balita

Ang sulod nga lut-od sa usa ka fiber-wound pressure vessel kay usa ka lining structure, kansang pangunang gimbuhaton mao ang pag-akto isip sealing barrier aron malikayan ang pagtulo sa high-pressure gas o likido nga gitipigan sa sulod, samtang nanalipod usab sa gawas nga fiber-wound layer. Kini nga lut-od dili madaot sa internal nga gitipigan nga materyal, ug ang gawas nga lut-od kay usa ka resin-reinforced fiber-wound layer, nga kasagarang gigamit sa pagdala sa kadaghanan sa pressure load sulod sa pressure vessel.

Ang istruktura sa usa ka fiber-wound pressure vessel: Ang mga composite material pressure vessel kasagaran adunay upat ka istruktura nga porma: cylindrical, spherical, annular, ug rectangular. Ang usa ka lingin nga vessel gilangkoban sa usa ka cylindrical section ug duha ka head. Ang mga metal pressure vessel gihimo sa yano nga mga porma, nga adunay sobra nga reserba sa kusog sa axial direction. Ubos sa internal pressure, ang longitudinal ug latitudinal stress sa usa ka spherical vessel parehas, ug kini katunga sa circumferential stress sa usa ka cylindrical vessel. Ang mga metal nga materyales adunay parehas nga kusog sa tanan nga direksyon; busa, ang spherical metal vessel gidisenyo alang sa parehas nga kusog ug adunay minimum nga masa alang sa usa ka gihatag nga volume ug pressure. Ang stress state sa usa ka spherical vessel sulundon, ug ang dingding sa vessel mahimong himuon nga labing nipis. Bisan pa, tungod sa mas dako nga kalisud sa paghimo og spherical vessel, kini kasagaran gigamit lamang sa mga espesyal nga aplikasyon sama sa spacecraft. Ang mga sudlanan nga porma og singsing talagsa ra sa produksiyon sa industriya, apan ang ilang istruktura gikinahanglan gihapon sa pipila ka piho nga mga sitwasyon. Pananglitan, ang spacecraft naggamit niining espesyal nga istruktura aron hingpit nga magamit ang limitado nga wanang. Ang mga rectangular container gigamit labi na aron mapadako ang paggamit sa wanang kung limitado ang wanang, sama sa rectangular tank cars para sa mga awto ug railway tank cars. Kini nga mga sudlanan kasagaran mga sudlanan nga ubos ang presyur o atmospheric-pressure, ug mas gipalabi ang mas gaan nga gibug-aton.

Ang pagkakomplikado sa istruktura sa pressure vessel sa composite material, ang kalit nga mga pagbag-o sa mga end cap ug ang ilang gibag-on, ug ang lainlain nga gibag-on ug anggulo sa mga end cap nagdala daghang kalisud sa pagdesinyo, pag-analisa, pagkalkula, ug paghulma. Usahay, ang mga pressure vessel sa composite material dili lamang nanginahanglan og winding sa lainlaing mga anggulo ug speed ratio sa mga end cap, apan nanginahanglan usab og lainlaing mga pamaagi sa winding depende sa istruktura. Sa samang higayon, ang impluwensya sa praktikal nga mga hinungdan sama sa coefficient of friction kinahanglan nga tagdon. Busa, ang husto ug makatarunganon nga disenyo sa istruktura lamang ang makagiya sa husto nga proseso sa paghimo og winding sakomposit nga materyalmga pressure vessel, sa ingon naghimo og mga gaan nga composite nga materyal nga mga produkto sa pressure vessel nga nakakab-ot sa mga kinahanglanon sa disenyo.

Mga Materyales para sa mga Fiber-Wound Pressure Vessels

Ang fiber-wound layer, isip pangunang sangkap sa pagdala sa karga, kinahanglan nga adunay taas nga kusog, taas nga modulus, ubos nga densidad, thermal stability, maayong resin wettability, maayong winding processability, ug uniporme nga fiber bundle tightness. Ang kasagarang gigamit nga reinforcing fiber materials para sa gaan nga composite pressure vessels naglakip sa carbon fiber, PBO fiber, aramid fiber, ug ultra-high molecular weight polyethylene fiber.

