Upotreba komprimovanog prirodnog gasa. Prirodni gas kao motorno gorivo

Plin koji se ekstrahuje iz utrobe zemlje ili je proizvod prerade drugih ugljovodonika može se naknadno koristiti u tečnom ili komprimovanom obliku. Koje su karakteristike obe opcije za korišćenje odgovarajućeg goriva?

Šta je tečni gas?

Ispod tečni Uobičajeno je da se podrazumeva prirodni gas, koji se iz početnog, zapravo gasovitog stanja, prelazi u tečno stanje - hlađenjem na veoma nisku temperaturu, oko minus 163 stepena Celzijusa. Količina goriva je smanjena za oko 600 puta.

Transport ukapljenog gasa zahteva upotrebu posebnih kriogenih rezervoara koji su u stanju da održavaju potrebnu temperaturu dotične supstance. Prednost ove vrste goriva je mogućnost isporuke na ona mjesta gdje je problematično postaviti konvencionalne plinovode.

Za pretvaranje ukapljenog gasa u prvobitno stanje potrebna je i posebna infrastruktura – terminali za regasifikaciju. Ciklus prerade razmatrane vrste goriva - ekstrakcija, ukapljivanje, transport i regasifikacija - značajno povećava konačnu cijenu gasa za potrošača.

Predmetno gorivo se koristi, najčešće u iste svrhe kao i prirodni gas u izvornom stanju - za grijanje prostorija, osiguranje funkcionisanja industrijske opreme, elektrana, kao sirovina u pojedinim segmentima hemijske industrije.

Šta je komprimovani prirodni gas?

Ispod komprimiran, ili komprimiran, uobičajeno je da se podrazumeva prirodni gas, koji se, kao i tečni gas, takođe nalazi u tečnom stanju, što se postiže, međutim, ne smanjenjem temperature goriva, već povećanjem pritiska u posudi u kojoj se nalazi. Zapremina komprimovanog plina je oko 200 puta manja od količine goriva u izvornom stanju.

Pretvaranje prirodnog gasa u tečnost korišćenjem visokog pritiska generalno je jeftinije od ukapljivanja goriva snižavanjem njegove temperature. Transport razmatrane vrste gasa se obavlja u kontejnerima, po pravilu, tehnološki manje složenim od kriocistera. Regasifikacija odgovarajuće vrste goriva nije potrebna: budući da je pod visokim pritiskom, lako ga je ukloniti iz rezervoara - dovoljno je otvoriti ventile na njima. Stoga je trošak komprimiranog plina za potrošača u većini slučajeva niži od onog koji karakterizira ukapljeno gorivo.

Komprimovani gas se najčešće koristi kao gorivo u raznim vozilima - automobilima, lokomotivama, brodovima, gasnoturbinskim motorima aviona.

Poređenje

Glavna razlika između ukapljenog i komprimovanog gasa je u tome što se prva vrsta goriva dobija snižavanjem temperature početne gasovite supstance, što je praćeno njenom transformacijom u tečnost. Komprimovani gas je takođe tečno gorivo, ali se dobija stavljanjem u posudu pod visokim pritiskom. U prvom slučaju, početna zapremina gasa je veća od obrađene (prevedene u tečnost) oko 600 puta, u drugom slučaju 200 puta.

Treba napomenuti da se ukapljeni gas najčešće dobija preradom „klasičnog“ prirodnog gasa, koji predstavlja uglavnom metan. Komprimirana goriva se također proizvode od mnogih drugih gasova koji se pojavljuju u prirodi, kao što su propan ili butan.

Nakon što smo utvrdili razliku između ukapljenog i komprimiranog plina, zaključke ćemo prikazati u tabeli.

Table

Prirodni plin, čiji je glavni dio metan (92-98%), daleko je najperspektivnije alternativno gorivo za automobile. Prirodni gas se može koristiti kao gorivo iu komprimovanom (komprimovanom) iu tečnom obliku.

Metan- najjednostavniji ugljovodonik, bezbojni gas (u normalnim uslovima) bez mirisa, hemijska formula je CH4. Slabo rastvorljiv u vodi, lakši od vazduha. Kada se koriste u svakodnevnom životu, industriji, metanu se obično dodaju odoranti (obično tioli) sa specifičnim "mirisom plina". Metan je netoksičan i bezopasan za ljudsko zdravlje.

Vađenje i transport

Gas se nalazi u utrobi Zemlje na dubini od jednog do nekoliko kilometara. Prije početka proizvodnje plina potrebno je izvršiti geološko istražne radove koji omogućavaju utvrđivanje lokacije ležišta. Plin se proizvodi pomoću bušotina posebno izbušenih za ovu svrhu na jedan od mogućih načina. Gas se najčešće transportuje gasovodima. Ukupna dužina distributivnih gasovoda u Rusiji je više od 632 hiljade kilometara - ova udaljenost je skoro 20 puta veća od obima Zemlje. Dužina magistralnih gasovoda u Rusiji je 162.000 kilometara.

Korišćenje prirodnog gasa

Obim prirodnog plina je prilično širok: koristi se za grijanje prostora, kuhanje, grijanje vode, proizvodnju boja, ljepila, octene kiseline i gnojiva. Osim toga, prirodni plin u komprimiranom ili ukapljenom obliku može se koristiti kao motorno gorivo u vozilima, specijalnim i poljoprivrednim mašinama, željezničkom i vodnom saobraćaju.

Prirodni plin - ekološki prihvatljivo motorno gorivo

90% zagađenja vazduha dolazi od vozila.

Prijenos transporta na ekološki prihvatljivo motorno gorivo - prirodni plin - omogućava smanjenje emisije čađi, visoko toksičnih aromatičnih ugljovodonika, ugljičnog monoksida, nezasićenih ugljovodonika i dušikovih oksida u atmosferu.

Pri sagorevanju 1000 litara tečnog naftnog motornog goriva, zajedno sa izduvnim gasovima u vazduh se emituje 180-300 kg ugljen-monoksida, 20-40 kg ugljovodonika, 25-45 kg azotnih oksida. Kada se umjesto naftnog goriva koristi prirodni plin, ispuštanje toksičnih tvari u okoliš smanjuje se otprilike 2-3 puta za ugljični monoksid, za dušikove okside - 2 puta, za ugljovodonike - 3 puta, za dim - 9 puta i izostaje stvaranje čađi, karakteristično za dizel motore.

