Газомоторное топливо для подвижного состава — Транспортировка
В статье приведено сравнение топливно-энергетических ресурсов автономных локомотивов ОАО «РЖД» по отношению к потреблению природного газа в России к 2030 году, описаны преимущества и недостатки использования природного газа как моторного топлива в сравнении с дизельным топливом, их физические отличительные особенности как то отличие по величине минимальной теплоты сгорания и плотности, а также влияние указанных параметров на конструкцию локомотивов, выполнено сравнение использования компримированного и сжиженного природного газа в условиях тягового подвижного состава, описаны системы газоподготовки локомотивов как сжатого, так и для сжиженного агрегатного состояния газового топлива – их отличия и необходимый состав оборудования, методы размещения запаса газа на борту ТПС, представлены возможные виды газомоторных локомотивов на примере перспективных проектов ТПС, определены критерии отбора ТПС для выполнения модернизации по переводу тепловозов на газодизельный цикл, приведен опыт АО «ВНИКТИ» по разработке и модернизации газомоторных локомотивов.
Прогноз потребления природного газа (далее – газ) в России к 2030 г. определен на уровне 372 846 тыс. т и при условии полного перевода автономной тяги ОАО «РЖД» на газомоторное топливо, его доля составит не более 1 % от общероссийского, а значит при данных потенциальных возможностях РФ, экономических и экологических преимуществах газа в качестве моторного топлива, потенциал газомоторных локомотивов является неисчерпаемым.
Газ или дизельное топливо?
Экономические и экологические преимущества использования природного газа
Одним из основных преимуществ перехода на газ является его стоимость.
При величине 50% от стоимости дизельного топлива в массовом отношении возможна экономия на топливно-энергетических ресурсах (ТЭР) до 40%. Лимитная стоимость газомоторных локомотивов несколько выше их дизельных аналогов, но благодаря экономии на ТЭР, стоимость их жизненного цикла становится ниже. Снижение стоимости газа ниже 50% позволит повысить привлекательность газомоторных проектов за счет возможности увеличения лимитной стоимости, а значит вопрос снижения цены газа остается открытым.
Кроме того, газовое топливо компонентно более чистое, что положительно сказывается на ресурсе ДВС, стоимости и времени его ремонта.
Использование природного газа в качестве моторного топлива для тягового подвижного состава (ТПС) значительно снижает нагрузку на окружающую среду по оксидам азота и ведет к уменьшению выбросов парниковых газов на 25%.
Испытания показали, что при использовании локомотивов, работающих только на природном газе, происходит снижение выбросов оксидов азота NOX по сравнению с дизельными аналогами (более чем на 80 %) и практически полному отсутствию дымности (табл.
1).
Отличия газа от дизеля и их влияние на конструкцию тягового подвижного состава
Несмотря на столь явные преимущества, применение природного газа на железнодорожном транспорте несколько осложнено его отличительными физико-химическими свойствами относительно дизеля – энергоемкостью и плотностью.
Минимальная теплота сгорания природного газа марки Б по ГОСТ Р 56021-2014 для двигателей внутреннего сгорания допускает значения 45,4…52,6 МДж/кг. Анализ, выполняемый АО «ВНИКТИ» в течение 2014–2020 гг. при заправке газомоторных локомотивов от поставщиков четырех различных регионов, показал устойчивое среднее значение около 49 МДж/кг, что и принималось при выполнении причастных расчетов. Аналогичный параметр дизеля составляет 42,7 МДж/кг (табл. 2). Очевидно, что энергоемкость газа больше на 12 %.
Данное преимущество является достаточно субъективным, т.к. большая энергоемкость газа несет в себе:
— большую термическую нагрузку для деталей и узлов ДВС;
— необходимость изменения системы охлаждения.
Кроме того, плотность дизельного топлива 860 кг/м3 для летних условий и 840 кг/м3 для зимних. Плотность сжиженного природного газа (СПГ) составляет в среднем 420 кг/м3. Т.е. меньшая плотность газа влечет необходимость резервирования на ТПС больших объемов для хранения газа, чем для ДТ при аналогичном запасе хода. А это, в свою очередь, влечет за собой необходимость использования более плотной компоновки оборудования или увеличения геометрических размеров локомотива.
