- Гост 30319. 2-96 межгосударственный стандарт газ природный методы расчета физических свойств определение коэффициента сжимаемости межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации минск
- Коэффициент сжимаемости природного газа
- Коэффициент сжимаемости природного газа
- У "Нафтогазі" розповіли, що запропонують "Газпрому" на переговорах щодо транзиту газу
- Эколого-экономические аспекты применения сжатого природного газа в автомобильных двигателях
Гост 30319. 2-96 межгосударственный стандарт газ природный методы расчета физических свойств определение коэффициента сжимаемости межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации минск
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Примеры расчета коэффициента сжимаемости природного газа
Г.1 Модифицированный метод NX19
Плотность при 0,101325 МПа и 293,15 К: 0,6799 кг/м 3
азота 0,8858 мол. %
диоксида углерода 0,0668 мол. %
Давление 2,001 МПа
Температура 270,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9520
Давление 2,494 МПа
Температура 280,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9473
Давление 0,900 МПа
Температура 290,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9844
^ Г.2 Уравнение состояния GERG-91
Плотность при 0,101325 МПа и 293,15 К: 0,6799 кг/м 3
азота 0,8858 мол. %
диоксида углерода 0,0668 мол. %
Давление 2,001 МПа
Температура 270,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9521
Давление 3,997 МПа
Температура 290,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9262
Давление 7,503 МПа
Температура 330,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9244
^ Г.3 Уравнение состояния AGA8-92DC
Состав природного газа в молярных процентах:
диоксид углерода 0,0668
Плотность при 0,101325 МПа и 293,15 К: 0,6799 кг/м 3
Давление 2,001 МПа
Температура 270,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9520
Давление 3,997 МПа
Температура 290,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9262
Давление 7,503 МПа
Температура 330,00 К
Коэффициент сжимаемости 0,9246
^ Г.4 Уравнение состояния ВНИЦ СМВ
Состав природного газа в молярных процентах:
диоксид углерода 4,3000
Плотность при 0,101325 МПа и 293,15 К: 0,7675 кг/м3
Давление 1,081 МПа
Температура 323,15 К
Коэффициент сжимаемости 0,9853
Давление 4,869 МПа
Температура 323,15 К
Коэффициент сжимаемости 0,9302
Давление 9,950 МПа
Температура 323,15 К
Коэффициент сжимаемости 0,8709
^
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Влияние погрешности исходных данных на погрешность расчета коэффициента сжимаемости природного газа (примеры расчета)
Коэффициент сжимаемости (среднее значение) – 0,9520
Погрешность расчета: по формуле (82) – 0,09 %; по формуле (86) – 0,07 %.
^ Д.2 Уравнение состояния GERG-91
Коэффициент сжимаемости (среднее значение) – 0,9521
Погрешность расчета: по формуле (82) – 0,09 %; по формуле (86) – 0,09 %.
^ Д.3 Уравнение состояния AGA8-92DC
Коэффициент сжимаемости (среднее значение) – 0,9520
Погрешность расчета – 0,08 %
^ Д.4 Уравнение состояния ВНИЦ СМВ
Коэффициент сжимаемости (среднее значение) – 0,9853
Погрешность расчета – 0,03 %
^
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
Библиография
[1] Сычев В.В. и др. Термодинамические свойства метана. – М., Изд-во стандартов, 1979, 348 с [2] Kleinrahm R., Duschek W., Wagner W. Measurement and correlation of the (pressure, density, temperature) relation of methane in the temperature range from 273.15 К to 323.15 К at pressures up to 8 MPa. – J. Chem. Thermodynamics, 1988, v.20, p.621-631 [3] Robinson R.L., Jacoby R.H. Better compressibility factors. – Hydrocarbon Processing, 1965,v.44,No.4,p.141-145 [4] Achtermann H.-J., Klobasa F.,Rogener H. Realgasfaktoren von Erdgasen. Teil I: Bestimmung von Realgasfaktoren aus Brechungsindex-Messungen. – Brennstoff-Warme-Kraft, 1982, Bd.34, No.5, s.266-271 [5] Achtermann H.-J., Klobasa F.,Rogener H. Realgasfaktoren von Erdgasen. Teil II: Bestimmung von Realgasfaktoren mit eener Burnett-Apparatur. – Brennstoff-Warme-Kraft, 1982, Bd.34, No.6, s.311-314 [6] Eubank Ph.T., Scheloske J., Hall K.R., Holste J.C. Densities and mixture virial coefficients for wet natural gas mixtures. – Journal of Chemical and Engineering Data, 1987, v.32, No.2, p.230-233 [7] Jaeschke М., Julicher H.P. Realgasfaktoren von Erdgasen. Bestimmung von Realgasfaktoren nach der Expansionsmethode. – Brennstoff-Warme-Kraft, 1984, Bd.36, No.11, s.445-451 [8] Jaeschke М. Realgasverhalten Einheitliche Berechnungsmoglichkeiten von Erdgas L und H. – Gas und Wasserfach. Gas/Erdgas, 1988, v.129, No.l, s.30-37 [9] Blanke W., Weiss R. pvT-Eigenschaften und