Prirodni plin - ekonomično motorno gorivo

Prirodni plin je najekonomičnije motorno gorivo. Njegova obrada zahtijeva minimalne troškove. U stvari, sve što treba da se uradi sa gasom pre nego što sipate gorivo u automobil jeste da ga komprimirate u kompresoru. Danas prosječna maloprodajna cijena 1 kubnog metra metana (koji je po energetskim svojstvima jednak 1 litru benzina) iznosi 13 rubalja. Ovo je 2-3 puta jeftinije od benzina ili dizel goriva.

Prirodni gas je sigurno motorno gorivo

Granice koncentracije* i temperature** zapaljivosti prirodnog gasa su znatno veće od onih za benzin i dizel gorivo. Metan je dvostruko lakši od zraka i brzo se rastvara u atmosferi kada se ispusti.

Prema "Klasifikaciji zapaljivih materija prema stepenu osetljivosti" Ministarstva za vanredne situacije Rusije, komprimovani prirodni gas je klasifikovan kao najsigurniji, četvrta klasa, a propan-butan - u drugu.

* Do stvaranja eksplozivne koncentracije dolazi kada je sadržaj gasne pare u vazduhu od 5% do 15%. U otvorenom prostoru ne dolazi do stvaranja eksplozivne smjese.
** Donja granica samozapaljenja metana je 650°C.

Prirodni plin - tehnološki napredno motorno gorivo

Prirodni gas ne stvara naslage u sistemu goriva, ne ispire uljni film sa zidova cilindara, čime se smanjuje trenje i
habanje motora.

Sagorevanjem prirodnog gasa ne nastaju čvrste čestice i pepeo, koji izazivaju povećano trošenje cilindara i klipova motora

Dakle, korištenje prirodnog plina kao motornog goriva omogućava povećanje vijeka trajanja motora za 1,5-2 puta.

Donja tabela sažima nekoliko činjenica o CNG-u i LNG-u:

Jeftinije je od tradicionalnih goriva, a efekat staklene bašte uzrokovan produktima sagorijevanja je manji u odnosu na konvencionalna goriva, pa je sigurniji za okoliš. Komprimirani prirodni plin se proizvodi kompresijom (komprimiranje) prirodnog plina u kompresorskim jedinicama. Skladištenje i transport komprimovanog prirodnog gasa odvija se u specijalnim gasnim akumulatorima pod pritiskom od 200-220 bara. Također se koristi i dodavanje bioplina komprimiranom prirodnom plinu, čime se smanjuje emisija ugljika u atmosferu.

Komprimirani prirodni plin kao gorivo ima niz prednosti:

• Metan (glavni sastojak prirodnog plina) je lakši od zraka i u slučaju slučajnog izlivanja brzo isparava, za razliku od težeg propana koji se akumulira u prirodnim i umjetnim depresijama i stvara opasnost od eksplozije.
• Netoksičan u niskim koncentracijama;
• Ne izaziva koroziju metala.
• Komprimirani prirodni plin je jeftiniji od bilo kojeg naftnog goriva, uključujući i dizel, ali ih nadmašuje po kalorijskoj vrijednosti.
• Niska tačka ključanja garantuje potpuno isparavanje prirodnog gasa na najnižim temperaturama okoline.
• Prirodni plin sagorijeva gotovo u potpunosti i ne ostavlja čađ, što pogoršava okoliš i smanjuje učinkovitost. Uklonjeni dimni plinovi ne sadrže nečistoće sumpora i ne uništavaju metal dimnjaka.
• Operativni troškovi održavanja plinskih kotlova također su niži od tradicionalnih.

Još jedna karakteristika komprimovanog prirodnog gasa je da kotlovi koji rade na prirodni gas imaju veću efikasnost - do 94%, ne zahtevaju potrošnju goriva za predgrevanje zimi (poput ulja i propan-butana).

Wikimedia Foundation. 2010 .

Pogledajte šta je "Kompresovani prirodni gas" u drugim rečnicima:

Komprimirani prirodni plin- Komprimovani prirodni gas (CNG) prirodni gas (komprimovani). CNG proizveden na CNG stanicama mora biti u skladu sa GOST 27577 2000... Izvor: Pravila za tehnički rad kompresorskih stanica za punjenje CNG-om. VRD 39 2,5 082… … Zvanična terminologija

Gorivo je tvar iz koje se uz pomoć određene reakcije može dobiti toplinska energija. Sadržaj 1 Koncept goriva 2 Glavne moderne vrste goriva ... Wikipedia

Gorivo je supstanca ili mješavina tvari sposobnih za egzotermne kemijske reakcije s vanjskim oksidatorom ili sadržanim u samom gorivu, koji se koristi za oslobađanje energije, u početku toplinske. Gorivo koje ne sadrži oksidant ... Wikipedia

KKE je skraćenica za brojne političke stranke: Komunističku partiju Njemačke 1918-1946. Komunistička partija aktivna u Zapadnoj Njemačkoj 1948-1969. Komunistička partija Grčke Komunistička partija Holandije ... ... Wikipedia

gasni motori- motori koji pretvaraju hemijsku energiju gasnog goriva u korisnu (mehaničku, hemijsku, toplotnu) energiju. Dizajniran je prvi motor sa unutrašnjim sagorevanjem, u kojem se kao motorno gorivo koristio laki gas ... ... Mikroenciklopedija nafte i gasa

Goriva koja se obično koriste za pogon motora: benzin, tečni naftni gas (LPG), komprimovani prirodni gas (CNG), benzin ili TNG, benzin ili CNG, dizel gorivo. [GOST R 41.83 2004] Teme motorna vozila EN gorivo… … Priručnik tehničkog prevodioca

gorivo potrebno za motore 2.18 Potreba za gorivom prema motoru Gorivo koje se obično koristi za pogon motora: benzin, ukapljeni naftni plin (LPG), komprimirani prirodni plin (CNG), benzin ili LPG, benzin ili CNG, dizel ... ...

