что такое удельный газ
Удельный расход газа
Вопрос-ответ
Вопрос Каково удельное потребление природного газа (ГОСТ) на 1 кВт*час вырабатываемой электроэнергии в газопоршневом двигатель-генераторе?
Ответ: От 0,3 до 0,26 м3 / кВт*час в зависимости от КПД установки и теплотворной способности газа. В настоящее время КПД может варьироваться от 29 до 42-43% в зависимости о производителя оборудования.
Вопрос: Каково соотношение электроэнергия/тепло у когенератора?
Ответ: На 1 кВт*час электроэнергии можно получить от 1 кВт*час до 1,75 кВт*час тепловой энергии в зависимости от КПД установки и режима работы системы охлаждения двигателя.
Вопрос: При выборе газопоршневого двигателя что предпочтительно — номинальное число оборотов 1000 или 1500 об/мин?
Ответ: Удельные стоимостные показатели у двигатель-генератора 1500 об/мин ниже, чем у аналогичных по мощности с 1000 об/мин. Однако, стоимость «владения» высокооборотным агрегатом выше, чем «владение» малообортоным приблизительно на 25%.
Вопрос: Как ведет себя газопоршневой двигатель-генератор при набросах мощности?
Ответ: Газопоршневой двигатель-генератор не так «резв», как его дизель-генераторный аналог. Средний допускаемый предел наброса мощности для газопоршневого двигателя – не более 30%. Кроме того, эта величина зависит от условий нагрузки на двигатель, предшествующей набросу мощности. Двигатель, использующий стехиометричекую топливную смесь и без турбонадува более динамичен, чем с турбонадувом и обедненную топливную смесь.
Вопрос: Как влияет качество газового топлива на режим газопоршневого двигателя?
Ответ: Природный газ в соответствии с действующим ГОСТом имеет эквивалент октанового числа равный 100 единицам.
При использовании попутного газа, биогаза, других метаносодержащих газовых смесей производители газовых двигателей оценивают так называемый «кнок – индекс» «детонационный индекс», который может существенно варьироваться. Низкое значение «кнок – индекса» используемого газа вызывает детонацию двигателя. Поэтому, при оценке возможности использования данного состава газа обязательным является получение одобрения (approval) от производителя, гарантирующего работу двигателя и выдаваемую двигателем мощность.
Вопрос: Каковы основные режимы работы когенератора с внешней сетью?
Ответ: Можно рассматривать три режима:
1.Автономная работа (Island mode). Гальваническая связь генератора с сетью отсутствует.
Преимущества данного режима: не требует согласований с электроснабжающей организацией.
Недостатки данного режима: Требуется квалифицированный инженерный анализ нагрузок Потребителя как электрических, так и тепловых. Необходимо исключить несоответствие выбранной мощности газопоршневого генератора с режимом пусковых токов двигателей Потребителя, других анормальных режимов (коротких замыканий, влияние несинусоидальных нагрузок и т.п.), возможных при эксплуатации объекта. Как правило, выбираемая мощность автономной станции должна быть выше по отношению к средней нагрузке Потребителя с учетом сказанного.
2.Параллельная работа (Parallel with grid) – наиболее используемый режим работы во всех странах, кроме России.
Преимущества данного режима: Самый «комфортный» режим работы газового двигателя: постоянный отбор мощности, минимальные крутильные колебания, минимальный удельный расход топлива, покрытие пиковых режимов за счет внешней сети, возврат вложенных в электростанцию средств путем продажи электрической энергии, невостребованной потребителем – владельцем Объекта. Номинальная мощность газопоршневого агрегата (ГПА) может быть выбрана по средней мощности потребителя.
Недостатки данного режима: Все преимущества, описанные выше, в условиях РФ оборачиваются недостатками:
— значительные затраты на тех.условия присоединения объекта «малой» энергетики к внешней сети;
— при экспорте электроэнергии во внешнюю сеть объем средств от ее продажи не покрывает затрат даже на топливную составляющую, что безусловно увеличивает срок окупаемости.