Adsorptions- verhalten von Erdgas bei Temperaturen zwischen 260 К und 330 К mit Drucken bis 3 MPa. – Erdol-Erdgas-Kohle, 1988, Bd.104, H.10, s.412-417 [10] Samirendra N.B. et al Compressibility Isotherms of Simulated Natural Gases. – J. Chem. Eng. Data, 1990, v.35, No.l, p.35-38 [11] Fitzgerald M.P., Sutton C.M. Measurements of Kapuni and Maui natural gas compressibility factors and comparison with calculated values. – New Zealand Journal of Technology, 1987, v.3, No.4, p.215-218 [12] Jaeschke М., Humphreys A.E. The GERG Databank of High Accuracy Compressibility Factor Measurements. GERG TM4 1990. – GERG Technical Monograph, 1990, 477 p [13] Jaeschke М., Humphreys A.E. Standard GERG Virial Equation for Field Use. Simplification of the Input Data Requirements for the GERG Virial Equation – an Alternative Means of Compressibility Factor Calculation for Natural Gases and Similar Mixtures. GERG TM5 1991. – GERG Technical Monograph, 1991, 173 p [14] ISO/TC 193 SC1 № 63. Natural gas – calculation of compression factor. Part 3: Calculation using measured physical properties [15] ISO/TC 193 SC1 № 62. Natural gas – calculation of compression factor. Part 2: Calculation using a molar composition analysis [16] ISO 5168:1978 International Standard. Measurement of fluid flow – Estimation of uncertainty of a flow-rate measurement [17] VDI/VDE 2040, part 2, 1987. Calculation principles for measurement of fluid flow using orifice plates, nozzles and venturi tubes. Equations and formulas [18] Jaeschke М. et al. High Accuracy Compressibility Factor Calculation for Natural Gases and Similar Mixtures by Use of a Truncated Virial Equation. GERG TM2 1988. – GERG Technical Monograph, 1988, 163 pКлючевые слова: природный газ, методы расчета коэффициента сжимаемости, давление, температура, плотность при стандартных условиях, компонентный состав, молярные и объемные доли, коэффициент сжимаемости, фактор сжимаемости, плотность, погрешность, уравнение состояния, итерационный процесс, листинг программы
Размер: 0.9 Mb.; Разработан всероссийским научно-исследовательским центром стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (вниц смв) Госстандарта России; фирмой «Газприборавтоматика» акционерного общества «Газавтоматика» рао «Газпром»
Источник: zavantag.com
Коэффициент сжимаемости природного газа
Программа для расчета конструкций сосудов и аппаратов на прочность и устойчивость определяет расчетные толщины и допускаемых значений давления, сил и моментов; автоматически определяет расчетные величины – вес, длины и диаметры элементов, характеристики колец жесткости (в цилиндрических обечайках и в седловых опорах) и др; рассчитывает прочность и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом); рассчитывает арматурные фланцевые соединения от воздействия давления, внешних сил и моментов, а также температурных напряжений и др. Для работы программы в полном объеме необходим доступ в интернет.
42. Программа расчета плотности смеси газов Пропан-Бутан
В связи с развитием сети газозаправочных станций возникла необходимость создания системы, позволяющей вести складской, бухгалтерский учёт газа. Основные проблемы постановки такого учёта связаны с зависимостью свойств газа от температуры и его состава, а также с одновременным использованием нескольких систем измерения: поступлении газа в основном измеряется в единицах веса, а реализация идёт в объёмных единицах. Для оперативного пересчёта веса в объём и обратно была разработана программа.
43. digitalYEWFLO ver. 4.0
Программа для подбора оптимальной модели вихревого расходомера digitalYEWFLO
44. ADMAG CA ver. 7.0
Программа для подбора оптимальной модели электромагнитного расходомера ADMAG CA
45. Rotamass ver. 2.8
Программа для подбора оптимальной модели массового кориолесового расходомера Rotamass
46. ПК АСМ “СИГМА”
Программный комплекс [ПК] Автоматизированная система мониторинга [АСМ] [С]истема учета и [И]нвентаризации [Г]азопроводов и прочих [М]атериальных [А]ктивов. Скачать презентацию. Компоненты необходимые для работы программного обеспечения смотреть здесь.
Найдено на сайте: http://sig.su/
47. Конвертор физических величин ver. 2.6
48. Программа расчета коэффициентов сжимаемости природного газа при неизвестном полном компонентном составе газа ver. 3.0
Для расчета коэффициента сжимаемости природного газа при определении его расхода и количества рекомендуется применять:
1) модифицированный метод NX19 мод.- при распределении газа потребителям;
2) модифицированное уравнение состояния (УС) GERG-91 мод. 13, 14 и УС AGA8-92DC 15 – при транспортировании газа по магистральным газопроводам.