GOST R 41.83-2004: Jedinstvene odredbe koje se odnose na sertifikaciju vozila u pogledu emisije štetnih materija u zavisnosti od goriva potrebnog za motore- Terminologija GOST R 41.83 2004: Jedinstveni propisi koji se odnose na sertifikaciju vozila u pogledu emisije štetnih materija u zavisnosti od goriva potrebnog za motore originalni dokument: 2.13 OBD (OBD): Onboard ... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije

Koordinate: 55°52′24″ s. sh. 37°28′34″ E  / 55,873333° s.š sh. 37,476111° E itd... Wikipedia

KKE- CNG komprimovani prirodni gas Komunistička partija Grčke Grčka, polit. Rječnik: S. Fadeev. Rečnik skraćenica savremenog ruskog jezika. S. Pb.: Politehnika, 1997. 527 str. CNG kontejner tačka tereta… Rječnik skraćenica i skraćenica

U proizvodnim procesima povezanim s upotrebom plinova (disperzija, miješanje, pneumatski transport, sušenje, apsorpcija, itd.), pomicanje i kompresija ovih plinova nastaje zbog energije koju im prenose strojevi koji nose opći naziv kompresija. Istovremeno, produktivnost kompresijskih postrojenja može doseći desetine hiljada kubnih metara na sat, a pritisak varira unutar 10–8–10 3 atm., što dovodi do širokog spektra tipova i dizajna mašina koje se koriste za kretanje. , komprimirati i razrijediti plinove. Mašine dizajnirane za stvaranje povišenog pritiska nazivaju se kompresori, a mašine koje rade na stvaranju vakuuma nazivaju se vakuum pumpe.

Kompresijske mašine se klasifikuju uglavnom prema dva kriterijuma: principu rada i stepenu kompresije. Omjer kompresije je odnos konačnog pritiska gasa na izlazu iz mašine R 2 na početni ulazni pritisak str 1 (tj. str 2 /str 1).

Prema principu rada, kompresijske mašine se dijele na klipne, lopatične (centrifugalne i aksijalne), rotacijske i mlazne.

Prema stepenu kompresije razlikuju se:

– kompresori koji se koriste za stvaranje visokih pritisaka, sa omjerom kompresije R 2 /R 1 > 3;

- gasne duvaljke koje se koriste za kretanje gasova visokog otpora gasovodne mreže, dok 3 > str 2 /str 1 >1,15;

- ventilatori koji se koriste za pomicanje velikih količina plina na str 2 /str 1 < 1,15;

- vakuum pumpe koje usisavaju gas iz prostora sa niskim pritiskom (ispod atmosferskog) i pumpaju ga u prostor sa visokim (iznad atmosferskog) ili atmosferskog pritiska.

Sve mašine za kompresiju mogu se koristiti kao vakuum pumpe; dublji vakuum stvaraju klipne i rotacione mašine.

Za razliku od kapajućih tečnosti, fizička svojstva gasova su funkcionalno zavisna od temperature i pritiska; procesi kretanja i kompresije gasova povezani su sa unutrašnjim termodinamičkim procesima. Pri niskim razlikama tlaka i temperature, promjene fizičkih svojstava plinova pri njihovom kretanju pri malim brzinama i pritiscima blizu atmosferskih su beznačajne. Ovo omogućava korištenje svih osnovnih odredbi i zakona hidraulike za njihovo opisivanje. Međutim, pri odstupanju od normalnih uvjeta, posebno pri visokim stupnjevima kompresije plina, mnogi položaji hidraulike se mijenjaju.

1. Termodinamičke osnove procesa kompresije plina

Uticaj temperature na promjenu zapremine gasa pri konstantnom pritisku, kao što je poznato, određen je Gay-Lussacovim zakonom, tj. str= const zapremina gasa je direktno proporcionalna njegovoj temperaturi:

gdje V 1 i V 2 - zapremine gasa, respektivno, na temperaturama T 1 i T 2 izraženo na Kelvinovoj skali.

Odnos između zapremina gasa na različitim temperaturama može se predstaviti odnosom

, (4.1)

gdje V i V 0 - konačna i početna zapremina gasa, m 3; t i t 0 – krajnja i početna temperatura gasa, °S;β t– relativni koeficijent zapreminskog širenja, st. -jedan.

Promjena tlaka plina u zavisnosti od temperature:

, (4.2)

gdje R i R 0 – završni i početni pritisak gasa, Pa;β R– relativni temperaturni koeficijent pritiska, st. -jedan.

Masa gasa M ostaje konstantan kako se volumen mijenja. Ako su ρ 1 i ρ 2 gustine dva temperaturna stanja gasa, onda
i
ili
, tj. Gustoća gasa pri konstantnom pritisku obrnuto je proporcionalna njegovoj apsolutnoj temperaturi.

Prema Boyle-Mariotteovom zakonu, na istoj temperaturi, proizvod je specifične zapremine gasa v na vrijednost njegovog pritiska R je konstantna vrijednost strv= konst. Dakle, na konstantnoj temperaturi
, a
, tj. gustina gasa je direktno proporcionalna pritisku, jer
.

S obzirom na Gay-Lussacovu jednačinu, može se dobiti relacija koja povezuje tri parametra gasa: pritisak, specifičnu zapreminu i njegovu apsolutnu temperaturu:

. (4.3)

Posljednja jednačina se zove Claiperonove jednačine. Uglavnom:

ili
, (4.4)

gdje R je plinska konstanta, što je rad koji izvrši jedinica mase idealnog plina u izobarnom ( str= const) proces; kada se temperatura promijeni za 1°, plinska konstanta R ima dimenziju J/(kgdeg):

, (4.5)

gdje l R je specifičan rad promjene zapremine koji vrši 1 kg idealnog gasa pri konstantnom pritisku, J/kg.

Dakle, jednačina (4.4) karakteriše stanje idealnog gasa. Pri pritisku gasa preko 10 atm, upotreba ovog izraza unosi grešku u proračune ( strv≠RT), stoga se preporučuje upotreba formula koje preciznije opisuju odnos između pritiska, zapremine i temperature stvarnog gasa. Na primjer, van der Waalsova jednadžba:

, (4.6)

gdje R= 8314/M– gasna konstanta, J/(kg K); M je molekulska težina plina, kg/kmol; a i u - količine koje su konstantne za dati gas.

