بررسي تاثير تركيب گاز طبيعي بر فرايند پر شدن مخزن خودرو CNG به‌منظور تعيين شرايط بهينه ايستگاه سوخت رساني

Investigating the natural gas composition effect on the filling processes of an automobile CNG cylinder to define the optimized conditions

فرايند سوخت گيري CNG در ايستگاه هاي سوخت گيري سريع صورت مي‌پذيرد كه در اين ايستگاه ها، گاز با فشارهاي مختلف در 3 رديف مخزن، كه به مخازن ذخيره آبشاري مشهور است، نگهداري مي شود. مدل‌سازي دقيق فرايند سوخت گيري در اين ايستگاه ها مي تواند كمك شاياني در استفاده از اين سوخت به همراه داشته باشد. از اين‌رو، در اين تحقيق با بررسي قوانين اول و دوم ترموديناميك، مولفه هاي موثر در فرايند پر شدن مخزن خودرو بررسي خواهد شد. با بررسي اين قوانين، مي توان تاثير شرايط ترموديناميكي مخازن ذخيره، مانند دما و فشار را بر پارامترهاي مختلف سوخت گيري، اعم از جرم و دماي نهايي سوخت، زمان سوخت گيري و همچنين توليد انتروپي بررسي كرد. همچنين براي بررسي تاثير تركيبات متفاوت گاز طبيعي بر فرايند سوخت‌گيري CNG از استاندارد AGA8 استفاده شده است كه با استفاده از آن مي توان ضريب تراكم پذيري گاز طبيعي را بر حسب تركيبات مختلف محاسبه نمود. نتايج نشان مي دهد كه تركيب گاز طبيعي، تاثير به‌سزايي بر فرايند سوخت گيري و پارامترهاي مهم آن دارد. همچنين با محاسبه انتروپي توليدي، مي توان به فشارهاي بهينه براي مخازن مياني (مخازن فشار پايين و فشار متوسط) با هدف كاهش مصرف انرژي كمپرسورها دست يافت.

At a Compressed Natural Gas (CNG) filling station, natural gas is stored in the high pressure reservoirs. The pressures within these reservoirs have huge effects on fast filling process of a natural gas vehicle’s (NGV) cylinder and the difficulties associated with the filling process. The accurate modeling of the fast-fill process is a complex procedure which should be thoroughly studied to optimize the filling process. Here, a theoretical analysis has been developed to study the effects of various parameters on the CNG filling process and the conditions. The analysis is based on the first and second laws of thermodynamics, conservation of mass and the AGA8 equation of state. The required properties of natural gas mixtures have been calculated making use of the AGA8 equation of state (EOS) and thermodynamics relationships. It is found that, the composition of natural gas is very effective on the CNG filling process and final in-cylinder values. For various Iranian natural gas compositions, the optimized filling stationsʹ reservoirs pressure has been found.