Если работа программы вам понравилась, то вы можете отблагодарить авторов перечислив с помощью системы WebMoney на рублевый кошелек: R697689117149 любую сумму начиная от 10 рублей. Ваша помощь будет подспорьем и дополнительным стимулом для разработки новых программ!
49. Программа определения мощности котла ver. 1.2
Определяет мощность котла и объем бойлера небольших зданий (с количеством постоянных потребителей горячей воды до 6 чел и обогреваемой площадью до 1000 м2) Если работа программы вам понравилась, то вы можете отблагодарить авторов перечислив с помощью системы WebMoney на рублевый кошелек: R697689117149 любую сумму начиная от 10 рублей. Ваша помощь будет подспорьем и дополнительным стимулом для разработки новых программ!
50. Программа определения расхода краски при покраске газопроводов ver. 1.2
Программа предназначена для определения расхода грунтовки и краски при окраске газопровода. Если работа программы вам понравилась, то вы можете отблагодарить авторов перечислив с помощью системы WebMoney на рублевый кошелек: R697689117149 любую сумму начиная от 10 рублей. Ваша помощь будет подспорьем и дополнительным стимулом для разработки новых программ!
На Energo Soft представлены для скачивания программы для энергетика, здесь можно скачать бесплатно программы по энергетике.
Источник: www.energosoft.info
Коэффициент сжимаемости природного газа
Счетчики DELTA предназначены для коммерческого учета расхода природного и других неагрессивных газов при давлении до 100 бар. Счетчики могут иметь специальное исполнение для учета водорода.
Базируясь на использовании объемного принципа измерений, ротационный счетчик DELTA не требует соблюдения прямых участков газопровода до и после счетчика для его нормального функционирования. Счетчик может быть установлен в непосредственной близости от фильтра, запорного устройства или регулятора давления газа.
Счетчики могут использоваться совместно с электронными корректорами объема газа по температуре, давлению и коэффициенту сжимаемости CORUS или CORUS Compact.
Счетчики могут комплектоваться четырехпроводным бесконтактным импульсным НЧ датчиком CYBLE_SENSOR_ATEX V2, монтируемым на отсчетное устройство и обеспечивающим дистанционную передачу сигналов, количество которых пропорционально прошедшему объему газа, на регистрирующие электронные устройства. Датчик CYBLE_SENSOR_ATEX V2 регистрирует несанкционированное воздействие магнитным полем на работу НЧ датчика, а также производит регистрацию направления потока, позволяя учитывать реальный объем газа в прямом направлении с автоматической блокировкой учета объема газа, прошедшего в обратную сторону.
Зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под № 13839-14.
Межповерочный интервал – 5 лет.
Преимущества:
- Сохранение высоких метрологических характеристик в течение всего срока службы
- Отсутствие требований по соблюдению прямых участков газопровода до и после счетчика
- Широкий диапазон измерений Qmin/Qmax (до 1:200)
- Передовые значения переходных расходов, устанавливающих пределы допускаемой относительной погрешности счетчиков:
для счетчиков с калибровкой в диапазоне измерений Qmin/Qmax
Счетчики TZ/FLUXI предназначены для коммерческого учета расхода природного и других неагрессивных газов при давлении до 100 бар.
Счетчики снабжены встроенным струевыпрямителем, сглаживающим потенциальные возмущения потока газа на входе в счетчик.
Счетчики могут использоваться совместно с электронным корректором объема газа CORUS.
Счетчики могут комплектоваться четырехпроводным бесконтактным импульсным НЧ датчиком CYBLE_SENSOR_ATEX V2, монтируемым на отсчетное устройство и обеспечивающим дистанционную передачу сигналов, количество которых пропорционально прошедшему объему газа, на регистрирующие электронные устройства. Датчик CYBLE_SENSOR_ATEX V2 регистрирует несанкционированное воздействие магнитным полем на работу НЧ датчика, а также производит регистрацию направления потока, позволяя учитывать реальный объем газа в прямом направлении с автоматической блокировкой учета объема газа, прошедшего в обратную сторону.
Зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под № 14350-12.
Межповерочный интервал – 8 лет.
Преимущества:
- Требования по соблюдению прямых участков газопровода: 2 Ду до счетчика и 0 Ду после счетчика
- Низкая потеря давления
- Калибровка при высоком давлении в расширенном диапазоне измерений Qmin/Qmax до 1:50 (по специальному заказу)
- Пределы допускаемой относительной погрешности:
стандартное исполнение:
Qmin
Турбинные счетчики-расходомеры MZ предназначены для некоммерческого измерения объема газа, прошедшего через них при рабочих условиях в единицах объема в трубопроводах с диаметрами условного прохода от 50 мм до 200 мм.
Измеряемая среда – природный газ, пропан, бутан, другие неагрессивные, сухие и чистые газы.