Količine a i in može se izračunati iz kritičnih parametara gasa ( T kr and R cr):

;
. (4.7)

Pri visokim pritiscima, vrijednost a/v 2 (dodatni pritisak u van der Waalsovoj jednačini) je mali u poređenju sa pritiskom str a može se zanemariti, tada se jednačina (4.6) pretvara u jednadžbu stanja realnog Dupre-ovog plina:

, (4.8)

gde je vrednost in zavisi samo od vrste gasa i ne zavisi od temperature i pritiska.

U praksi, za određivanje parametara plina u njegovim različitim stanjima, češće se koriste termodinamički dijagrami: T–S(temperatura-entropija), p–i(ovisnost pritiska od entalpije), str–V(ovisnost pritiska o zapremini).

Slika 4.1 - T–S dijagram

Svi parametri gasa na dijagramu T–S odnosi se na 1 kg gasa.

Budući da prema termodinamičkoj definiciji
, zatim toplotu promene stanja gasa
. Stoga je površina ispod krive koja opisuje promjenu stanja plina brojčano jednaka energiji (toplini) promjene stanja.

Proces promjene parametara plina naziva se proces promjene njegovog stanja. Svako stanje plina karakteriziraju parametri str,v i T. U procesu promjene stanja plina svi parametri se mogu promijeniti ili jedan od njih ostaje konstantan. Tako se naziva proces koji se odvija pri konstantnoj zapremini izohorni, pri konstantnom pritisku - izobaričan, i na konstantnoj temperaturi izotermni. Kada se, u nedostatku razmjene topline između plina i okoline (toplota se niti odvodi niti dovodi), mijenjaju se sva tri parametra plina ( p,v,T) u proces ekspanzije ili kontrakcije , proces se zove adijabatski, i kada promjena parametara plina se događa kontinuiranim dovodom ili odvođenjem topline – politropna.

Sa promenom pritiska i zapremine, u zavisnosti od prirode razmene toplote sa okolinom, promena stanja gasa u mašinama za kompresiju može nastati izotermno, adijabatski i politropski.

At izotermni U procesu, promjena stanja plina slijedi Boyle-Mariotteov zakon:

pv= konst.

Na dijagramu p–v ovaj proces je prikazan hiperbolom (slika 4.2). Rad 1 kg plina l grafički predstavljeno osenčenom površinom koja je jednaka
, tj.

ili
. (4.9)

Količina topline koja se oslobađa pri izotermnoj kompresiji 1 kg plina i koja se mora ukloniti hlađenjem kako bi temperatura plina ostala konstantna:

, (4.10)

gdje c v i c R su specifični toplotni kapaciteti gasa pri konstantnoj zapremini i pritisku, respektivno.

Na dijagramu T–S proces izotermne kompresije gasa iz pritiska R 1 na pritisak R 2 je prikazana kao prava linija ab nacrtana između izobara R 1 i R 2 (sl. 4.3).

Toplota ekvivalentna radu kompresije predstavljena je površinom ograničenom ekstremnim ordinatama i pravom linijom ab, tj.

. (4.11)

Slika 4.4 - Procesi kompresije plina na dijagramu
:

A je adijabatski proces;

B - izotermni proces

At adijabatski U procesu kompresije plina dolazi do promjene njegovog stanja zbog promjene njegove unutrašnje energije, a time i temperature.

U opštem obliku, jednadžba adijabatskog procesa opisuje se izrazom:

, (4.12)

gdje
je adijabatski indeks.

Grafički (slika 4.4) ovaj proces na dijagramu p–v je prikazana kao strmija hiperbola nego na Sl. 4.2., pošto k> 1.

Ako prihvatite

, onda
. (4.13)

Zbog
i R= const, rezultirajuća jednačina se može izraziti drugačije:

ili
. (4.14)

Odgovarajućim transformacijama mogu se dobiti zavisnosti za druge parametre gasa:

;
. (4.15)

Dakle, temperatura plina na kraju njegove adijabatske kompresije

. (4.16)

Rad koji izvrši 1 kg gasa u adijabatskom procesu:

. (4.17)

Toplota koja se oslobađa tokom adijabatske kompresije gasa je ekvivalentna utrošenom radu:

Uzimajući u obzir relacije (4.15), rad na kompresiji plina u adijabatskom procesu

. (4.19)

Proces adijabatske kompresije karakteriše potpuno odsustvo razmene toplote između gasa i okoline, tj. dQ = 0, i dS = dQ/T, zbog toga dS = 0.

Dakle, proces adijabatske kompresije plina se odvija konstantnom entropijom ( S= const). Na dijagramu T–S ovaj proces je predstavljen ravnom linijom AB(Sl. 4.5).

Slika 4.5 - Slika procesa kompresije gasa na dijagramu T–S

Ako se pri kompresiji oslobođena toplina oduzme u manjoj količini nego što je potrebno za izotermni proces (što se događa u svim stvarnim procesima kompresije), tada će stvarni utrošeni rad biti veći nego pri izotermnoj kompresiji, a manji nego pri adijabatskom:

, (4.20)

gdje m je politropski indeks, k>m>1 (za vazduh m
).

Vrijednost politropnog indeksa m zavisi od prirode gasa i uslova razmene toplote sa okolinom. U mašinama za kompresiju bez hlađenja, politropski eksponent može biti veći od adijabatskog eksponenta ( m>k), tj. proces se u ovom slučaju odvija po superadijabatskom.

Rad utrošen na razrjeđivanje plinova izračunava se korištenjem istih jednačina kao i rad na komprimiranju plinova. Jedina razlika je u tome R 1 će biti manji od atmosferskog pritiska.

Politropni proces kompresije gas pod pritiskom R 1 do pritiska R 2 na sl. 4.5 će biti prikazan ravno AC. Količina topline koja se oslobađa pri politropskoj kompresiji 1 kg plina numerički je jednaka specifičnom radu kompresije:

Krajnja temperatura kompresije plina

. (4.22)

snaga, Potrošnja mašina za kompresiju za kompresiju i razrjeđivanje plinova, ovisi o njihovim performansama, karakteristikama dizajna, razmjeni topline sa okolinom.