СПГ и КПГ
Преимущества и недостатки СПГ и КПГ
Требования к компримированному природному газу (КПГ) определяются ГОСТ 27577-2000, к СПГ – ГОСТ Р 56021-2014.
Природный газ в использовании является более безопасным, чем любой другой вид топлива из-за своих физико-химических свойств, т.к. пожароопасен только при концентрации в окружающем воздухе 5÷15 %, для поджига требуется искра с большей энергией, при утечке уходит вверх, не образуя взрывоопасной концентрации, не ядовит, при нахождении в жидком агрегатном состоянии не воспламеняется, при вдыхании не вызывает отравления.
С точки зрения хранения и размещения на локомотиве и стоимости размещения наиболее эффективным является СПГ.
Объем газа при сжижении (СПГ) уменьшается в 600 раз при давлении 3…10 кг/см2, объем газа при сжатии (КПГ) – в 250…350 раз при давлении 250…350 кг/см2, увеличивая при этом опасность такого объекта из-за высокого давления в топливных баллонах.
Размещение на борту локомотива СПГ более чем в два раза дешевле размещения аналогичного количества КПГ.
Возникновение утечек газа при КПГ возможно не обнаружить без использования газоанализирующих устройств, в то время как утечка СПГ всегда сопровождается локальным образованием характерно направленного «белого пара» и обмерзанием места утечки «шубой инея». Малые утечки СПГ могут самогерметизироваться за счет конденсации атмосферной влаги на поверхности трубопровода. Оперативное устранение нарушения герметичности возможно путем наложения на поврежденный участок мокрых материалов на тканевой основе, что приведет к обмерзанию последних и восстановлению требуемой герметичности.
Единственным неоспоримым преимуществом КПГ перед СПГ является простота системы газоподготовки. Для КПГ это:
· комплект газовых баллонов высокого давления;
· запорная газовая арматура (вентили, клапаны отсечные, клапаны предохранительные) нормального климатического исполнения;
· редуктор понижения давления газа до рабочего давления силовой установки (3…10 атм. для поршневых двигателей и до 40 атм. для газотурбинных двигателей)
· газовый ресивер для компенсации возможных пульсаций газа;
· газовый дозатор.
Читать полностью
Статья «Газомоторное топливо для подвижного состава» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№9, Сентябрь 2021)
Какова плотность дизельного топлива? – Reviews Wiki
Плотность нефтяного дизеля около 0,85 кг/л – примерно на 15–20 % выше плотности бензина, который имеет плотность примерно 0,70–0,75 кг/л.
Какова плотность молока? Плотность сырого молока зависит от его состава и температуры и обычно – литературные данные различаются незначительно – находится в пределах 1,026 г/см3 – 1,034 г/см3 при 20°С .
Какова плотность бензина? Плотность бензина – это средние значения плотностей всех этих компонентов, присутствующих в нем. Плотность типичного стандартного бензина (автомобильного бензина) при 15°C составляет 710-770 (кг/м3) .
Дополнительно Какова плотность бензина?
| Топливо | Плотность при 15°C – ρ – | Удельный объем – v – |
|---|---|---|
| (кг/м 3 ) | (м 3 /1000 кг) | |
| Бензин | 715-780 | 1,3-1,4 | Мазут №1 3 ) | 750-850 | 1,2-1,3 |
| Мазут №2 3 ) 900 29 | 810-940 | 1.1-1.2 |
Какова плотность сжиженного нефтяного газа? Плотность СНГ в виде газа примерно в 1,9 раза тяжелее воздуха.
Относительная плотность сжиженного нефтяного газа (удельный вес сжиженного нефтяного газа) составляет 1,898 кг/м 3 (при 15°C и уровне моря). 1 фут 3 пропана весит 0,1162 фунта. Напротив, плотность воздуха составляет 1,225 кг/м 3 (при 15°C и уровне моря).
Какова плотность кофе?
Разделите первоначальный вес кофе на его фактический объем, и вы обнаружите, что его истинная плотность составляет более 1 г/мл .
Какова плотность кокса? Его общая плотность составляет 370 г/380 см 3 , золото 0,97 г/см 3 . Этой 3-процентной разницы в плотности по сравнению с плотностью воды достаточно, чтобы банка могла плавать, как на фотографии выше. Каждая банка обычной кока-колы имеет массу около 384 г.
