Учебники 80257

Определяя значения давления инверсии при температуре наружного воздуха Т1 и при температуре природного газа, охлажденного хладоносителем Т 2 , получили необходимые конечные давления Р1 и Р2 для базовой схемы и для предлагаемой.

В результате, для определения давления инверсии природного газа была получена математическая зависимость (с доверительной вероятно-

стью 0,97):

го воздуха, при котором реализуется предлагаемый метод; - к.п.д. теплообменного оборудования.

Проведенный расчет модернизированной цистерны на прочность в зависимости от гидростатического давления СПГ и хладоносителя позволил определить толщину стенки сосуда, при которой приложенная нагрузка не вызывает напряжений, превышающих максимально допустимые. Расчет был проведен для внутренней оболочки для хранения СПГ, для промежуточной оболочки и для наружной оболочки. В результате были получены зависимости толщины стенки от напряжения в сосуде цистерны: - для внутренней оболочки:

В четвертой главе представлены результаты вычислительного эксперимента по определению основных параметров хладоносителя и природного газа в цикле производства и транспортировки потребителям.

Считая, что все тепло, воспринятое СПГ, отведено от хладоносителя, то есть процесс теплообмена проходит без потерь, конечная температура хладоносителя будет равна температуре кипения СПГ:

Тн

11

Таким образом, конечная температура хладоносителя является функцией:

Решаем полученное уравнение с помощью итерационного метода Ньютона. Аналогично приведенному алгоритму, была определена температура охлаждаемого природного газа. Приведенная математическая модель успешно реализуется средствами вычислительной техники в соответствии с программным обеспечением, разработанным соискателем и приведенным в приложении к настоящей диссертационной работе. Результаты численного эксперимента приведены на графиках (рисунки 4÷6).

Рисунок 4. К определению давления инверсии природного газа pСПГИНВ F( mхлад , ,Тн )

Рисунок 5. К определению температуры охлажденного хладоносителя

12

Рисунок 6. К определению температуры природного газа, подаваемого на сжижение

ТПГ F(mхлад, ,Тн)

Обобщенная теоретическая зависимость (с коэффициентом корреляции 0,93), устанавливающая взаимосвязь между температурными режимами эксплуатации и количеством необходимого хладоносителя, имеет вид:

В пятой главе приводятся численные значения энергоэкономического эффекта от внедрения научных результатов в инженерную практику.

Так как температура природного газа, охлажденного хладоносителем, может быть различна в зависимости от соотношения массы хладоносителя в расчете на 1 кг СПГ, был произведен расчет для нескольких соотношений и получена графическая зависимость для определения количества сэкономленной удельной электроэнергии Э f М ХЛАД .

Границе эффективности предлагаемого метода будет соответствовать максимальная удаленность газоснабжаемого населенного пункта от завода по сжижению при заданной массе хладоносителя на один кг СПГ, при котором суммарные дополнительные затраты будут равны нулю.

Тогда удаленность населенного пункта от завода по сжижению будет определяться по формуле:

руб./МВт∙ч.

13

Чистый дисконтированный доход от применения предлагаемого способа составитЧДД 3731721 руб.Энергоэкономический эффект обеспечива-

ется за счет: применения предлагаемой конструкции криогенной цистерны (составляет 12,9%); реализации предлагаемого способа транспортировки СПГ и экономии электроэнергии за счет уменьшения мощности компрессора, которая (в пересчете на 1 кг природного газа) составляет

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования системы автономного газоснабжения потребителей, удаленных от опорных пунктов газоэнергоснабжения на базе сжиженного природного газа. На основании результатов проведенных теоретических исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Обоснована целесообразность использования сжиженного природного газа, как наиболее экономичного и технически совершенного энергоносителя в автономных системах газоснабжения потребителей, удаленных от магистральных газопроводов сетевого природного газа.

2. Разработана математическая модель обоснования основных параметров новой конструкции цистерны, произведен расчет температурных режимов перевозимых в цистерне сжиженного природного газа и хладоносителя на каждом этапе транспортировки и определены оптимальные соотношения количества хладоносителя и СПГ.

14

3. Получена обобщенная теоретическая зависимость, устанавливающая взаимосвязь между расходом топлива автомобильного транспортного средства и массой транспортируемого хладоносителя.

4. Получена теоретическая зависимость, позволяющая определить необходимое давление инверсии (конечное давление) в зависимости от различной степени предварительного нагрева природного газа.

5. Получена теоретическая зависимость, характеризующая границу эффективности предлагаемого способа доставки СПГ и позволяющая определить максимальную удаленность газоэнергоснабжаемого агропромышленного объекта от магистрального газопровода. Расчет экономической эффективности реализации предлагаемого способа топливоснабжения потребителей на базе СПГ с базовым вариантом транспортировки сжиженного природного газа показал, что средняя величина экономии электрической энергии за счет уменьшения мощности компрессора (в пересчете на 1 кг природ-

6. На базе математической модели нахождения оптимального местоположения завода по производству СПГ разработана программа для ЭВМ «Определение оптимального местоположения завода по сжижению природного газа» (свидетельство № 2013610839 зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 9.01.2013), комплексно учитывающая следующие факторы: местоположение и нагрузку потребителей газового топлива, расположение трассы существующего газопровода и наличие дорог.

7. Предложен способ транспортировки сжиженного природного газа для газоснабжения агропромышленных, коммунальных и сельскохозяйственных потребителей, позволяющий значительно повысить уровень инженерного сервиса, расширить функциональные возможности установок СПГ без дополнительных затрат энергии. Особенностью предлагаемого способа транспортировки сжиженного природного газа потребителям является то, что полезный холодильный потенциал регазифицируемого СПГ используется для предварительного охлаждения природного газа перед сжижением, что позволяет уменьшить мощность компрессора.