3.Параллельная работа с внешней сетью без экспорта электроэнергии в сеть.
Данный режим является здоровым компромиссом.
Преимущества данного режима: Внешняя сеть исполняет роль «резервной»; ГПА – роль основного источника. Все пусковые режимы покрывает внешняя сеть. Номинальная мощность ГПА определяется исходя из средней мощности потребления электроприемщиками объекта.
Недостатки данного режима: Необходимость согласования данного режима с электроснабжающей организацией.
Как перевести м3 горячей воды в гкал
На них приходится 30 х 0,059 = 1,77 Гкал. Расход тепла на всех остальных жильцов (пусть их будет 100): 20 – 1,77 = 18,23 Гкал. На одного человека приходится 18,23/100 = 0,18 Гкал. Переводя Гкал в м3, получаем потребление горячей воды 0,18/0,059 = 3,05 куб.м на человека.
При начислении ежемесячных платежей за отопление и горячую воду часто возникает путаница. Например, если в многоквартирном доме стоит общедомовой теплосчетчик, то расчет с поставщиком тепловой энергии ведется за потребленные гигакалории (Гкал). В то же время тариф на горячую воду для жильцов обычно устанавливается в рублях за кубический метр (м3). Чтобы разобраться в платежах, полезно уметь переводить Гкал в куб.м.
Необходимо оговориться, что тепловая энергия, которая измеряется в гигакалориях, и объем воды, который измеряется в кубических метрах, являются совершенно разными физическими величинами. Это известно из курса физики средней школы. Поэтому на самом деле речь идет не о переводе гигакалорий в кубометры, а о нахождении соответствия между количеством теплоты, затраченным на подогрев воды, и объемом полученной горячей воды.
По определению, калория – это количество теплоты, которое требуется для нагрева одного кубического сантиметра воды на 1 градус Цельсия. Гигакалория, применяемая для измерения тепловой энергии в теплоэнергетике и коммунальном хозяйстве, это миллиард калорий. В 1 метре 100 сантиметров, следовательно, в одном кубическом метре – 100 х 100 х 100 = 1000000 сантиметров. Таким образом, чтобы нагреть куб воды на 1 градус, потребуется миллион калорий или 0,001 Гкал.
Температура горячей воды, текущей из крана, должна составлять не менее 55оС. Если холодная вода на входе в котельную имеет температуру 5оС, то ее нужно будет нагреть на 50оС. На подогрев 1 кубометра потребуется 0,05 Гкал. Однако при движении воды по трубам неизбежно возникают теплопотери, и количество энергии, затраченное на обеспечение ГВС, в действительности будет примерно на 20% больше. Средний норматив потребления тепловой энергии для получения куба горячей воды принимается равным 0,059 Гкал.
Рассмотрим простой пример. Пусть в межотопительный период, когда все тепло идет только на обеспечение ГВС, расход тепловой энергии по показаниям общедомового счетчика составил 20 Гкал за месяц, а жильцы, в квартирах которых установлены водосчетчики, израсходовали 30 куб.м горячей воды. На них приходится 30 х 0,059 = 1,77 Гкал.
Вот в каком соотношении Кал и Гкал друг с другом.
1 Кал
1 гектоКал= 100 Кал
1 килоКал (ккал)= 1000 Кал
1 мегаКал (Мкал)= 1000 ккал = 1000000 Кал
1 гигаКал (Гкал)= 1000 Мкал = 1000000 ккал = 1000000000 Кал
А теперь как посчитать эту самую гигакалорию или гекокалорию (Гкал) отпущенную лично Вам.
Для этого мы должны знать:
— температуру на подаче (подающем трубопроводе тепловой сети) – среднее значение за час;
— температуру на обратке (обратном трубопроводе тепловой сети) – тоже среднее за час.
— расход теплоносителя в системе отопления за этот же промежуток времени.
Считаем разницу температур между тем, что к нам в дом пришло и тем, что от нас вернулось в тепловую сеть.