Счетчики-расходомеры могут комплектоваться четырехпроводным бесконтактным импульсным НЧ датчиком CYBLE_SENSOR_ATEX V2, монтируемым на отсчетное устройство и обеспечивающим дистанционную передачу сигналов, количество которых пропорционально прошедшему объему газа, на регистрирующие электронные устройства. Датчик CYBLE_SENSOR_ATEX V2 регистрирует несанкционированное воздействие магнитным полем на работу НЧ датчика, а также производит регистрацию направления потока, позволяя учитывать реальный объем газа в прямом направлении с автоматической блокировкой учета объема газа, прошедшего в обратную сторону.
Преимущества:
- Высокая точность измерений
- Наличие 2-х встроенных НЧ датчиков в стандартной комплектации
- Варианты комплектации: встроенные гильзы для датчиков температуры, масляный насос для смазки подшипников, датчики импульсов
Отличительные особенности:
- Широкий диапазон измеряемых расходов от 6 до 2500 м3/ч (при рабочих условиях) в трубопроводах с Ду от 50 до 200 мм
- Фланцы: ISO PN10 – ISO PN40, Class 150
Коэффициент сжимаемости природного газа Счетчики DELTA предназначены для коммерческого учета расхода природного и других неагрессивных газов при давлении до 100 бар. Счетчики могут иметь
Источник: rosgazcontrol.ru
У “Нафтогазі” розповіли, що запропонують “Газпрому” на переговорах щодо транзиту газу
НАК Нафтогаз України планує запропонувати російському монополісту ВАТ Газпром транзит газу по своїй території після 2019 року за європейськими правилами.
Про це повідомив головний комерційний директор компанії Юрій Вітренко в ефірі радіо Новое время, передає “Ліга.Бізнес”.
Пропозицію планується зробити на тристоронніх переговорах щодо транзиту газу з РФ за участю Європейського Союзу, яке відбудеться 17 липня у Берліні.
“Ми їдемо з головною нашою пропозицією – це застосувати європейські правила щодо транзиту російського газу через територію України. Ми будемо наполягати, щоб Газпром працював і в Україні за тими ж правилами, за якими Газпром працює і в Європі”, – сказав Вітренко.
Він уточнив, вимога стосується тарифів на транзит газу, бронювання потужностей, і обміну даними. “Ось все-все-все, як у Європі, так і у нас”, – додав комерційний директор.
Такий підхід, як заявив Вітренко, дозволить зняти дискусії про те, що пропозиції української сторони нібито є необґрунтованими.
Передбачається, що українську сторону на переговорах будуть представляти міністр закордонних справ Павло Клімкін і голова правління “Нафтогазу” Андрій Коболєв. Російську делегацію очолять міністр енергетики РФ Олександр Новак і представники Газпрому.
Як повідомляв УНІАН, на початку листопада 2016 року Кабмін прийняв рішення про створення нової компанії-оператора ГТС – акціонерного товариства «Магістральні газопроводи України». У той же час, менеджмент Національної акціонерної компанії «Нафтогаз України» створив у структурі діючої держкомпанії «Укртрансгаз» новий філіал – «Оператор ГТС України».
Також «Нафтогаз» залучив в якості менеджера проекту анбандлінгу польський підрозділ компанії PwC.
У «Нафтогазі вважають, що відділення ГТС в нову юрособу і залучення європейського партнера до її управління необхідно для того, щоб європейські компанії змогли в майбутньому купувати газ на східному кордоні України, а потім транзитом передавати його на європейський ринок, таким чином зберігши обсяги транзиту після завершення діючого контракту з «Газпромом».
28 лютого «Нафтогаз» отримав остаточне рішення Стокгольмського арбітражу за позовом української компанії до російського газового монополіста «Газпром», згідно з яким арбітраж зобов’язав «Газпром» виплатити «Нафтогазу» 4,63 млрд дол. За підсумком розгляду двох справ російський «Газпром» залишився повинен української компанії 2,56 млрд дол.
При цьому Стокгольмський арбітраж залишив «Нафтогаз України» в якості контрагента російського газового монополіста «Газпром» в контракті на транзит російського газу.
Питання передачі транзитного контракту до нового оператора був важливий для проведення реформи розділення «Нафтогазу» і створення нового незалежного оператора газотранспортної системи.
НАК Нафтогаз України планує запропонувати російському монополісту ВАТ Газпром транзит газу по своїй території після 2019 року за європейськими правилами. НАК "Нафтогаз України" вийде на тристоронні переговори з Росією за участю Європейського Союзу з пропозицією забезпечувати транзит газу по своїй території після 2019 року за європейськими правилами.
Источник: economics.unian.ua
Эколого-экономические аспекты применения сжатого природного газа в автомобильных двигателях
Не использованные по прямому назначению природные ресурсы и продукты их переработки рано или поздно попадают в окружающую среду и становятся отходами и загрязнителями.