Какова плотность воды и бензина? Плотность обычных жидкостей
| Жидкость | Плотность (г/см3) при 20°C и 1 атм, если не указано иное |
|---|---|
| вода (0C) | 90 037 0,99984|
| вода (4К) | 0,99997 |
| 90 003 вода (100°С) | 0,95836 |
| бензин | 0,66-0,69 |
Плотность масел зависит от типа и температуры.
Диапазон составляет от 0,91 до 0,93 г/см 3 при температурах от 15°C до 25°C.
Также Что такое плотность кг/м 3 дизельного топлива? Дизель весит 0,8508 грамма на кубический сантиметр или 850,8 килограмма на кубический метр, т.е. плотность дизельного топлива равна 850,8 кг/м³ ; при 15,5°C (59,9°F или 288,65K) при стандартном атмосферном давлении.
Что такое плотность керосина?
Керосин представляет собой прозрачную жидкость с низкой вязкостью, образованную из углеводородов, полученных путем фракционной перегонки нефти при температуре от 150 до 275 °C (от 300 до 525 °F), в результате чего образуется смесь с плотностью 0,78–0,81 г/см 3 0004 состоит из углеродных цепочек, обычно содержащих от 10 до 16 атомов углерода …
Что такое плотность нефти? Плотность обычных жидкостей
| Жидкость | Плотность (г/см3) при 20°C и 1 атм, если не указано иное | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| этиловый спирт | 0,791 9 0038 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| скипидар | 0,85 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| оливковое масло | 0,9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9 0003 масло касторовое | 0,969 92 (объем равен высоте, умноженной на пи, умноженной на квадрат радиуса). Что такое плотность зерен? Что такое плотность зерен? Плотность степень компактности вещества . Вы вычисляете его, разделив массу объекта на его объем. По сути, плотность кофе — это вес кофейного зерна, пропорциональный его объему. Как правило, более плотные бобы можно определить, просто взглянув на них. Какова плотность кофе? Лучше посчитать самостоятельно. В пояснительной записке (PDF 2mb) рассказывается, как это сделать.
• 15 сентября 2020 г. Какова плотность воды в г мл? Общепринятой единицей измерения плотности воды является грамм на миллилитр (1 г/мл) или 1 грамм на кубический сантиметр (1 г/см 9 ).0028 3 ). На самом деле, точная плотность воды на самом деле не 1 г/мл, а немного меньше (очень, очень немного меньше), при 0,9998395 г/мл при 4,0° Цельсия (39,2° по Фаренгейту). Какова плотность Pepsi?Средняя плотность банок диетической колы Pepsi составляла 0,975 г/мл — 1 , банки диетической колы — в среднем 0,980 г мл — 1 , банки обычной колы — в среднем 1,009 г мл — 1 , а банки обычной пепси в среднем 93, поэтому газировка весит 330 + 14,9 = 344,9 грамма. Какие жидкости имеют плотность 1? Обратите внимание, что плотность чистой воды определена как 1 грамм на кубический сантиметр (или г/мл). В отличие от большинства веществ, вода в жидком состоянии более плотная, чем в твердом. Какова плотность льда?Лед имеет плотность 0,917 г/см3 при 0 °C , тогда как плотность воды 0,9998 г/см3 при той же температуре. Жидкая вода имеет наибольшую плотность, по существу 1,00 г/см³, при 4 °C и становится менее плотной, поскольку молекулы воды начинают формировать шестиугольные кристаллы льда, когда температура падает до 0 °C. Песок плотнее воды? Фунт песка и фунт воды весят одинаково. Плотность нефти — О трибологииСодержание Что такое плотность нефти?Плотность масла является важным свойством не только смазочных материалов, но и всех жидкостей. Например, по мере увеличения плотности смазки жидкость становится гуще. Это приводит к увеличению времени, необходимого для осаждения частиц из суспензии. Но прежде чем идти дальше, нам нужно понять, что такое плотность? Плотность, также известная как удельная масса, представляет собой массу на единицу объема. Математически плотность определяется как масса, деленная на объем. Формула плотности: d = M / V , где d — плотность, M — масса, V — объем. Плотность предлагает удобный способ получения массы тела из его объема или наоборот; масса равна объему, умноженному на плотность ( M = Vd ), а объем равен массе, деленной на плотность ( V  Вес тела, который обычно представляет больший практический интерес, чем его масса, можно получить, умножив массу на ускорение свободного падения.