Например: 70 градусов пришло, 50 градусов мы вернули, у нас осталось 20 градусов.
И еще нам обязательно знать расход воды в системе отопления.
Если у вас есть теплосчетчик, прекрасно ищем на экране величину в т/час
. Кстати, по хорошему теплосчетчику, можете сразу же найти Гкал/час
– или как иногда говорят мгновенный расход, тогда и считать не надо, просто умножите его на часы и дни и получите тепло в Гкал за необходимый вам диапазон.
Ну а как быть, если теплосчетчика нет. У вас есть договор, там всегда есть эти злополучные Гкал. По ним посчитаем расход в т/час.
Например, в договоре написано – разрешенный максимум теплопотребления – 0,15 Гкал/час. Может быть написано и по другому, но Гкал /час будут всегда.
0,15 умножаем на 1000 и делим на разницу температур из того же договора. У вас будет указан температурный график – например 95/70 или 115/70 или 130/70 со срезом на 115 и т.д.
0,15 х 1000/(95-70) = 6 т/час, вот эти 6 тон в час нам и нужны, это наша плановая прокачка (расход теплоносителя) к которому необходимо стремится, что бы не иметь перетопа и недотопа (если конечно в договоре вам правильно указали величину Гкал/час)
И, наконец считаем тепло, полученные ранее — 20 градусов (разница температур между тем, что к нам в дом пришло и тем, что от нас вернулось в тепловую сеть) умножаем на плановую прокачку (6 т/час) получаем 20 х 6/1000 = 0,12 Гкал/час.
Эта величина тепло в Гкал отпущенное всему дому, лично Вам его посчитает управляющая компания, обычно это делается по соотношению общей площади квартиры к отапливаемой площади всего дома, подробнее об этом напишу в другой статье.
Описанный нами способ конечно грубый, но за каждый час эти способом можно, только учтите, что некоторые теплосчетчики усредняют значения по расходу за разные промежутки времени от нескольких секунд до 10 минут. Если расход воды меняется, например кто разбирает воду, или у вас стоит погодозависимая автоматика, показания в Гкал могут немного отличаться от полученных вами. Но это уж на совести разработчиков теплосчетчиков.
Ответ от Wolf rabinovich
Ну если Гкал, это гекалитры, то 100 л
Зачем это нужно
Многоквартирные дома
Все очень просто: гигакалории используются в расчетах за тепло. Зная, сколько тепловой энергии осталось в здании, потребителя можно выставить вполне конкретный счет. Для сравнения — при работе центрального отопления без счетчика счет выставляется по площади отапливаемого помещения.
Наличие теплосчетчика подразумевает горизонтальную последовательную или коллекторную : в квартиру заведены отводы стояков подачи и обратки; конфигурация внутриквартирной системы определяется владельцем. Такая схема характерна для новостроек и, среди прочего, позволяет гибко регулировать расход тепла, выбирая между комфортом и экономией.
Как осуществляется регулировка?
Частные дома
Владельцу коттеджа интересна прежде всего цена гигакалории тепла, полученной из разных источников. Мы позволим себе привести примерные значения для Новосибирской области для тарифов и расценок 2013 года.
Порядок вычислений при расчете потребляемого тепла
При отсутствии такого устройства, как счетчик на горячую воду, формула расчета тепла на отопление должна быть следующей: Q = V * (T1 – T2) / 1000. переменные в данном случае отображают такие значения, как:
Расчет гкал на отопление в закрытой системе, которая является более удобной для эксплуатации, должен проходить несколько иным образом. Формула расчета отопления помещения с закрытой системой является следующей: Q = ((V1 * (T1 – T)) — (V2 * (T2 – T))) / 1000.
Можно сказать, что расчет теплоэнергии на отопление в данном случае зависит от двух значений: первое из них отображает поступившее в систему тепло, измеряемое в калориях, а второе – тепловой параметр при отводе теплоносителя по обратному трубопроводу.