Газообразное горючее используется с середины XIX века, но в качестве топлива для автомобильных двигателей – лишь после разработки устройств, позволяющих реализовать процессы топливоподготовки и сжигания. Развитие технологий применения газообразного топлива приходилось на периоды острой нехватки жидких нефтяных горючих, например в условиях энергетического кризиса 1930-х годов и во время Второй мировой войны.
Так, Великобритания практически не имеет природных нефтяных источников, именно поэтому во время Второй мировой войны при дефиците бензинов почти весь ее транспорт был переведен на природный газ, запасов которого в стране достаточно много. Правда, по окончании войны от массового его использования в Британии отказались. Это было вызвано высокими затратами на эксплуатацию и ремонт газового автомобильного оборудования, неудобством транспортировки и рядом других эксплуатационных особенностей.
Об экологической безопасности
Каждый продукт общественного труда, в том числе и топливо, должен быть экологически безопасен. Применительно к газовому топливу экологическую чистоту следует рассматривать как комплексное свойство, проявляющееся на всех этапах его жизненного цикла: при приеме, хранении, транспортировке, перекачке и непосредственно в процессе использования, т. е. сжигания.
Под экологической безопасностью газообразного горючего следует понимать такое его состояние, при котором на всех этапах оно не оказывает (или оказывает минимальное) негативное воздействие на окружающую природную среду и не создает угрозы существованию людей, фауне и флоре.
Сложным и комплексным данное свойство газовых топлив является потому, что на некоторых этапах его жизненного цикла – например, при приеме, хранении, транспортировке и перекачке – газообразное горючее выбрасывает в окружающую среду загрязнители (пары и легкие углеводородные соединения, жидкие углеводороды и др.). На этапе непосредственного использования по прямому назначению, то есть при сжигании, топливо является источником многих других загрязнителей (газообразных продуктов сгорания). В связи с этим экологическую безопасность газообразного топлива следует условно рассматривать как две взаимосвязанные составляющие: до и после сжигания, при этом последняя составляющая является доминирующей, поскольку именно в продуктах сгорания содержатся наиболее опасные для окружающей среды вещества.
К сожалению, сегодня отсутствуют научно обоснованные критерии оценки экологической безопасности углеводородных топлив. В связи с этим невозможно в полной мере оценить их экологическую чистоту, в том числе по содержанию примесей и минеральных включений, отраженных в действующих нормативных документах.
Однако для первичной оценки экологической чистоты газообразного топлива можно использовать численные значения показателей химических элементов, содержащихся в его горючей части. Например, большее содержание водорода и присутствие в составе горючей части топлива связанного кислорода указывают, что это горючее более экологически чище.
Объективная и окончательная оценка безопасности того или иного вида топлива может быть проведена только по результатам качественного и количественного анализов дымовых (выхлопных) газов в процессе его сжигания, а также анализа зольной части горючего после сжигания.
По своей значимости доминирующими, безусловно, являются результаты анализов газообразных продуктов сгорания в дымовых (выхлопных) уходящих газах, образующихся при сжигании топлива, поскольку именно они определяют реальную экологическую опасность или чистоту топлива. Именно химические соединения и вещества продуктов сгорания оказывают наибольшее негативное воздействие на окружающую среду и поражают значительные территории.
Критерий «экологическая безопасность топлива» должен представлять собой аддитивную свертку наиболее экологически опасных компонентов уходящих дымовых (выхлопных) газов, таких, как CO, CO2, H2S, NуOx, CH2SH, N2, S2, SxOy, CxHy, С и других.
Количественное ранжирование вредных компонентов в продуктах сгорания того или иного топлива должно отражаться численным значением коэффициента значимости, соответствующего доле каждого компонента в составе дымовых газов. Предлагаемый критерий является объективным, поскольку качество протекания цепной реакции горения количественно отражается через механизм формирования вредных выбросов. Численное значение показателя экологической чистоты топлива должно находиться в пределах от 0 до 1, при этом топливо является более экологически безопасным при показателе, близком к нулю, а экологически опасным, соответственно, к единице.
Автомобильные топлива, их сходство и различия
Сегодня основным горючим для автомобильного транспорта являются различные бензины и дизельные топлива, однако с ростом автомобильного парка их количества уже явно не хватает, поэтому в качестве альтернативы используются также спирты (в южных странах), пропан и природный газ.
Все применяемые автомобильные горючие сходны между собой. Во-первых, они представляют собой углеводородные соединения, основу которых составляют одинаковые химические элементы – углерод и водород. Во-вторых, обладают теплотой сгорания (калорийностью). В-третьих, имеют общую основу химического состава. В-четвертых, они физически и химически стабильны. В-пятых – токсичны и взрывопожароопасны. И наконец, они прокачиваются по трубопроводам и распыляются в зону горения.
К свойствам современных автомобильных топлив следует отнести их агрегатное состояние (жидкие и газообразные), разную теплоту сгорания, экологическую чистоту, различные единицы измерения расхода, а также определенные, зависящие от внешних условий (например, от температуры наружного воздуха) диапазоны использования. Кроме того, газообразные горючие имеют высокий коэффициент использования, который у природного газа составляет около 99,7 процента.
