تحليل و طراحي مخزن جمع كننده گازهاي آلاينده خروجي خودرو در زمان راه‌اندازي سرد

Design and analysis of the car exhaust gas collection tank during cold-start

در اين مقاله، فرآيند پر شدن يك مخزن فولادي هفت ليتري، كه قرار است چندين بار به وسيله هواي داغ با دماي 800 كلوين پر شود تا فشار آن به 40 بار برسد و سپس ورود گاز به مخزن قطع شده و حدود بيست دقيقه در اين شرايط باقي ‌بماند مدل‌سازي شده است. فشار بالاي مخزن، تكراري بودن بارگذاري و بالا رفتن دماي بدنه مخزن عواملي هستند كه ممكن است باعث آسيب ديدن مخزن شوند. براي شبيه‌سازي رفتار مخزن، از نرم‌افزار كامسول استفاده شد و با استفاده از محيط‌هاي انتقال حرارت، جريان سيال، مكانيك جامدات و خستگي در اين نرم‌افزار، دماي جداره مخزن در طول فرآيند به دست آمد و همچنين با توجه‌ به تنش‌هايي كه در طول فرآيند در جداره مخزن ايجاد شده و نمودار خستگي فولاد، عمر خستگي مخزن به دست آمد و در نهايت مشخص شد كه بدنه مخزن افزايش دماي قابل توجهي ندارد و از نظر خستگي نيز به عمر بي‌نهايت رسيده و استفاده از اين مخزن در فرآيند موردنظر مجاز و ايمن خواهد بود.

The filling process of a steel tank of seven liters is modeled in this paper, which is to be filled several times by air at a temperature of 800 Kelvin to achieve a pressure of 40 bars. Gas entry into the tank is then shut off and remains this way for about twenty minutes. The high pressure in the tank, repeated loading, and increased body temperature can damage the tank. The simulation of the tank was carried out using the COMSOL software. Using the heat transfer media, fluid flow, solid mechanics, and fatigue features of this software, the tank wall temperature was calculated during the process. In addition, fatigue life was determined according to the stresses arising in the tank s walls during the process. it was determined that the tank body did not experience a significant increase in temperature and had reached an infinite life. This tank can be used and is considered to be safe in the process.