Калорийность
Что это за единица — гигакалория? Как она связана с более привычными киловатт-часами тепловой энергии? Какие данные необходимы для расчета полученного помещением тепла в гигакалориях? Наконец, по каким формулам выполняется расчет? Попробуем ответить на эти вопросы.
4. Определение расчетных часовых расходов газа на участках
В
действительных газопроводах помимо
сосредоточенных потребителей,
присоединяемых в узлах сети, имеются
путевые расходы. Вследствие этого
возникает необходимость в специальной
методике определения расчетных часовых
расходов газа для участка сети. В общем
случае расчетный часовой расход газа
определяют по формуле:
—
соответственно расчетный, транзитный
и путевой расходы газа на участке, м3/ч;
Рис.
5.2. Варианты присоединения потребителей
к участку газопровода
На
рисунке 5.2 представлены различные
варианты присоединения потребителей
к участку газопровода.
На
рисунке 5.2, а представлена схема
присоединения потребителя в узлах.
Узловая нагрузка в конце участка включает
и нагрузку потребителей, присоединенных
к этому узлу, и расход газа, подаваемого
в соседний участок. Для рассматриваемого
участка длиной l
эта нагрузка является транзитным
расходомQm.В
этом случаеQp=
Qm.
На
рис. 5.2, б показан участок газопровода,
к которому подсоединено большое число
мелких потребителей, то есть путевая
нагрузка Qп.
На
рис. 5.2, в показан общий случай расхода
газа на участке, когда участок имеет
и путевой и транзитный расходы, в этом
случае расчетный расход определяется
по формуле (5.3).
При
определении расчетных расходов по
участкам действительных газопроводов
встречаются трудности вычисления
транзитных расходов.
Вычисление
транзитных расходов по участкам следует
начинать от точки встречи потока,
перемещаясь против движения газа к
точке питания сети (ГРП). При этом
необходимо учитывать следующее:
1) транзитный
расход на предыдущем участке равен
сумме путевых расходов всех последующих
до точки встречи потоков участков;
2) для
случая слияния потоков транзитный
расход на каждом из предыдущих участков
равен путевому расходу последующего
участка, взятому с коэффициентом
0,5;
3) при
разделении потока транзитный расход
на предыдущем участке равен сумме
путевых расходов всех последующих (за
точкой разделения до точек встречи)
участков.
Результаты
вычислений расчетных расходов газа
сводят в табл. 5.2. Участки в таблице
могут записываться в произвольной
последовательности или в такой
последовательности, в которой определяют
транзитные расходы.
Для
внутриквартальных, дворовых, внутридомовых
газовых сетей расчетный часовой расход
газаQp,м3/ч,
следует определять по сумме номинальных
расходов газа приборами с учетом
коэффициента одновременности их
действия.
2.4. Объем, масса, плотность, удельный объем
Зависимость между объемом при нормальных и стандартных условиях:
Vo = V [273/(273 + t)][(Рб + ри)/101,3] = 2,695V (рабс/T)
V20 = V0 (273 + 20)/273 = 1,073 V0
где V — объем газа, м3, измеренный при рабочих условиях; V0 — то же, м3, при нормальных условиях; V20 — то же, м3, при t = 20С и р = 101,3 кПа.
Любой газ способен неограниченно расширяться. Следовательно, знание объема, который занимает газ, недостаточно для определения его массы, так как в любом объеме, целиком заполненном газом, его масса может быть различной.
Масса —мера вещества какого-либо тела (жидкости, газа) в состоянии покоя; скалярная величина, характеризующая инерционные и гравитационные свойства тела. Единица массы в СИ —килограмм (кг).
или с учетом химической формулы газа:
Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определяем по правилу смешения среднюю плотность смеси:
где P1, P2. Pn — плотность компонентов газового топлива, кг/м3; V1, V2. Vn — содержание компонентов, объем в %.