Fiber sa karbonusa ka fibrous carbon nga materyal kansang pangunang sangkap mao ang carbon. Kini giporma pinaagi sa pag-carbonize sa mga organic fiber precursors sa taas nga temperatura ug usa ka high-performance fiber nga materyal nga adunay carbon content nga molapas sa 95%. Ang carbon fiber adunay maayo kaayong mga kabtangan, ug ang panukiduki niini nagsugod kapin sa 100 ka tuig na ang milabay. Kini usa ka high-strength, high-modulus, ug low-density high-performance wound fiber nga materyal, nga kasagaran gihulagway sa mosunod:

1. Ubos ang densidad ug gaan. Ang densidad sa carbon fiber kay 1.7~2 g/cm³, katumbas sa 1/4 sa densidad sa asero ug 1/2 sa densidad sa aluminum alloy.

2. Taas nga kusog ug taas nga modulus: Ang kusog niini 4-5 ka pilo nga mas taas kaysa sa asero, ug ang elastic modulus niini 5-6 ka pilo nga mas taas kaysa sa mga aluminum alloy, nga nagpakita sa hingpit nga elastic recovery (Zhang Eryong ug Sun Yan, 2020). Ang tensile strength ug elastic modulus sa carbon fiber mahimong moabot sa 3500-6300 MPa ug 230-700 GPa, matag usa.

3. Ubos nga coefficient sa thermal expansion: Ang thermal conductivity sa carbon fiber mokunhod uban sa pagtaas sa temperatura, nga naghimo niini nga dili daling mabugnaw ug mapainit. Dili kini mabuak bisan human sa pagpabugnaw gikan sa liboan ka degrees Celsius ngadto sa temperatura sa kwarto, ug dili kini matunaw o mohumok sa usa ka non-oxidizing atmosphere sa 3000℃; dili kini mabuak sa temperatura sa likido.

4. Maayong resistensya sa kaagnasan: Ang carbon fiber dili daling mataptan sa mga asido ug makasugakod sa kusog nga mga asido sama sa concentrated hydrochloric acid ug sulfuric acid. Dugang pa, ang mga carbon fiber composites adunay usab mga kinaiya sama sa resistensya sa radiation, maayong kemikal nga kalig-on, abilidad sa pagsuhop sa makahilong mga gas, ug neutron moderation, nga naghimo niini nga kaylap nga magamit sa aerospace, militar, ug daghan pang ubang mga natad.

Ang Aramid, usa ka organikong lanot nga gi-synthesize gikan sa aromatic polyphthalamides, mitumaw sa ulahing bahin sa dekada 1960. Ang densidad niini mas ubos kay sa carbon fiber. Kini adunay taas nga kusog, taas nga ani, maayo nga resistensya sa impact, maayo nga kemikal nga kalig-on, ug resistensya sa kainit, ug ang presyo niini katunga ra sa presyo sa carbon fiber.Mga lanot sa aramidkasagaran adunay mosunod nga mga kinaiya:

1. Maayong mekanikal nga mga kabtangan. Ang aramid fiber usa ka flexible nga polimer nga adunay mas taas nga tensile strength kaysa sa ordinaryong polyester, gapas, ug nylon. Kini adunay mas taas nga elongation, humok nga pamati sa kamot, ug maayo nga spinnability, nga nagtugot niini nga mahimo nga mga lanot nga adunay lainlaing pino ug gitas-on.

2. Maayo kaayong mopugong sa kalayo ug mosukol sa kainit. Ang Aramid adunay limiting oxygen index nga labaw sa 28, busa dili kini magpadayon sa pagsunog human kini tangtangon gikan sa kalayo. Kini adunay maayong thermal stability, mahimong gamiton nga padayon sa 205℃, ug nagmintinar sa taas nga kusog bisan sa temperatura nga labaw sa 205℃. Sa samang higayon, ang mga lanot sa aramid adunay taas nga temperatura sa pagkadunot, nga nagmintinar sa taas nga kusog bisan sa taas nga temperatura, ug magsugod lamang sa pag-carbonize sa temperatura nga labaw sa 370℃.

3. Lig-on nga kemikal nga mga kabtangan. Ang mga lanot sa aramid nagpakita og maayo kaayong resistensya sa kadaghanan sa mga kemikal, makasugakod sa kadaghanan sa taas nga konsentrasyon sa mga inorganic acid, ug adunay maayong resistensya sa alkali sa temperatura sa kwarto.

4. Maayo kaayong mekanikal nga mga kabtangan. Kini adunay talagsaong mekanikal nga mga kabtangan sama sa ultra-high strength, taas nga modulus, ug gaan. Ang kusog niini 5-6 ka pilo kay sa steel wire, ang elastic modulus niini 2-3 ka pilo kay sa steel wire o glass fiber, ang kalig-on niini doble kay sa steel wire, ug ang gibug-aton niini 1/5 lang kay sa steel wire. Ang aromatic polyamide fibers dugay nang kaylap nga gigamit nga high-performance fiber materials, labi na nga angay alang sa aerospace ug aviation pressure vessels nga adunay estrikto nga mga kinahanglanon alang sa kalidad ug porma.

