مدلسازی و شبیه سازی ترمودینامیکی یک ایستگاه گاز طبیعی فشرده (cng) به منظور بهینه سازی عملکرد ایستگاه

گاز طبیعی فشرده تمیزترین سوخت فسیلی است که اخیراً کاربرد آن در صنعت حمل و نقل متداول شده است. مهم ترین معایب گاز طبیعی فشرده پرنشدن کامل مخزن سوخت وسایل نقلیه گازسوز و نیز بالا بودن هزینه های عملیاتی در ایستگاه های تولید گاز طبیعی فشرده می باشند. بنابراین، مدل سازی و شبیه سازی فرآیند تراکم گاز طبیعی و فرآیند تزریق گاز طبیعی فشرده به درون مخزن خودرو به منظور تعیین شرایط بهینه اقتصادی برای عملکرد ایستگاه های گاز طبیعی فشرده بسیار حایز اهمیت است. در این تحقیق سعی شده است تا فرآیندهای تراکم و تزریق گاز طبیعی فشرده مدل سازی و توسط نرم افزار برنامه نویسی فرترن شبیه سازی گردد. برای مدل سازی فرآیند پرشدن سریع، مخزن خودرو به عنوان یک حجم کنترل در نظرگرفته و قوانین بقای جرم و انرژی برآن اعمال شدند. در این مدل سازی گاز طبیعی در حالت حقیقی آن در نظرگرفته شده است و برای محاسبه ضریب تراکم پذیری و سایر خواص ترمودینامیکی آن نظیر انرژی درونی، آنتالپی و گرماهای ویژه از معادله حالت aga-8 استفاده شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند پرشدن سریع، داده های تجربی جمع آوری شده از یک ایستگاه سوخت گیری و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. بنابراین، این مدل به عنوان یک مدل تقریباً دقیق برای پیش بینی رفتار گاز طبیعی فشرده به هنگام تزریق به درون مخزن خودرو در نظر گرفته شد. به علاوه، تأثیر دمای محیط و فشار اولیه سیلندر بر فرآیند پرشدن سریع مطالعه شدند. برای محاسبه کار مصرفی کمپرسور فرآیند تراکم پلی تروپیک یک گاز واقعی در یک کمپرسور سه مرحله ای در نظر گرفته شد. به منظور سنجش میزان اعتبار نتایج حاصل از این شبیه سازی ها، داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شدند. این مقایسه ها توافق خوبی را میان داده های تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند. به کمک مدل های پیشنهادی فوق، کار مصرفی کمپرسور، گرمای گرفته شده از گاز در خنک کننده ها، دما و جرم نهایی گاز درون سیلندر، نسبت پرشدن و زمان فرآیند سوخت گیری درآرایش های فشاری و دمایی متفاوتی از مخازن ایستگاه محاسبه شدند. این نتیجه حاصل شد که با استفاده از ترکیب فشاری 20.5-14.5-9.4-4.6 مگاپاسکال برای مخازن ایستگاه و در دمای محیط 273.15 کلوین شرایط اقتصادی برای فرآیند سوخت گیری مخزن وسیله نقلیه گازسوز میسر خواهد شد.