Математическая модель фазового перехода сжиженного метана в криогенном баке транспортного средства
Об авторах
- 1 — д-р техн. наук профессор Российский государственный аграрный университет им. К.А. Тимирязева ▪ Scopus
- 2 — канд. воен. наук профессор Санкт-Петербургский горный университет ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus ▪ ResearcherID
- 3 — канд. техн. наук доцент Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Аннотация
В целях повышения эффективности использования транспортных средств (ТС) в горных и карьерных условиях необходимо совершенствовать составные элементы газобаллонного оборудования (криогенный бак, газовые форсунки, топливоподающие криогенные трубки и т.д.) для подачи сжиженного природного газа к двигателю, а также хранение жидкого метана в криогенном баке с продолжительным сроком эксплуатации. Для этого необходимо рассмотреть процесс тепломассообмена сжиженного природного газа в двухфазной среде «жидкость – газ» с учетом фазового перехода в замкнутом объеме рассматриваемого резервуара криогенного бака. В статье представлена модель нестационарного тепломассообмена двухфазной среды сжиженного метана в разработанном двухрезервуарном криогенном баке с использованием декартовой системы координат с дробными контрольными объемами в пространстве. Результаты экспериментальных данных подтверждают эффективность использования криогенного бака на платформе ТС, при котором пробег на сжиженным метане по сравнению со стандартными видами топлив увеличивается в три раза, срок хранения сжиженного газа в предлагаемым криогенном баке по сравнению со стандартным увеличивается в 2-2,5 раза.
Ключевые слова:
двухрезервуарный криогенный бак
теплопроводность
теплоемкость
сжиженный метан
термоизоляционный слой
внешний резервуар
внутренний резервуар
температура
давление
время
10.31897/pmi.2020.3.337
Литература
- Aslanyan G.S., Ivanov P.P., Munvez S.S. The program for calculating the composition, thermodynamic and transport properties of multicomponent chemically reacting heterogeneous systems. Preprint IVTAN. N 2-374. Мoscow: IVTAN, 1994, p. 54 (in Russian).
- Afanasev A.S., Khakimov R.T., Zagorskii S.M. The effect of diesel use on exhaust smoke. Tekhniko-tekhnologicheskie problemy servisa. 2014. N 2 (28), p. 56-58 (in Russian).
- Afanasev A.S., Khakimov R.T., Zagorskii S.M. Substantiation of environmental safety assessment regimes for diesel vehicles. Vestnik Tadzhikskogo tekhnologicheskogo universiteta. 2015. N 3 (31), p. 225-227 (in Russian).
- Gorskii V.V., Nosatenko P.Ya. Mathematical modeling of heat and mass transfer processes during aerothermochemical destruction of silica-based composite heat-shielding materials. Мoscow: Nauchnyi mir, 2008, p. 256 (in Russian).
- Didmanidze O.N., Afanasev A.S., Khakimov R.T. Research of heat generation indicators of gas engines. Zapiski Gornogo instituta. 2018. Vol. 229, p. 50-55. DOI: 10.25515/PMI.2018.1.50 (in Russian).
- Didmanidze O.N., Ivanov S.A., Kozlov S.V. New generation car power plants. Privodnaya tekhnika. 2014. N 4, p. 36-53 (in Russian).
- Dolganov K.E., Lisoval A.A., Kolesnik Yu.I. Power and regulation system for conversion of diesel engines into gas diesel engines. Dvigatelestroenie. 1995. N 2, p. 6-10 (in Russian).
- Dulnev G.N., Tikhonov S.V. Fundamentals of heat and mass transfer theory. St. Petersburg: SPbGU ITMO, 2010, p. 93 (in Russian).
- Zhou D., Kasas-Baskes Kh., Lebon Dzh. Extended irreversible thermodynamics. Мoscow-Izhevsk: NITs «Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika», Institut kompyuternykh issledovanii, 2006, p. 528 (in Russian).
- Zaichenko V.M., Maikov I.L. Carbon Matrix Pyrolysis. Мoscow: OOO «Izdatelskii dom Nedra», 2014, p. 235 (in Russian).
- Kudinov I.V., Kudinov V.A., Eremin A.V., Kolosenkov S.V. Mathematical modeling of hydrodynamics and heat transfer in moving fluids. St. Petersburg: Lan, 2015, p. 208 (in Russian).
- Rusinov R.V. Engines of cars and tractors. Device and calculation of engine systems. St. Petersburg: SPbGTU, 1998, p. 120 (in Russian).
- Khakimov R.T. Mathematical modeling of a two-phase medium of elements of a fuel-supply system of gas equipment of automotive tractor equipment. Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. N 3 (52), p. 220-226 (in Russian).
- Tsoi P.V. Systemic methods for calculating boundary-value problems of heat and mass transfer. Мoscow: Izd-vo MEI, 2005, p. 568 (in Russian).
- Shashkov A.G., Bubnov V.A., Yanovskii S.Yu. Wave phenomena of thermal conductivity. System-structural approach. Мoscow: Editorial, URSS, 2004, p. 296 (in Russian).
- Maples John D., Moore Jr. James S., Patterson Philip D., Schaper Vincent D. Alternative Fuels for U.S. Transportation; A1F06. Commitee of Alternative Transportation Fuels, 2000, p. 15.
- Kagan L., Valiev D., Liberman M., Gamezo V., Oran E., Sivashinsky G. Effects of hydraulic resistance and heat losses on deflagration-to-detonation transition. Deflagrative and detonative combustion. Мoscow: TORUS PRESS, 2010, р. 157-168.
- Larbi S. Heat and mass transfer with interaction effects analysis between an external flow and a capillary porous body. Inter-national Review of Mechanical Engineering. 2008. Vol. 2. N 5, p. 797-802.
- Liss W.E., Thrasher W.H. Natural Gas as a Stationary and Vehicular Fuel. SAE Technical Paper. 1991. N 912364. DOI: 10.4271/912364
- Litvinenko V. The Role of Hydrocarbons in the Global Energy Agenda: The Focus on Liquefied Natural Gas. Resources. 2020. Vol. 9. N 5, p. 59-81.
- Lee W., Baik Doo-Sung, Rogers T., Petersen P. Study on Performance and Exhaust Gas Characteristics of Directly Injected CNG Engine. International Journal of Bio-Science and Bio-Technology. 2014. Vol. 6. N 2, p. 179-186.
- Khakimov R., Shirokov S., Zykin A., Vetrova E. Strategic assessment aspect of vehicles' technical condition influence upon the ecosystem in regions. Transportation Research Procedia. 2017. Vol. 20, p. 295-300.
- Weaver С.S., Turner S.H. Dual Fuel Natural Gas.Diesel Engines: Technology, Performance, and Emissions. SAE Technical Paper. 1994. N 940548. DOI: 10.4271/940548
- Yankov G.G. Mathematical Model and 3D Numerical Simulation of Heat and Mass Transfer in Metal-hydride Reactors. Proceedings of Taiwan-Russia Joint Symposium on Hydrogen & Fuel Cell Technology Application. Taiwan Institute of Economic Research, 2008, p. 362-375.
Похожие статьи
К вопросу об эволюции зон деформации в условиях платформы на примере Кунгурской Ледяной пещеры (Предуралье)
2020 Н. В. Лаврова
Обоснование вскрытия и подготовки модульного шахтоучастка при комбинированном способе добычи угля в Кузбассе на примере ШУ «Байкаимская»
2020 Р. И. Шишков, В. А. Федорин
Глубинное строение и геодинамические условия гранитоидного магматизма Востока России
2020 В. И. Алексеев