8. Разработана новая конструкция цистерны для транспортировки СПГ с дополнительной полостью для перевозки хладоносителя. Новые технические решения защищены свидетельством на полезную модель №115309. Контейнер-цистерна осуществляет прием, хранение, выдачу и транспортировку сжиженного природного газа различными видами транспорта и может быть использована в схемах доставки сжиженного природного газа от пунктов сжижения до конечных потребителей. Основным отличием от существующих аналогов является то, что полезный объем внутреннего сосуда используется для перевозки газа в жидкой фазе, при доставке его до потребителя, и для транспортировки хладоносителя, используемого в цикле

15

сжижения природного газа, в полости между наружной и дополнительной оболочками при криогенных температурах от пункта регазификации до пунктов сжижения.

9. Полученные рекомендации согласуются с результатами исследований других авторов, опубликованных в справочной и технической литературе, и, вместе с тем, более адекватно отражают особенности функционирования автономных систем топливоснабжения с учетом многообразия системообразующих связей и факторов. На основе предложенных расчетных методик разработаны технические решения, вошедшие в стандарт СТО 03321549- 020-2012.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК

1.Фролов, В.О.Сравнение вариантов систем газоснабжения потребителей / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2010. – №4 (51). – Вып. 3. – С. 128-133. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 3 с.)

2.Фролов, В.О. Технико-экономический анализ вариантов снабжения потребителей сжиженным природным газом/О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Научный вестник Воронежского ГАСУ.– 2011. – №3 (23). – С. 49-55. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 3 с.)

3.Фролов, В.О. Разработка мероприятий по снабжению потребителей сжиженным природным газом/О.Н. Медведева, В.О.Фролов// Вестник ВолгГАСУ. – 2011. – № 23(42). – С. 134-139. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 3 с.)

4.Фролов, В.О. Разработка схемы транспортировки природного газа

/О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Вестник МГСУ. – 2011. – №7. – С. 520-524. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

5.Фролов, В.О. Разработка конструкции автомобильной цистерны для доставки сжиженного природного газа / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2012. – №3. – С. 108-114. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

URL: http://www.ogbus.ru/authors/Medvedeva/Medvedeva_1.pdf

6.Фролов, В.О. Определение основных параметров хладоносителя и природного газа в цикле производства СПГ/О.Н. Медведева, В.О.Фролов // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2013. – №2 (70). – Вып. 1. – С. 116-121. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 3 с.)

16

Патент

7. Свидетельство на полезную модель №115309. Цистерна для транспортировки сжиженного природного газа / О.Н. Медведева, В.О. Фролов: приоритет полезной модели 21.07.2011, зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 27.04.2012. Срок действия патента до 21.07.2021.

Статьи в других изданиях

8.Фролов, В.О. Поиск оптимального решения по централизации систем газоснабжения / О.Н. Медведева, В.О.Фролов // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых. Мероприятие 292, аккредитованное по программе У.М.Н.И.К. – Саратов: СГТУ, 2009. – С. 173-177. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

9.Фролов, В.О. Газоснабжение сжиженным природным газом / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Наука и современность 2010: сб. материалов 1-й Междунар. науч.-практ. конф.: в 3 ч. – Новосибирск: Центр развития научного сотрудничества, 2010. – Ч. 2. – С. 105-109. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

10.Фролов, В.О. К вопросу целесообразности использования сжиженного природного газа в качестве топлива / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Социально-экономические проблемы жилищного строительства и пути их решения в период выхода из кризиса: материалы Междунар. науч.- практ. симпозиума. – Саратов: СГТУ, 2010. – С. 108-112. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

11.Фролов, В.О. Обоснование размеров централизации систем газоснабжения / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Молодежь и 21 век: материалы 2-й Междунар. молодеж. науч. конф. – Курск: КГТУ, 2010. – С. 162-164. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 1 с.)

12.Фролов, В.О. Альтернативное решение проблемы снабжения потребителей природным газом / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Теплогазоснабжение: состояние, проблемы, перспективы: материалы Всерос. науч.- практ. конф. – Оренбург: ОГУ, 2011. – С. 117-120. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 1 с.)

13.Фролов, В.О. Моделирование систем снабжения потребителей сжиженным природным газом / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Ресурсоэнергоэффективные технологии в строительном комплексе региона : материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Саратов: СГТУ, 2011. – С. 59-62. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 1 с.)

14.Фролов, В.О. Оптимальная централизация систем газоснабжения на базе сжиженного природного газа / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Нефть и газ Западной Сибири: материалы Междунар. науч.-техн. конф.:

в2 т. – Тюмень: ТИИ-ТюмГНГУ, 2011. – Т. 2. – С. 60-64. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 2 с.)

17

15.Фролов, В.О. Экономико-математическая модель оптимального функционирования газораспределительной системы / В.О. Фролов // Математические методы в технике и технологиях: тр. 24-й Междунар. науч.- техн. конф. – Пенза: ПГТА, 2011. – С. 16-17. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 1 с.)

16.Фролов, В.О. Повышение эффективности снабжения потребителей природным и сжиженным газом / О.Н. Медведева, В.О. Фролов // Казанская наука. – 2010. – №9 – Вып.1. – С. 173-178. (количество страниц, выполненных лично соискателем - 3 с.).

Фролов Владимир Олегович

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АВТОНОМНОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

НА БАЗЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА

ООО «Издательский Дом «Райт-Экспо» 410031, Саратов, Волжская ул., 28 Отпечатано в ООО «ИД «Райт-Экспо»

410031, Саратов, Волжская ул., 28, тел. (8452) 90-24-90

18