Teoretska snaga potrošena na kompresiju plina
, određen je produktivnošću i specifičnim radom kompresije:

, (4.23)

gdje G i V- masena i zapreminska produktivnost mašine, respektivno;
je gustina gasa.

Stoga, za različite procese kompresije, teoretski unos snage je:

; (4.24)

; (4.25)

, (4.26)

gdje - volumetrijske performanse mašine za kompresiju, svedene na uslove usisavanja.

Stvarna potrošena snaga je veća iz više razloga; energija koju troši mašina veća je od one koju prenosi na gas.

Za procjenu efikasnosti mašina za kompresiju koristi se poređenje ove mašine sa najekonomičnijom mašinom iste klase.

Rashladne mašine se upoređuju sa mašinama koje bi pod datim uslovima izotermno komprimovale gas. U ovom slučaju, efikasnost se naziva izotermna,  iz:

, (4.27)

gdje N- stvarnu snagu koju troši ova mašina.

Ako mašine rade bez hlađenja, tada se kompresija plina u njima odvija duž politropa, čiji je eksponent veći od adijabatskog eksponenta ( m k). Stoga se snaga koja se troši u takvim mašinama upoređuje sa snagom koju bi mašina potrošila u adijabatskoj kompresiji plina. Odnos ovih snaga je adijabatska efikasnost:

. (4.28)

Uzimajući u obzir snagu izgubljenu mehaničkim trenjem u mašini i uzimajući u obzir mehaničku efikasnost. –  krzno, napajanje na osovini mašine za kompresiju:

ili
. (4.29)

Snaga motora se izračunava uzimajući u obzir efikasnost. sam motor i efikasnost. transferi:

. (4.30)

Instalirana snaga motora uzima se s marginom (
):

. (4.31)

Vrijednost  hell kreće se od 0,930,97  out u zavisnosti od stepena kompresije ima vrijednost od 0,640,78; mehanička efikasnost varira unutar 0,850,95.

Jedna te ista činjenica može se posmatrati sa najmanje tri tačke gledišta. Dakle, za korišćenje komprimovanog prirodnog gasa u transportu kao energenta može se reći da je sudbina siromašnih, pa i siromašnih, ali se može reći da je to izbor onih koji su ekonomični i nisu navikli da bacaju novac u uzalud, a postoji i mišljenje da je metan gorivo budućnosti i oni koji sada prelaze na njega jednostavno idu u korak s vremenom i jašu na talasu bliskog i perspektivnog mainstreama. Kako brojati - izbor je na vama!

Potraga za alternativnim izvorima goriva za automobile je problem kojem se posljednjih godina posvećuje najveća pažnja. Porast cijena nafte, energenata, pooštravanje ekoloških zahtjeva, ušteda goriva i maziva - sve je to postalo glavna pokretačka snaga u potrazi za alternativnim gorivima za mnoge zemlje. U poslednjoj deceniji 20. veka, treći talas popularnosti prirodnog gasa koji se koristi kao motorno gorivo počeo je da dobija zamah u svetskoj ekonomiji.
Stručnjaci predviđaju da će ovaj talas dostići vrhunac do kraja prve četvrtine 21. veka.

Prirodni gas
Prirodni plin, koji se sastoji od više od 90% metana, sada je dostupan gotovo u cijelom svijetu. I šta onda reći o Rusiji!

Prema mišljenju stručnjaka, na korištenje prirodnog plina manje utiču ekonomske krize, što se ne može reći za tržište nafte i naftnih derivata. Metan, bilo da se radi o fosilnom prirodnom plinu ili biometanu, može se distribuirati i kroz postojeću mrežu prirodnog plina i već postojeću mrežu za punjenje. Istina, u nekim zemljama na pragu industrijske revolucije pitanje distributivnih mreža još nije riješeno. Metan potreban za drumski transport može se isporučiti potrošaču:
■ kroz međunarodnu mrežu gasovoda;
■ u obliku tečnog prirodnog gasa cisternama, drumskim ili železničkim cisternama;
■ kroz lokalne cjevovode niskog pritiska (biometan);
■ cisterne (tečni biometan).
Trenutno su usvojeni međunarodni standardi i odobreni su glavni tipovi vozila pogodnih za isporuku metana, au većini regiona već postoje sertifikovani dobavljači kompletne gasne opreme za njenu upotrebu u automobilima.

Neosporne prednosti
Pretvaranje automobila na prirodni plin ne zahtijeva modifikacije motora i može značajno poboljšati okoliš, jer se smanjuje emisija toksičnih tvari u atmosferu.
Tako se emisija ugljen monoksida smanjuje za 5-10 puta, ugljovodonika - za 3 puta, azotnih oksida - za 1,5-2,5 puta. Nivo buke motora koji radi se smanjuje za 2 puta. Rad motora na komprimovani gas postaje mekši, detonacija se ne dešava ni u jednom režimu, oktanski broj gasa je 110. Osim toga, metan je lakši od vazduha i odmah isparava kada iscuri, bez stvaranja eksplozivne smeše.

Upotreba plinskog goriva povećava vijek trajanja motora i motornog ulja za 2 puta, a svjećica - za 40%. Uz istu potrošnju na 100 km pruge, cijena plina je 2-3 puta niža od cijene benzina ili dizel goriva, što sputava rast tarifa za usluge transporta. Korištenje prirodnog plina kao motornog goriva smanjuje ovisnost transporta o nafti i naftnim derivatima i značajan dio oslobađa za upotrebu u područjima gdje nemaju alternativu. Odmah napominjemo da ćemo dalje govoriti samo o prirodnom plinu (metan: komprimirani ili ukapljeni), a ne o mješavini propan-butana, koja se široko koristi u svakodnevnom životu, kao i u transportu (tzv. ugljovodonični gas).