Любое топливо, как известно, сгорает только в парообразной или газообразной фазе, поэтому жидкие виды топлива, в отличие от газообразного горючего, требуют более длительного и сложного цикла подготовки и распыливания в зону горения. Одним из основных отличий является и то, что жидкие топлива и пропан – это конечные продукты нефтепереработки, а природный газ – добытое из недр Земли полезное ископаемое, представляющее собой сырец, прошедший первичную обработку (очистку, обезвоживание и т. п.).
Природный газ как автомобильное топливо
Сегодня в качестве топлива для автомобилей наряду с бензином, дизельным топливом и пропаном предлагается использовать сжатый или компримированный природный газ (КПГ).
Состав добываемых на российских месторождениях природных газов почти одинаков и содержит в основном (82-98 процента) метан с небольшими примесями: до 6 процентов этана, до 1,5 процента пропана и до 1 процента бутана. Метан имеет наивысшую критическую температуру ( –82 °С), поэтому при нормальных температурах даже при высоком давлении не может быть сжижен: для этого необходима низкая температура.
Свойства метана определяются особенностями его молекулярного строения. Этот газ относится к простейшим углеводородам. Молекула метана содержит один атом углерода и четыре молекулы водорода. Высокая теплопроводность, широкий диапазон воспламеняемости и низкое содержание токсичных компонентов обусловлены молекулярной структурой метана. Более полное сгорание сжатого газа в цилиндрах двигателя по сравнению с бензинами и дизельным топливом обусловлено высоким содержанием в нем водорода. При атмосферном давлении метан в 0,554 раза легче воздуха, поэтому в случае утечки он быстро улетучивается или скапливается в верхней части какого-либо объема. Кроме того, метан обладает высокой детонационной стойкостью, что допускает форсирование двигателя по степени сжатия (9,5-10,5).
По энергетической емкости 1 м 3 природного газа, как правило, приравнивается к 1 л бензина. В то же время при атмосферном давлении природный газ обладает очень низкой объемной концентрацией тепловой энергии, которая более чем в тысячу раз меньше аналогичного показателя любого жидкого топлива. В связи с этим для повышения концентрации тепловой энергии природный газ на автомобильных газонаполнительных станциях (АГНС) переводят в жидкое состояние посредством сжатия до высокого давления.
Например, в России давление сжатия природного газа составляет 200 кг/см 2 (20 мПа). Для хранения сжатого газомоторного топлива применяются газобаллонные установки (баллоны, арматура, редуктор, газопроводы и др.), рассчитанные на работу при высоком давлении. По мере расходования газа из баллона рабочее давление в его внутренней полости непрерывно уменьшается.
Баллоны для КПГ имеют вместимость 34-400 литров и также рассчитаны на давление 200 кг/см 2 (20 мПа). В связи с высоким давлением газа баллоны имеют толстые стенки, что значительно увеличивает их вес, а, следовательно, снижает полезную нагрузку автомобиля и уменьшает пробег на КПГ в два раза по сравнению с работой автомобиля на бензине.
Очевидно, что применяемые в настоящее время технологии подготовки и организация процесса сжигания газообразного топлива, а также особенности КПГ ограничивают широкое использование газобаллонных автомобилей и приводят к снижению их эффективности на внутригородских и на междугородних перевозках. Именно поэтому компримированный природный газ не может сегодня в полной мере заменить традиционные автомобильные топлива.
Экологические аспекты применения КПГ
Существует устойчивое мнение, что природный газ – это самое экологически чистое топливо. Такое заключение основывается, по-видимому, лишь на отсутствии черного дыма из трубы при сжигании природного газа. Действительно, метан, входящий в состав природного газа, является экологически безопасным топливом, но он не единственный компонент в компримированном природном газе.
Для специалистов же отсутствие черного дыма говорит только о малом содержании в продуктах сгорания природного газа углерода, но никак не об отсутствии других, не менее экологически опасных загрязнителей атмосферы.
Объем атмосферного воздуха, необходимого для сжигания 1 кубометра природного газа, как следует из формулы Д. И. Менделеева, составляет около 9,5-10 м 3 . Такое соотношение природного газа и атмосферного воздуха при самовсасывании атмосферного воздуха в воздушный коллектор двигателя принято называть теоретическим избытком воздуха (=1).
Основным химическим элементом воздуха, как известно, является азот, составляющий
78,1 процента и условно называемый «воздушным». В то же время азот присутствует и в природном газе, он условно называется «топливным». В зависимости от месторождения объемная доля «топливного» азота в природном газе варьируется от 0,4 процента до 1,7 процента. В реальных условиях для сжигания 1 м 3 природного газа коэффициент избытка воздуха, как правило, завышается и составляет 1,2. Это значит, что в зону горения поступает около 93,7 процента «воздушного» азота и 0,96-4,08 процента «топливного» азота. Суммарное же количество выхода азота в свободном виде и в составе оксидов при сжигании природного газа, согласно закону сохранения вещества в природе, составляет не менее 94,7-97,7 процента.