Величину, обратную плотности, называют удельным, или массовым,объемом Vуд и измеряют в кубических метрах на килограмм (м3/кг). В практике часто, чтобы показать, на сколько 1 м3 газа легче или тяжелее 1 м3 воздуха, пользуются понятием относительная плотность d —отношение плотности газа к плотности воздуха:
d = р/1,293 или d = М/(22,4х1,293)
Таблица 2.3. Основные характеристики некоторых газов, входящих в состав углеводородных газов, и их продуктов сгорания.
| Показатель | Азот | Воздух | Водяной пар | Диоксид углерода | Кислород | Водород | Оксид углерода | Метан |
| Химическая формула | N2 | – | H2O | CO2 | O2 | H2 | CO | CH4 |
| Молекулярная масса М | 28,013 | 28,960 | 18,016 | 44,011 | 32,000 | 2,016 | 28,011 | 16,043 |
| Молярный объем VM, м3/кмоль | 22,395 | 22,398 | 22,405 | 22,262 | 22,393 | 22,425 | 22,400 | 22,38 |
| Плотность газовой фазы, кг/м3; | ||||||||
| при 0°С и 101,3 кПа ρП0 | 1,251 | 1,293 | 0,804 | 1,977 | 1,429 | 0,090 | 1,250 | 0,717 |
| при 20°С и 101,3 кПа ρП20 | 1,166 | 1,205 | 0,750 | 1,842 | 1,331 | 0,0837 | 1,165 | 0,668 |
| Плотность жидкой фазы, кг/м3, при 0 °С и 101,3 кПа ρЖо | – | – | – | – | – | – | – | 0,416 |
| Относительная плотность газа dn | 0,9675 | 1,000 | 0,6219 | 1,529 | 1,105 | 0,0695 | 0,9667 | 0,5544 |
| Удельная газовая постоянная R, Дж/(кг•К) | 296,65 | 281,53 | 452,57 | 185,26 | 259,7 | 4122,2 | 291,1 | 518,04 |
| Температура, °С, при 101,3 кПа: | ||||||||
| кипения tкиn | -195,8 | -195 | 100 | -78,5 | -183 | -253 | -192 | -161 |
| плавления tпл | -210 | -213 | 0 | -56,5 | -219 | -259 | -205 | -182,5 |
| Температура критическая tкрит, °C | -146,8 | -139,2 | 374,3 | 31,84 | -118,4 | -240,2 | -140 | -82,5 |
| Давление критическое ркр, МПа | 3,35 | 3,84 | 22,56 | 7,53 | 5,01 | 1,28 | 3,45 | 4,58 |
| Теплота плавления Qпл, кДж/кг | 25,62 | – | – | 190,26 | 13,86 | 173,40 | 33,60 | 255,80 |
| Теплота сгорания, МДж/м3: | ||||||||
| высшая Qв | – | – | – | – | – | 12,80 | 12,68 | 39,93 |
| низшая Qн | – | – | – | – | – | 10,83 | 12,68 | 35,76 |
| Теплота сгорания, МДж/кг: | ||||||||
| высшая Qв | – | – | – | – | – | 141,90 | 10,09 | 55,56 |
| низшая Qн | – | – | – | – | – | 120,10 | 10,09 | 50,08 |
| Число Воббе, МДж/м3; | ||||||||
| высшее WoB | – | – | – | – | – | 48,49 | 12,90 | 53,30 |
| низшее WoH | – | – | – | – | – | 41,03 | 12,9 | 48,23 |
| Удельная теплоемкость газа сг, кДж/(кг•°С), при О °С и: | ||||||||
| постоянном давлении ср | 1,042 | 1,008 | 1,865 | 0,819 | 0,920 | 14,238 | 1,042 | 2,171 |
| постоянном объеме сV | 0,743 | 0,718 | 1,403 | 0,630 | 0,655 | 10,097 | 0,743 | 1,655 |
| Удельная теплоемкость жидкой фазы сж, кДж/(кг•°С), при 0°С и 101,3 кПа | – | – | – | – | – | – | – | 3,461 |
| Показатель адиабаты χ, К, при 0°С и 101,3 кПа | 1,401 | 1,404 | 1,330 | 1,310 | 1,404 | 1,410 | 1,401 | 1,320 |