Komprimovani ili tečni
Tečni prirodni gas (LNG, engleski LNG - tečni prirodni gas) dobija se hlađenjem prirodnog gasa metana na -162°C. U tečnom stanju, zapremina gasa se smanjuje za faktor 600, što omogućava značajno povećanje efikasnosti njegovog skladištenja i transporta. Tečni prirodni gas se transportuje na isti način kao i nafta, u posebnim tankerima. U zemljama uvoznicama se skladišti u rezervoarima. U posebnim terminalima LNG se zagrijava, zbog čega se vraća u plinovito stanje, a nakon toga se upumpava u sustav za prijenos plina. Komprimovani, odnosno komprimovani prirodni gas (CNG engleski CNG - komprimovani prirodni gas) je isti metan, ali u gasovitom stanju, pod pritiskom do 20 MPa. Potrošač ovaj plin može odmah koristiti za svoje potrebe. Stručnjaci i dalje raspravljaju o prednostima i nedostacima komprimiranog i ukapljenog prirodnog plina. Neki vjeruju da će s vremenom, kada se stvore potrebni uslovi, tečni prirodni plin istisnuti komprimirani prirodni plin, ali drugi ne misle tako. U tabeli 1 prikazane su uporedne karakteristike ukapljenog prirodnog gasa i komprimovanog, komprimovanog.

Vidi se da CNG ne zahtijeva posebne transportne uređaje za isporuku od proizvođača, međutim, prilikom korištenja potrebno je koristiti posebne boce koje su skupe i teške. Što se tiče cijene takvog goriva, u Rusiji je cijena kubnog metra komprimovanog plina određena zakonom - u iznosu od 50% cijene litre benzina AI76. Prema ovoj poziciji, CNG značajno nadmašuje tečni naftni gas, za koji cenu diktira tržište. Međutim, gubi u smislu cijene cilindara i opreme.
LNG u inostranstvu
I pored svih poteškoća, u inostranstvu se, paralelno sa upotrebom CNG-a, širi upotreba metana u vozilima i tečnog prirodnog gasa, što je posebno indikativno za Sjedinjene Američke Države. Tako je stvorena široka mreža benzinskih stanica na jugozapadu Sjedinjenih Država u državama Kalifornija, Arizona, Kolorado, Teksas, Pensilvanija i druge. Velike automobilske korporacije kao što su Mack, Ford, MAN posvećuju najozbiljniju pažnju ovom pitanju. U Evropi proizvodnju vozila na tečni prirodni gas obavljaju kompanije kao što su MercedesBenz, MAN, BMW itd. Tečni gas kao motorno gorivo koristio se u Belgiji, Finskoj, Nemačkoj, Holandiji, Norveškoj, Francuskoj, Španija, Velika Britanija i druge zemlje Evrope.
CNG u ZND
Danas je u Rusiji CNG postao rasprostranjeniji u automobilskom sektoru, posebno u gradskom i komunalnom transportu. Posljednjih godina se pokušava proširiti upotreba ove vrste goriva. U rješavanje ovog problema uključene su državne organizacije i privatne kompanije. Već postoji dugogodišnje iskustvo u radu automobilske gasne opreme na CNG, posebno u strukturi OAO Gazprom.
Ekonomski savjet CIS-a je 2001. godine predložio za implementaciju međudržavni program "Korišćenje prirodnog gasa kao motornog goriva za motorna vozila za 2001-2005", a dijelom zbog toga u Rusiji, a u zemljama ZND, CNG (komprimirani metan) se najčešće koristi nego ukapljeni prirodni gas.

CNG boce
Za zamjenu jedne litre dizel goriva istom količinom energije sadržanom u benzinu, potreban je rezervoar za gorivo zapremine 15% više. Ako koristite LNG, tada će se zapremina rezervoara morati povećati za 70%, a kada se koristi komprimovani prirodni gas (metan), koji se skladišti na radnom pritisku od 200 bara (20 MPa), rezervoari za gorivo moraju uzeti do 4,5 puta veći volumen.

Stoga je upotreba komprimiranog prirodnog plina u velikoj mjeri ograničena dostupnošću posebnih cilindara. Za razliku od drugih zemalja SGB u Rusiji, ovo pitanje se prilično uspješno rješava. Cilindri za metan, u pravilu, imaju cilindrični oblik i uvjetno su podijeljeni u četiri tipa, uključujući oba cilindra tradicionalno izrađena od čelika i laganu verziju - cilindre koji koriste polimerne kompozitne materijale na bazi staklenog ugljika ili organskih vlakana. Ovi kontejneri uključuju:
■ bešavni čelični cilindri;
■ metalno-plastični cilindri (tip 1), koji se sastoje od metalnog omotača debelog zida (liner) koji nosi glavno opterećenje i spoljašnje armaturne školjke od polimernog kompozitnog materijala;

■ metalno-plastični cilindri (tip 2) - tankozidna metalna obloga i armaturna školjka od polimernog kompozitnog materijala tipa "čahura" po cijeloj površini;
■ Kompozitni cilindri - polimerna obloga sa ugrađenim metalnim elementima za pričvršćivanje zaporne opreme i nosivom školjkom od kompozitnog materijala.
U Rusiji postoje 4 proizvođača boca za komprimovani prirodni gas (dizajniranih za pritisak od 20 MPa), dva od njih proizvode i potpuno metalne i metalno-plastične boce (vidi tabelu 2).