Следует напомнить, что при турбонаддуве атмосферного воздуха в воздушный коллектор двигателя значительно завышается коэффициент избытка воздуха, при этом быстро увеличивается количество «воздушного» азота, вносимого в зону горения, и наблюдается резкий рост выброса высокотемпературного свободного азота, который в атмосфере активно взаимодействует с кислородом воздуха, образуя оксиды азота.
Расчеты показывают, что теплота сгорания 1 литра сжатого (сжиженного) природного газа ниже теплоты сгорания 1 литра бензина примерно в 2,4 раза. Следовательно, для получения тепла, выделяемого при сжигании 1 литра бензина, необходимо сжечь не менее 2,4 литра природного газа в 27,4-28,8 кубометра атмосферного воздуха.
Увеличение расхода сжигаемого топлива и завышение количества воздуха, поступающих в зону горения, неизменно приводит к росту, как минимум в 2,4 раза, выброса в атмосферу свободного азота и его оксидов, что делает природный газ по сравнению с бензинами более экологически опасным топливом. Кроме свободного азота и оксидов азота, выхлопные газы двигателей, работающих на компримированном природном газе, содержат сероводород (HS), меркаптановую серу (CpSH) и механические примеси.
Экономические аспекты применения КПГ
К экономическим аспектам использования компримированного (сжатого) природного газа следует отнести затраты на приобретение топлива, эксплуатацию и техническое обслуживание автомобилей, работающих на природном газе.
Средняя розничная цена 1 литра КПГ в России в марте 2014 года составляла около 10 рублей. На первый взгляд дешево, однако элементарные расчеты показывают, что это не совсем так.
Как указывалось ранее, для получения тепла, выделяемого при сжигании 1 литра бензина, необходимо сжечь не менее 2,4 литра природного газа, стоимость которого составляет 24 рубля, что соизмеримо со средней розничной ценой 1 литра бензина А-80 (26,8 рубля/литр в марте) на АЗС в Московской области. То есть использование природного газа в автомобильных двигателях не дает значительной экономии по стоимости топлива.
В ближайшее время планируется довести розничную цену 1 литра сжатого природного газа до 50 процентов от розничной цены дизельного топлива (33 рубля/литр), то есть до 16,5 рубля/литр КПГ, что с экономической точки зрения сделает использование сжатого природного газа в автомобилях нерентабельным.
Говоря об экономических аспектах применения КПГ, нельзя обойти стороной вопрос эксплуатационной составляющей использования газомоторного топлива в автомобильных двигателях.
К положительным факторам применения КПГ для автомобилей следует отнести:
1) повышение срока службы моторного масла в полтора-два раза из-за отсутствия его разжижения и уменьшения загрязнения, в результате чего расход масла уменьшается на 30-40 процентов по сравнению с бензиновыми двигателями;
2) увеличение в среднем на 35-40 процентов моторесурса двигателя вследствие минимального количества нагара на деталях цилиндров и поверхности поршней в них;
3) увеличение на 40 процентов срока службы свечей зажигания;
4) увеличение в полтора раза межремонтного пробега автомобиля;
5) значительное снижение (до 90 процентов) выброса с отработавшими газами вредного соединения – оксида углерода (СО).
Необходимо отметить и недостатки:
1) КПГ воспламеняется при температуре 635-645 ºС в камере сгорания двигателя, что в три раза выше температуры воспламенения бензина, это затрудняет запуск двигателя, особенно при пониженных температурах (ниже –5 °С) окружающего воздуха. Поэтому автомобили, работающие на природном газе, должны дополнительно оснащаться резервной системой питания бензином, чтобы двигатели газобаллонных автомобилей могли надежно и быстро запускаться при низких температурах наружного воздуха, что также требует дополнительных затрат;
2) трудоемкость технических осмотров и технических ремонтов увеличивается на 7-8 процентов, а цена автомобиля возрастает в среднем на 27 процентов из-за наличия дополнительной газобаллонной аппаратуры;
3) мощность двигателя снижается на 18-20 процентов. Ухудшаются тягово-динамические и эксплуатационные характеристики автомобилей: время разгона увеличивается на 24-30 процентов; максимальная скорость снижается на 5-6 процентов; предельные углы преодолеваемых подъемов уменьшаются на 30-40 процентов; эксплуатация автомобиля с прицепом затрудняется; дальность поездки на одной заправке уменьшается и не превышает 200-250 километров;
4) грузоподъемность автомобиля снижается на 9-14 процентов в связи с применением толстостенных стальных баллонов высокого давления (их количество и вес могут быть разными);
5) коэффициент использования пробега газобаллонных автомобилей снижается на 8-13 процентов по сравнению с бензиновыми автомобилями;
6) годовая производительность при работе на городских перевозках уменьшается на 14-16 процентов по сравнению с бензиновыми автомобилями;
7) невозможно использовать КПГ при температурах атмосферного воздуха ниже –25 ºС;
8) природный газ по критерию взрывопожароопасности значительно превосходит все жидкие углеводородные горючие;
9) сжигание КПГ является одной из причин образования в атмосфере азеотропных смесей (так называемых кислотных дождей), которые, выпадая, вызывают повышенную эрозию и коррозию материалов различных сооружений и уничтожают хвойные деревья;
10) инфраструктура газомоторного топлива в Российской Федерации развита слабо.
