Габидуллин Б.Х.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УЧЁТА РАСХОДА КОМПРИМИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ *
Аннотация:
смоделирована система подачи природного газа в ДВС. Проанализированы зависимости коэффициента сжимаемости метана от давления при различных температурах. Получены результаты численного моделирования расходования метана
Ключевые слова:
природный газ, расход, моделирование, газобаллонный автомобиль
Метан, составляющий основную часть используемого на транспорте компримированного природного газа (КПГ), в отличие от большинства газов обладает важной особенностью: при фиксированной температуре и увеличении давления КПГ примерно до 30 МПа его плотность возрастает быстрее, чем давление [1, 2]. При нормальной температуре плотность растет быстрее всего при давлении около 15 МПа, а при снижении температуры давление, соответствующее наибольшему темпу роста плотности, также снижается. Для изучения влияния температуры окружающей среды на расход КПГ при эксплуатации ГБА было решено смоделировать систему подачи природного газа в ДВС и рассчитать теоретически, поскольку отсутствовала возможность проведения экспериментов в реальных условиях. На первом этапе при моделировании системы учёта расхода КПГ необходимо выделить в его конструкции отдельные элементы и вычислить полные теплоемкости сосредоточенных теплоемких масс, соответствующих этим элементам. В конструкции исследовательской установки выделим следующие составные элементы (рисунок 1): баллон высокого давления 1; газовый редуктор 2; топливный фильтр 3; газовые форсунки 4; ресивер 5. Все элементы системы питания являются рабочими моделями, которые созданы в системе Компас 3d в масштабе 1:1. Для упрощения расчётов вместо впускного коллектора смоделируем рессивер. Второй этап проведение расчётного моделирования программном комплексе FlowVision. На рисунке 2 видим, что при температуре Т=210К коэффициент сжимаемости Z метана изменяется в широком диапазоне: с возрастанием давления до 10 МПа коэффициент резко уменьшается, после 10 коэффициент сжимаемости пропорционально увеличивается. С увеличением температуры диапазон изменений коэффициента Z уменьшается. При моделировании системы подачи природного газа выбрали период расходования метана из этого баллона, равный двум часам. Предполагается, что этот период может соответствовать пробегу автомобиля в 150...200 км. За это время в баллоне с начальным давлением р0=19,71 МПа и температурой метана Т0=293 К, совпадающей с температурой окружающей среды, при запасе метана 8,03 кг и принятом его секундном расходе ṁ = 0,001 кг/с давление снижается до 2,23 МПа, а температура метана – до 273,5 К. В начальный период опорожнения баллона при достаточно высокой плотности метана вследствие высокой интенсивности его теплообмена с баллоном на снижение температур обечайки лейнера и его днищ влияет уменьшение температуры метана. Но в заключительный период опорожнения в силу уменьшения плотности метана интенсивность теплообмена на внутренней поверхности лейнера падает, что приводит к заметному различию температур метана и баллона.
Номер журнала Вестник науки №6 (39) том 3
Ссылка для цитирования:
Габидуллин Б.Х. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УЧЁТА РАСХОДА КОМПРИМИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОННЫХ АВТОМОБИЛЕЙ // Вестник науки №6 (39) том 3. С. 122 - 126. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4650 (дата обращения: 19.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+