1910 nhà hóa học người Mỹ, tiến sĩ Walter Snelling, ñó ñang làm việc cho Ủy Ban Khảo sát ñịa lý Hoa kỳ (US Geological Survey) Ông tìm cách hóa lỏng sản phẩm phụ dạng khí từ nguyên liệu khí thiên nhiên (natural gas) khai thác từ lòng ñất Những sản phẩm khí hóa lỏng ñầu tiên có mặt thị trường nhiên liệu vào năm 1912 tiến sĩ Walter Snelling thức ñược cấp phát minh phương pháp sản xuất khí hóa lỏng vào năm 1913 Có loại khí hữu ñược lưu trữ dạng lỏng với áp suất không cao, ñó là: propane (C3H8) n-butane (C4H10) Isobutane – ñồng phân cấu tạo n-butane, có công thức phân tử (C4H10) khác cấu trúc hóa học – ñược sử dụng phổ biến Thông thường, butane isobutane ñược phối trộn với propane theo tỷ lệ ñịnh tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng nhiên liệu thành phần Hình 1.1: ðồng phân Butane Propane ñược sử dụng nhiều ñiểm sôi (boiling point) -42.1 oC Có nghĩa nhiệt ñộ thấp, propane hóa vừa thoát khỏi bình chứa có áp suất cao Do vậy, ñể xảy cháy, propane không cần sử dụng loại thiết bị ñặc biệt ñể hóa hòa trộn với không khí trước Trong ñó, n-Butane có ñiểm sôi vào khoảng -0.50 C, nghĩa n-Butane không hóa ñiều kiện nhiệt ñộ thấp -0.5oC (Isobutane có ñiểm sôi -11.7oC) ðó lý butane (cả loại ñồng phân) ñược sử dụng phổ biến propane, muốn sử dụng, butane phải ñược hòa trộn với propane Ta có bảng so sánh hàm nhiệt (Energy density hay Energy Content, Energy Capacity) số loại nhiên liệu (xếp theo thứ tự từ cao ñến thấp) [27] Bảng 1.1: Bảng so sánh hàm nhiệt số loại nhiên liệu NHIỆT TT LƯỢNG LOẠI NHIÊN LIỆU MJ/kg kWh/kg Gasoline (nhiên liệu ñộng cơ) 47,2 13,22 Propane (chất ñốt, nhiên liệu ñộng cơ) 46,4 13,00 Diesel (nhiên liệu ñộng cơ) 45,4 12,70 Than 24,0 6,72 Gỗ, củi khô 16,2 4,54 GHI CHÚ Khí hóa lỏng ñược tinh chế từ dầu hỏa khí thiên nhiên (natural gas) phương pháp tương tự với xăng (gasoline) tinh chế từ dầu thô (crude oil) ñó chưng cất phân ñoạn (fractional distillation) Trong hỗn hợp khí thiên nhiên thu ñược từ mỏ khí lòng ñất, khoảng 90% thành phần khí methane Người ta tinh chế khí gas (propane, butane) khỏi methane hỗn hợp khí thiên nhiên ñó Ngoài ra, khí hóa lỏng sản xuất từ dầu thô (crude oil) Tuy nhiên, hiệu suất trình thấp (khoảng 3%) propane vốn thành phần sản phẩm phụ (byproduct) trình chưng cất dầu thô Nếu muốn sản xuất khí hóa lỏng từ dầu thô, người ta ñiều chỉnh hệ thống chưng cất, hiệu suất sản xuất propane lên ñến 40%.[28] Hiện thị trường thường sử dụng bình gas thép 12kg hình 1.2: - Trọng lượng tịnh: 12 kg ± 100 gram - Trọng lượng bao bì: Propane: 50% ± 10%, Butane: 50% ± 10% Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu: [29] - Nhiệt lượng : 50.000 kj/kg - Nhiệt ñộ cháy : 1890 – 1935C - Tỷ trọng 15o C : (0.54000 ±0.01) kg/l - Áp suất thử nghiệm bình gas ñạt 34kg/cm2, tương ñương 33,6 bar/cm2 - Áp suất sử dụng 8kg/cm2, tương ñương 7,8 bar/cm2 Hình 1.2: Bình gas thép Thép làm vỏ bình gas thép hợp kim Cr, Ni, Mo thành phần C thấp ví dụ mác thép sau [30] STSF304: C < 0,08; Si < 0,1; Mn< 0,2; Cr =18 – 20; Ni =8 - 11 STSF316: C [...]