Измерение плотности смазочных материалов: Плотность играет решающую роль в функционировании смазочных материалов и работе машин. Большинство систем предназначены для перекачивания жидкости определенной плотности, поэтому, когда плотность начинает меняться, эффективность насоса также начинает меняться. Плотность большинства масел колеблется от 700 до 950 кг на кубический метр (кг/м3). В маслах обычно указывается при температуре +15°С или +20°С, в единицах кг/м3. Вода имеет плотность 1000 кг/м3. Это означает, что большинство масел будут всплывать на поверхность воды, поскольку они легче по объему. Если плотность объекта меньше плотности воды, то этот объект будет плавать. Вот почему, если у вас есть проблема с влажностью в вашей системе смазки, вода оседает на дно поддона и сливается в первую очередь всякий раз, когда вытягивается пробка или открывается клапан. Преобразование единиц измерения плотностиВот простой инструмент преобразования единиц измерения плотности (и вязкости): Зависимость плотности от температурыПлотность зависит от температуры, хотя эта зависимость относительно мала по сравнению с вязкостью смазочного материала. Вот эмпирическая формула, которую можно использовать для расчета изменения плотности в зависимости от температуры (консистентная смазка в подшипниках качения): (1) где для и для . Как видно, это эмпирическое соотношение применимо только к маслам, плотность которых находится в определенном диапазоне, однако этот диапазон охватывает наиболее часто используемые смазочные масла (860-980 ) Вот простой калькулятор, который использует это уравнение для расчета плотности при заданной температуре: Отношение плотности к давлению Когда смазочное масло сжимается, плотность масла увеличивается. (2) Вот простой калькулятор плотности на основе давления: Стандарт определения плотности ASTM D5002-19: Стандартный метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API сырой нефти с помощью цифрового анализатора плотности. Этот метод испытаний охватывает определение плотности, относительной плотности и плотности в градусах API сырой нефти, с которой обычно можно обращаться как с жидкостью при температуре испытания от 15 °C до 35 °C с использованием либо ручного, либо автоматического оборудования для ввода проб. Этот метод испытаний применяется к сырой нефти с высоким давлением паров при условии принятия соответствующих мер предосторожности для предотвращения потери паров во время переноса пробы в анализатор плотности. Этот метод испытаний был оценен в межлабораторных испытаниях с использованием сырой нефти в диапазоне от 0,75 г/мл до 0,95 г/мл. Более легкая сырая нефть может потребовать особого обращения для предотвращения потери паров. ASTM D1298-12: Стандартный метод определения плотности, относительной плотности (удельного веса) или плотности в градусах API сырой нефти и жидких нефтепродуктов методом ареометра. Этот метод испытаний охватывает лабораторное определение с использованием стеклянного ареометра в сочетании с серией расчетов плотности, относительной плотности или плотности в градусах API сырой нефти, нефтепродуктов или смесей нефти и ненефтяных продуктов, обычно обрабатываемых как жидкости и имеющих давление паров по Рейду 101,325 кПа (14,69).6 фунтов на квадратный дюйм) или меньше. Значения определены при существующих температурах и скорректированы на 15°C или 60°F с помощью серии расчетов и таблиц международных стандартов. Калькулятор плотности масла: Пересчет плотности масла для различных значений температуры и давления. Примечание: https://planetcalc.com/2834/ Ссылка на калькулятор плотности масла. Есть возможность встроить калькулятор. Вы можете использовать этот калькулятор. Плотность некоторых обычных жидкостей
|
Если вы говорите о плотности, а не о весе, то отдельная песчинка почти всегда тяжелее воды . Вы можете сказать это, потому что песок тонет в воде. 
Это увеличение начинает быть заметным при относительно высоких давлениях (> 0,1 ГПа), что, однако, довольно характерно для эластогидродинамических условий (ЭГД). В EHL наиболее широко используемая формула для описания изменения плотности нефти в зависимости от давления известна как уравнение плотности Доусона и Хиггинсона:
Формулы взяты из российского ГОСТ Р 8.610-2004. «Государственная система обеспечения единства измерений плотности нефти. Таблицы для пересчета». Используемые формулы перечислены под калькулятором.