Как повысить эффективность сжигания
По мнению авторов, повысить эколого-экономическую эффективность сжигания любого топлива в автомобильных двигателях позволит практическая реализация следующих мероприятий:
• внедрение новых технологических процессов в цикл топливоподготовки;
• гомогенизация, насыщение кислородом (аэрация) или водой (увлажнение) топлива перед его подачей в зону горения;
• повышение качества приготавливаемой горючей смеси, подаваемой на горение;
• замена раздельной схемы смешения топлива и воздуха на совместную схему;
• замена приготавливаемой сегодня топливо-воздушной горючей смеси на воздушно-топливную горючую смесь;
• сжигание топлива с минимально возможными коэффициентами избытка воздуха;
• интенсификация и активизация процесса горения;
• изменение способа регулирования мощности и нагрузки автомобильных двигателей.
Компримированный (сжатый) природный газ – это самый доступный и распространенный вид топлива для массового применения, в связи с чем в XXI веке вопрос повышения эколого-экономической эффективности его использования приобретает особую актуальность. Повысить эффективность использования газообразного природного горючего в автомобильных двигателях можно уже сегодня, например, за счет внедрения струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси с одновременной обработкой природного газа. Данный способ проверен авторами на жидких видах углеводородного топлива и сырой нефти в лабораторных и промышленных условиях и показал свою высокую эффективность.
В качестве первичной (рабочей) среды при струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси используется атмосферный воздух, а природный газ является всасываемой (пассивной) средой.
Поскольку КПГ содержит чистый кислород и пары воды, то готовить горючую смесь новым способом необходимо при расходе воздуха меньше теоретического, за счет чего примерно на 10 процентов снижается количество атмосферного воздуха в горючей смеси.
При приготовлении горючей смеси природный газ подвергается струйно-кавитационной обработке, что позволяет экономить до 15 процентов природного газа. В результате струйно-кавитационного смешения природного газа и воздуха получается высокогомогенизированная воздушно-газовая горючая смесь с размерами топливных частиц не более 10 мкм и со сниженным суммарным содержанием «воздушного» и «топливного» азота. При сжигании смеси суммарный выброс в атмосферу свободного азота и его оксидов уменьшается до 70,3-73,8 процента, то есть в среднем в 1,3 раза.
Очевидно, что внедрение струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси на автомобильных двигателях дело не одного дня, к тому же потребует и принципиального качественно-количественного изменения воздухо- и топливоподающих систем двигателей, а пока в качестве автомобильного горючего можно смело использовать гидротопливо, то есть водо-топливную эмульсию.
Использование водо-топливных эмульсий в автотракторных и судовых двигателях внутреннего сгорания имеет более чем полувековой опыт и показало свою экологическую и экономическую эффективность.
Несомненно, компримированный природный газ – это самый перспективный вид топлива, в том числе и для автомобилей, однако применяемые сегодня технологии его подготовки и смешения, а также существующая организация процесса сгорания не стимулируют его широкое применение.
Именно поэтому одним из обязательных условий массового использования сжатого природного газа является дальнейшая разработка и внедрение новых, более эффективных технологий и технологических процессов по его подготовке и сжиганию.
Отправить на Email
Также читайте в номере № 09 (245) май 2014 года:
Нынешний украинский министр энергетики и топлива Юрий Продан – фигура, хорошо известная не только на Украине, но и в России. Ведь ему уже доводилось занимать этот ответственный пост с 2007 по 2010 год, во втором правительстве Юлии Тимошенко. .
В России все более актуальной становится проблема энергосбережения и экономии электроэнергии. Вопрос рационального использования энергоресурсов сегодня стал одним из самых важных для каждого предприятия. .
Совет директоров ОАО «НК «Роснефть» одобрил реализацию проектов по разведке и разработке лицензионных участков на полярном шельфе России. .
Успешно завершились испытания совместной работы терминалов релейной защиты и автоматики ООО «ИЦ «Бреслер» серии ТОР-300 с программно-техническим комплексом SMART-SPRECON разработки ЗАО «РТСофт». Обмен данными производился по протоколу МЭК 61850‑8‑1. .
Министерство энергетики РФ утвердило план мероприятий по энергоснабжению полуострова Крым и развитию электроэнергетики Объединенной энергосистемы Юга. .
Эколого-экономические аспекты применения сжатого природного газа в автомобильных двигателях
Источник: www.eprussia.ru
Станьте первым!