Kompanije kao što su Ruzhkhimmash (Ruzaevka, Mordovia) i Orgenergogaz (odjel Gazproma), koje su proizvodile ove proizvode, prestale su proizvoditi automobilske cilindre. Male serije proizvodi NPP "Mashtest" (Koroljov).
U Ukrajini postoji nekoliko proizvođača automobilskih CNG boca.
To su OAO "Berdichevsky Machine-Building Plant Progress" i OAO "Mariupol Metalurški kombinat nazvan po. Ilyich. U uvjetima dobre potražnje za CNG-om i razvijene mreže benzinskih stanica u Ukrajini, proizvođači bilježe dobru potražnju za svojim proizvodima.
Gotovo svi ruski proizvođači cilindara fokusirani su na domaće tržište i tržište zemalja ZND, iako je tvornica u Orsku dobila međunarodni certifikat i sposobna je isporučiti ove proizvode u zemlje izvan ZND.
Svjetska praksa pokazuje da su oko 70-80% boca koje se koriste za transport metana potpuno metalne. I to unatoč činjenici da upotreba metalno-plastičnih cilindara omogućuje smanjenje težine kompleta za oko 1,3-1,5 puta, što je posebno važno kada je potrebno ugraditi nekoliko cilindara. To je zbog činjenice da su se učinkovite tehnologije za proizvodnju "kompozitnih" cilindara pojavile mnogo kasnije i, naravno, zbog činjenice da su metalno-plastični cilindri skuplji od potpuno metalnih. Međutim, treba napomenuti da je upotreba lakih cilindara dugoročno isplativija zbog uštede na težini mašine, što dovodi do uštede goriva i povećanja nosivosti vozila - ovo drugo je posebno važno kada mi pričamo o transportu tereta.
HBO - plinska oprema
Pored samih cilindara, za njihovu ugradnju na vozilo potrebno je dodatno nabaviti odgovarajuću gasno-balonsku opremu (GBO). Vlasnik vozila ima dvije mogućnosti - kupiti domaći HBO (proizvode Rjazanski pogon za automobilsku opremu, Votkinsk plinsku opremu itd.) ili uvezen.
Cijena izdanja
Pretvorba automobila da radi na CNG nije jeftina. Dakle, cijena metalno-kompozitnog cilindra je oko 7,5-8,5 dolara/l, potpuno metalnog - 7 dolara/l. Dakle, serijski metalno-kompozitni cilindar zapremine 50 litara koštat će potrošača 400 dolara, potpuno metalni - 350 dolara, i to bez uzimanja u obzir troškova opreme za plin-balon. Ako se planira pretvoriti kamione ili autobuse na CNG, tada će se, ovisno o potrebnoj zapremini, morati ugraditi nekoliko cilindara, što će dovesti do višestrukog povećanja cijene kompleta. Pretvorba putničkog automobila na CNG koštat će 1.000 dolara, dok će kamion i autobus koštati više od 2.000 do 2.500 dolara.

Cijena automobilskih cilindara zemalja ZND-a za 50 litara za ukapljeni ugljikovodični plin (mješavina propan-butan) je 30-50 dolara, a trošak ponovnog opremanja automobila iznosit će oko 200-400 dolara, ovisno o proizvođaču i tip HBO.
Payback
Prema procjenama stručnjaka, uzimajući u obzir cijene goriva na početku 2006. godine, period povrata motornih vozila pri prelasku s benzina na komprimirani plin, s prosječnom godišnjom kilometražom od 60.000 km, je od 3 do 5 godina, u zavisnosti od nosivosti. i tip vozila. Ako uzmemo u obzir povećanu cijenu benzina od početka godine i veću kilometražu automobila, onda bi period povrata mogao biti znatno kraći. Ako uzmemo auto-traktorsku opremu, na primjer, K700 ili T150, onda će zbog impresivne potrošnje goriva period povrata biti oko godinu dana.
Postaje jasno zašto se u zapadnim zemljama i u našoj prestonici gradski saobraćaj pre svega prebacuje na alternativno gasno gorivo - uštede su previše očigledne i velike.
Svjetsko iskustvo
Do kraja 2005. godine u svijetu je bilo preko 4,6 miliona CNG vozila. Nesumnjivi lideri među zemljama u ovoj oblasti su Argentina, Brazil i Pakistan. Prve dvije zemlje imaju flotu vozila na plinske cilindre (GBV) preko milion.
CNG punionice
Moderne CNG punionice moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve:
■ niska cijena;
■ minimalne dimenzije i težina;
■ jednostavnost instalacije i rada;
■ nezavisnost od sistema za snabdevanje električnom energijom i toplotom;
■ maksimalna sigurnost i udobnost radnih uslova za servisno osoblje;
■ automatizacija upravljanja stanicama;
■ Efikasnost dopunjavanja goriva sa tačnošću dovoljnom za prenos nadzora (do 2%).
Proizvođači moraju biti spremni da kupcu ponude dovoljan asortiman CNG punionica u smislu performansi.

Argentina i Brazil imaju dobro razvijen sistem CNG punionica (CNG). Do početka 2006. godine broj CNG punionica koje rade u ovim zemljama premašio je hiljadu, što je omogućilo Argentini da proda oko 280 miliona kubnih metara. m gasa mjesečno, a Brazil - oko 163 miliona kubnih metara. Značajno je da su najveće stope u izgradnji novih CNG punionica zabilježene u Pakistanu i Kini, gdje je planirana izgradnja više od 200 stanica. Više od 100 CNG punionica gradi se u Brazilu i Iranu, ali Argentina, lider po broju vozila na plin, ne planira izgradnju novih CNG punionica.
Rusija i ZND
Uprkos značajnim rezervama prirodnog gasa, Rusija je i dalje inferiorna u odnosu na Ukrajinu u korišćenju CNG-a i zauzima 12. mesto na svetskoj rang listi (vidi tabelu 3).

Ruski vozni park na metan se procjenjuje na oko 52.000. Danas u Rusiji postoji 215 kompresorskih stanica za punjenje CNG-om, od kojih 87% pripada Gazpromu, njihov ukupni projektni kapacitet je
iznosi oko 2 milijarde kubnih metara. m/god, što bi omogućilo dopunu goriva za 250 hiljada automobila godišnje. U 2005. godini ruske CNG punionice su prodale 237 miliona kubnih metara. m prirodnog gasa (19,75 miliona kubnih metara/mesečno).
Dakle, opterećenje postojećih benzinskih stanica u Rusiji iznosi samo 10-15%, ali generalno, poslednjih godina, potrošnja prirodnog gasa drumskim transportom u Rusiji stalno raste za 25-30% godišnje.