Ang PBO fiber naugmad sa Estados Unidos niadtong dekada 1980 isip usa ka reinforcing material para sa mga composite material nga naugmad para sa industriya sa aerospace. Usa kini sa labing maayong miyembro sa pamilyang polyamide nga adunay heterocyclic aromatic compounds ug nailhan nga super fiber sa ika-21 nga siglo. Ang PBO fiber adunay maayo kaayong pisikal ug kemikal nga mga kabtangan; ang kusog, elastic modulus, ug heat resistance niini lakip sa labing maayo sa tanang fiber. Dugang pa, ang PBO fiber adunay maayo kaayong impact resistance, abrasion resistance, ug dimensional stability, ug gaan ug flexible, nga naghimo niini nga usa ka sulundon nga materyal sa tela. Ang PBO fiber adunay mosunod nga mga pangunang kinaiya:

1. Maayo kaayong mekanikal nga mga kabtangan. Ang mga high-end nga produkto sa PBO fiber adunay kusog nga 5.8 GPa ug elastic modulus nga 180 GPa, ang pinakataas sa mga kasamtangang kemikal nga fiber.

2. Maayo kaayo nga kalig-on sa kainit. Makasugakod kini sa temperatura hangtod sa 600℃, nga adunay limiting index nga 68. Dili kini masunog o mokunhod sa siga, ug ang resistensya niini sa kainit ug flame retardance mas taas kaysa sa bisan unsang ubang organikong fiber.

Isip usa ka ultra-high-performance fiber sa ika-21 nga siglo, ang PBO fiber adunay talagsaong pisikal, mekanikal, ug kemikal nga mga kabtangan. Ang kusog ug elastic modulus niini doble sa aramid fiber, ug kini adunay resistensya sa kainit ug flame retardancy sa meta-aramid polyamide. Ang pisikal ug kemikal nga mga kabtangan niini hingpit nga milabaw sa aramid fiber. Ang 1mm nga diametro nga PBO fiber makaalsa og butang nga motimbang hangtod sa 450kg, ug ang kusog niini labaw sa 10 ka pilo sa steel fiber.

Ultra-taas nga molekular nga gibug-aton nga polyethylene fiber, nailhan usab nga high-strength, high-modulus polyethylene fiber, mao ang fiber nga adunay pinakataas nga specific strength ug specific modulus sa kalibutan. Kini usa ka fiber nga hinimo gikan sa polyethylene nga adunay molecular weight nga 1 milyon hangtod 5 milyon. Ang ultra-high molecular weight polyethylene fiber kasagaran adunay mosunod nga mga kinaiya:

1. Taas nga espesipikong kusog ug taas nga espesipikong modulus. Ang espesipikong kusog niini sobra sa napulo ka pilo sa steel wire nga parehas og cross-section, ug ang espesipikong modulus niini ikaduha lamang sa espesyal nga carbon fiber. Kasagaran, ang molekular nga gibug-aton niini labaw sa 10, nga adunay tensile strength nga 3.5 GPa, elastic modulus nga 116 GPa, ug elongation nga 3.4%.

2. Ubos nga densidad. Ang densidad niini kasagaran 0.97~0.98 g/cm³, nga nagtugot niini nga molutaw sa tubig.

3. Ubos ang elongation at break. Kini adunay kusog nga kapasidad sa pagsuhop sa enerhiya, maayo kaayo nga resistensya sa impact ug cut, maayo kaayo nga resistensya sa panahon, ug resistensya sa ultraviolet rays, neutrons, ug gamma rays. Kini usab adunay taas nga specific energy absorption, ubos nga dielectric constant, taas nga electromagnetic wave transmittance, ug resistensya sa chemical corrosion, ingon man maayo nga resistensya sa pagkaguba ug taas nga flexural life.

Ang polyethylene fiber adunay daghang maayong mga kabtangan, nga nagpakita sa usa ka hinungdanon nga bentaha sataas nga performance nga fibermerkado. Gikan sa mga mooring lines sa mga offshore oil fields ngadto sa high-performance lightweight composite materials, kini nagpakita og dakong bentaha sa modernong pakiggubat, ingon man sa abyasyon, aerospace, ug maritime sectors, nga adunay importanteng papel sa mga depensiba nga kagamitan ug uban pang mga lugar.