| Теоретически необходимое количество воздуха для горения Lт.в, м3/м3 | – | – | – | – | – | 2,38 | 2,38 | 9,52 |
| Теоретически необходимое количество кислорода для горения Lт.к, м3/м3 | – | – | – | – | – | 0,5 | 0,5 | 2,0 |
| Объем влажных продуктов сгорания, м3/м3, при α = 1; | ||||||||
| CO2 | – | – | – | – | – | – | 1,0 | 1,0 |
| H2O | – | – | – | – | – | 1,0 | – | 2,0 |
| N2 | – | – | – | – | – | 1,88 | 1,88 | 7,52 |
| Всего | – | – | – | – | – | 2,88 | 2,88 | 10,52 |
| Скрытая теплота испарения при 101,3 кПа: | ||||||||
| кДж/кг | – | – | – | – | – | – | – | 512,4 |
| кДж/л | – | |||||||
| Объем паров с 1 кг сжиженных газов при нормальных условиях Vп, м3 | – | |||||||
| Объем паров с 1 л сжиженных газов при нормальных условиях Vп, м3 | – | |||||||
| Динамическая вязкость μ: | ||||||||
| паровой фазы, 107 Н•с/м2 | 165,92 | 171,79 | 90,36 | 138,10 | 192,67 | 83,40 | 166,04 | 102,99 |
| жидкой фазы, 106 Н•с/м2 | – | 66,64 | ||||||
| Кинематическая вязкость ν, 106 м2/с | 13,55 | 13,56 | 14,80 | 7,10 | 13,73 | 93,80 | 13,55 | 14,71 |
| Растворимость газа в воде, см3/см3, при 0 °С и 101,3 кПа | 0,024 | 0,029 | – | 1,713 | 0,049 | 0,021 | 0,035 | 0,056 |
| Температура воспламенения, tBC, °C | – | 410–590 | 610–658 | 545–800 | ||||
| Жаропроизводительность tж, °C | – | 2210 | 2370 | 2045 | ||||
| Пределы воспламеняемости газов в смеси с воздухом при 0°С и 101,3 кПа, об. %: | ||||||||
| нижний | – | 4,0 | 12,5 | 5,0 | ||||
| верхний | – | 75,0 | 74,0 | 15,0 | ||||
| Содержание в смеси, об. %, с максимальной скоростью распространения пламени | – | 38,5 | 45,0 | 9,8 | ||||
| Максимальная скорость распространения пламени vmax, м/с, в трубе D=25,4 мм | – | 4,83 | 1,25 | 0,67 | ||||
| Коэффициент теплопроводности компонентов при 0°С и 101,3 кПа, Вт/(м•К): | ||||||||
| парообразных λп | 0,0243 | 0,0244 | 0,2373 | 0,0147 | 0,0247 | 0,1721 | 0,0233 | 0,0320 |
| жидких λж | – | 0,306 | ||||||
| Отношение объема газа к объему жидкости при температуре кипения и давлении 101,3 кПа | – | 580 | ||||||
| Октановое число | – | 110 | ||||||
Примечания:
1. Число Воббе — отношение теплоты сгорания газа к квадратному корню относительной плотности при стандартных условиях, характеризующее постоянство теплового потока, получаемого при сжигании газа.
2. Показатель адиабаты — отношение теплоемкостей газа соответственно при постоянном давлении и постоянном объеме.
3. Вязкость (внутреннее трение) — одно из явлений переноса, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Различают динамическую (единицы измерения: пуаз, Па*с) и кинематическую вязкости (единицы измерения: стокс, м2/с). Кинематическая вязкость может быть получена как отношение динамической вязкости к плотности вещества.
4. Жаропроизводительность — максимальная температура, которая может быть получена при полном сгорании газа в теоретически необходимом объеме сухого воздуха при температуре 0°С и отсутствии потерь тепла.