Douglas Consulting, kompanija koja ne samo da prodaje NGV gorivo, već nudi i cijeli niz usluga za pretvaranje automobila na prirodni plin, također je stvorila vlastitu mrežu kompleksa za punjenje više goriva (MFP) u Rusiji. Posljednjih godina i druge naftne i plinske kompanije su primijetile CNG. Zahvaljujući politici Gazproma, šeme gasifikacije regiona obavezno predviđaju izgradnju CNG punionica, a čitave industrije se postepeno pretvaraju na gas. Na primjer, Ruske željeznice uspješno implementiraju program za pretvaranje magistralnih i ranžirnih dizel lokomotiva na plin.
U pripremi je sličan program za gasifikaciju poljoprivredne mehanizacije. Program "Energetska strategija Rusije za period do 2020. godine" ukazuje da će u narednim godinama potrošnja motornog goriva rasti najdinamičnije - za 15-26% do 2010. godine i za 33-55% do 2020. godine. Istovremeno, tečni i komprimovani prirodni gas će se dugoročno koristiti kao motorno gorivo, zajedno sa tradicionalnim tečnim naftnim derivatima (u ekvivalentu do 5 miliona tona naftnih derivata do 2010. godine i do 10-12 miliona tona u 2020.).
U Tatarstanu, ruskoj naftnoj regiji, postoji 9 kompresorskih stanica za punjenje gasom kompanije Tattransgaz LLC ukupnog kapaciteta 70,6 miliona kubnih metara. m godišnje, dok je njihovo stvarno opterećenje u prosjeku 7-8% projektnog kapaciteta zbog malog broja vozila na plinske cilindre. U 2006–2010 OOO Tattransgaz planira pustiti u rad još 11 CNG punionica. Pored toga, u republici radi na desetine gasnih distributivnih stanica koje, nakon dodatne ugradnje modula kompresora za punjenje, mogu da obezbede značajnu količinu komprimovanog prirodnog gasa za punjenje vozila gorivom. Dakle, KKE u Rusiji ima dobre izglede.
Ukrajina
Do kraja 2005. godine u Ukrajini je bilo oko 67.000 LPG vozila i 147 CNG benzinskih stanica. Prodaja CNG-a dostigla je 540 miliona kubnih metara. m/god. U početku je većinu CNG punionica vodio Ukravtogaz, ali su se potom počeli pojavljivati ​​nezavisni operateri. Međutim, uprkos uvjerljivim prednostima, puni potencijal CNG-a još uvijek nije ostvaren. Prema procjenama struktura koje rade u sektoru gasa, Ukrajina može godišnje preopremiti 20-25 hiljada vozila.
Stručnjaci smatraju da je jedan od vjerojatnih razloga zaostajanja nedostatak moderne proizvodnje metalno-kompozitnih cilindara u Ukrajini. Ranije spomenuta dva proizvođača isporučuju domaće tržište isključivo metalnim cilindrima i još uvijek ne mogu u potpunosti zadovoljiti potrebe tržišta.
Među zadacima koje treba rešiti je i razvoj mreže GZS, podrška državnih i opštinskih organa u ovoj oblasti.
Jermenija
Prema podacima armenskog ministarstva saobraćaja, oko 38.000 automobila trenutno je opremljeno gasnim instalacijama, što je od 20 do 30% automobila koji se koriste u zemlji - prilično visoka brojka. Razlog naglog povećanja upotrebe CNG-a je značajna razlika između cijena komprimovanog prirodnog plina i tradicionalnih automobilskih goriva. Prema prognozama, visoke stope rasta prelaska automobila na gas u ovoj zemlji nastaviće se i narednih godina, štaviše, mogu dostići 20-30% godišnje.
Ostali članovi Commonwealtha
Tadžikistan doživljava značajan porast potrošnje prirodnog gasa drumskim transportom. Počevši od 1997. godine, nakon donošenja odgovarajuće uredbe Vlade zemlje, broj CNG punionica je povećan do 2006. godine sa 3 na 53. U osnovi, ove stanice nisu visoke produktivnosti. Do danas, mrežu CNG stanica u Bjelorusiji čine 24 CNG stanice u 17 gradova republike, 5 mobilnih benzinskih stanica. Servisirani park - 5,5 hiljada vozila na TNG. OJSC Beltransgaz je izradio strategiju za proširenje upotrebe CNG-a, zasnovanu na nacionalnom programu proširenja upotrebe gasa kao motornog goriva, i koncept razvoja mreže CNG punionica. Do 2010. godine planirano je povećanje broja TNG-a na 14,5 hiljada, a obim prodaje CNG-a na 72,3 miliona kubnih metara. m/god.
U Moldaviji i Uzbekistanu prelazak vozila na komprimovani prirodni i tečni gas nije tako brz. Dakle, u Moldaviji postoji oko 4,5 hiljada BDV i samo 8 CNG punionica. U Uzbekistanu radi manje od 10 hiljada jedinica vozila na plinsko gorivo (manje od 1% cjelokupnog voznog parka), koristi se oko 30,0 hiljada tona tečnog ugljovodoničkog gasa i 70-72 miliona kubnih metara. m CNG, iako prirodni resursi mogu značajno povećati količinu HBA.

Kočnica za CNG
Prema analitičarima tržišta, postoje problemi koji ometaju širi prelazak na CNG. Glavni su:
■ visoki troškovi opremanja vozila na plin i često nedostatak potrebnih sredstava za ove namjene od strane domaćinstava, komunalija i sl.;
■ Nedostatak masovne proizvodnje gotovih vozila na TNG od strane ruskih proizvođača automobila;
■ nerazvijena mreža CNG punionica. U evropskim zemljama punionice se nalaze na maksimalnoj udaljenosti od 30 km jedna od druge, a u Ruskoj Federaciji postoje rute na kojima nema ni jedne CNG punionice hiljadama kilometara.

Osim toga, potrebno je riješiti pitanja visokog stepena amortizacije (posebno u smislu rezerve motora) voznog parka općinske imovine i vladinih agencija, te nespremnosti osoblja u mnogim regijama Ruske Federacije za servisiranje. vozila na CNG. U Rusiji postoji ograničen broj kompanija koje poseduju sertifikate i mogu da preurede vozila za rad na CNG, da blagovremeno pregledaju vozilo sa TNG. Ovaj problem je posebno relevantan za regione.
Prelazak transporta na prirodni gas je nesumnjivo važan zadatak i, uz razuman pristup, ekonomski isplativ, ali je njegovo rješenje moguće samo uz direktno učešće nadležnih resornih organizacija i podršku države.

Rusija, koja ima najveće svjetske rezerve prirodnog plina, ne može sebi priuštiti da ne iskoristi situaciju da popularizira CNG i eventualno zamijeni tradicionalna goriva.

Sergey Kim oktobar 2006

P.S. U svoje ime mogu dodati da suprug moje rodbine, koji radi kao taksista više od 15 godina, svoje novokupljene automobile stalno pretvara na metan, a nakon prerade se smanjuje cijena goriva za prijeđenu kilometražu automobila. oko 3 puta u odnosu na benzin.

To je, da tako kažem, direktno iskustvo.