... ñề xuất vỏ bình E-Glass/Epoxy 65 Hình 5.29: Phân tích biến dạng khi ñề xuất vỏ bình E-Glass/Epoxy 65 Hình 5.30: Thử áp suất vỏ bình Gas Composite 66 Hình 5.31: Phân tích biến dạng vỏ bình Gas E-Glass/Epoxy chịu áp suất 120 bar 67 Hình 5.32: Phân tích ứng suất vỏ bình E-Glass/Epoxy chịu áp suất 120 bar 68 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về gas, bình chứa gas Bình gas thường... bán cầu và côn 47 Hình 4.1: Bình gas composite 12 kg 50 Hình 4.2: Cấu trúc lớp vỏ bình gas composite 50 Hình 4.3: Các hướng sợi thủy tinh 51 Hình 4.4: Công nghệ quấn sợi thủy tinh (hướng 900) 52 Hình 4.5: Công nghệ quấn sợi thủy tinh (hướng 450) 52 Hình 4.6: Công nghệ ñúc ñùn ép vỏ bình gas composite 53 Hình 4.7: Công nghệ ép, dán vỏ bình gas composite. .. vỏ bình S-Glass/Epoxy 58 Hình 5.12: Phân tích ứng suất vỏ bình S-Glass/Epoxy 58 Hình 5.13: ðồ thị ứng suất vỏ bình S-Glass/Epoxy 59 Hình 5.14: ðồ thị biến dạng vỏ bình S-Glass/Epoxy 59 Hình 5.15: Phân tích biến dạng vỏ bình thép 59 Hình 5.16: Phân tích ứng suất vỏ bình thép 60 Hình 5.17: ðồ thị ứng suất vỏ bình thép 60 Hình 5.18: ðồ thị so sánh biến dạng vỏ. .. liệu composite sợi carbon 10 Hình 1.12: Bình gas compositepraha 10 Hình 1.13: Bình chữa cháy bằng vật liệu Composite 11 Hình 1.14: Bình thở ô xy SCBA bằng vật liệu composite 11 Hình 1.15: Bình gas composite 15 Hình 2.1: Phân loại vật liệu composite theo pha nền 18 Hình 2.2: Phân loại vật liệu composite theo cấu trúc 19 Hình 2.3: Các loại sợi ñược ñan vào... thị so sánh biến dạng vỏ bình E-Glass/Epoxy và bình thép 60 Hình 5.19: Phân tích ứng suất vỏ bình E-Glass/Epoxy 61 Hình 5.20: ðồ thị ứng suất vỏ E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.21: ðồ thị so sánh ứng suất vỏ E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.22: Phân tích biến dạng vỏ bình E-Glass/Epoxy 62 Hình 5.23: ðồ thị biến dạng E-Glass/Epoxy 63 Hình 5.24: ðồ thị biến dạng vỏ bình thép, S-glass/epoxy,... 2- 3 Việc sử dụng bình chứa gas luôn luôn gắn liền với những yếu tố nguy hiểm như nổ bình chứa gây bỏng nhiệt, va ñập cơ học Khi nổ bình chứa gas nó gây hậu quả rất to lớn, có thể làm chết và bị thương nhiều người, phá hủy nhà xưởng, công trình Nguyên nhân của việc cháy, nổ thì rất nhiều nhưng chủ yếu là do cháy làm cho nhiệt ñộ trong bình tăng lên, áp suất tăng theo, ñộ bền của vỏ bình không chịu nổi... tắt là LPG, LPG (Liquefied Petroleum Gas) là hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, ở thể khí LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu Thành phần chính của LPG là Propane (C3H8) và Butane (C4H10), không màu, không mùi, không vị và không có ñộc tố LPG là loại nhiên liệu thông dụng về tính ña năng và thân thiện với môi trường Nó có thể dễ dàng ñược chuyển... việc tăng áp suất thích hợp hoặc giảm nhiệt ñộ ñể dễ tồn trữ và vận chuyển ñược Nó có thể chuyển ñộng như chất lỏng như lại ñược ñốt cháy ở thể khí Cả Propane và Butane ñều dễ hóa lỏng và có thể chứa ñược trong các bình áp lực Những ñặc tính này làm cho loại nhiên liệu này dễ vận chuyển, và vì thế có thể chuyên chở trong các bình hay bồn gas ñến người tiêu dùng cuối cùng LPG là loại nhiên liệu thay... ðặc tính cơ lý của sợi thủy tinh 49 Bảng 4.3: Tính chất vật liệu S-Glass/Epoxy 49 Bảng 5.1: ðặc tính cơ lý của sợi thủy tinh loại E so với một số loại khác 61 Bảng 5.2: Giá trị ứng suất, biến dạng phần bán ellip trước và khi ñề xuất 65 Bảng 5.3: Giá trị ứng suất, biến dạng bình gas composite 68 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: ðồng phân của Butane 3 Hình 1.2: Bình. .. sử dụng Còn ở Việt Nam chúng ta, bình gas là một vật dụng quen thuộc của các hộ dân cư (tập trung chủ yếu ở các thành phố lớn) Ưu ñiểm của bình gas LPG là sự gọn gàng khi ñặt trong căn bếp của gia ñình, khả năng tỏa nhiệt tốt, dễ sử dụng, giảm gây ô nhiễm và tương ñối an toàn hơn một số loại nhiên liệu khác như than củi… Khí hóa lỏng ñược nghiên cứu sản xuất ñầu tiên vào năm 1910 bởi nhà hóa học người