Портативний калориметр для вимірювання теплотворної здатності природного газу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2021.241253

Ключові слова:

ізопериболічний калориметр; теплотворна здатність природного газу; невизначеність; похибка; система автоматизованого керування

Анотація

Анотація

Актуальним питанням є оцінка якості природного газу під час його транспортування, розподілу, постачання, зберігання та споживання, а також розробка пристроїв для вимірювань теплотворної здатності. Проведено критичний аналіз конструкцій калориметрів для вимірювання теплотворної здатності природного газу. Встановлено, що найбільш поширеними методами визначення теплотворної здатності природного газу є: прямий, із використанням калориметрів; непрямий, за допомогою газових хроматографів; опосередкований, на основі кореляційних залежностей. Обґрунтовано переваги калориметрів, у яких використовується ізопериболічний принцип вимірювання теплотворної здатності, для оперативного контролю якості природного газу безпосередньо в умовах споживачів. Розроблено конструкцію портативного калориметра, який містить термостатовану оболонку, калориметричну ємність, елемент Пельтьє з резервуаром, циркуляційний насос, газовий пальник, системи термостатування, дозованої подачі природного газу та повітря, запалювання горючої суміші, давачі, аналізатор продуктів згоряння і блок керування та вимірювання. Оптимізовано геометричні розміри калориметричної ємності, вибрано матеріали та технології виготовлення деталей. Проведено метрологічний аналіз портативного калориметра. Розроблено методику вимірювання теплотворної здатності природного газу безпосередньо в умовах побутових споживачів та транспортних підприємств. Результати тестування прототипу калориметра в лабораторних умовах підтвердили його високі метрологічні характеристики, а відхилення результату вимірювання теплотворної здатності природного газу від визначеної з використанням газового хроматографа становило 0.6%.

Посилання

Petryshyn I.S., Bas O.A., Prysyazhnyuk L.O. Shliakhy vidtvorennia i peredavannia odynyts teploty zghoriannia ta hustyny pryrodnoho hazu v Ukraini [Ways of reproduction and transfer of the natural gas combustion heat and density units in Ukraine]. Ukrainian Metrological Journal, 2018, no. 4, рр. 14‒24 (in Ukrainian). doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2018.155674

Ulbig P., Hoburg D. Determination of the calorific value of natural gas by different methods. Thermochimica Acta, 2002, vol. 382, no. 1‒2, pp. 27–35. doi: https://doi.org/10.1016/S0040-6031(01)00732-8

Petryshyn I., Prysyazhnyuk L., Bas O. Direct Acting Natural Gas Calorimeter. Metrology and Instruments, 2017, no. 4, pp. 8‒16.

Haloua F., Ponsard J.-N., Lartigue G., Hay B., Villermaux C., Foulon E., Zaréa M. Thermal behaviour modelling of a reference calorimeter for natural gas. International Journal of Thermal Sciences, 2012, vol. 55, pp. 40-47. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.12.014

Dale A., Lythall C., Aucott J., Sayer C. High precision calorimetry to determine the enthalpy of combustion of methane, Thermochimica Acta, 2002, vol. 382, no. 1‒2, pp. 47‒54. doi: https://doi.org/10.1016/S0040-6031(01)00735-3

Rossini F.D. The heats of combustion of methane and carbon monoxide. Bureau of Standards, Journal of Research, 1931, vol. 6, pp. 37‒49. Available at: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/6/jresv6n1p37_A2b.pdf

Schley P., Beck M., Uhrig M. et al. Measurements of the Calorific Value of Methane with the New GERG Reference Calorimeter. Int J Thermophys, 2010, vol. 31, pp. 665‒679. doi: https://doi.org/10.1007/s10765-010-0714-z

Hemminger W., Höhne G. Calorimetry – Fundamentals and Practice. Verlag Chemie, Weinheim, Deerfield Beach/Florida, Basel, 1984. 310 p.

Shatskyi I.P., Makoviichuk M.V. Analysis of the limiting state of cylindrical shells with cracks with regard for the contact of crack lips. Strength of Materials, 2009, vol. 41, no. 5, pp. 560–565.

Shatskyi I., Popadyuk I., Velychkovych A. Hysteretic Properties of Shell Dampers. Dynamical Systems in Applications. DSTA 2017. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, 2018, vol. 249, pp. 343‒350. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-96601-4_31

Tatsiy R.M., Pazen O.Y., Vovk S.Y., Ropyak L.Y., Pryhorovska T.O. Numerical study on heat transfer in multilayered structures of main geometric forms made of different materials. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 2019, vol. 13, no. 2, pp. 36‒55. doi: https://doi.org/10.24874/JSSCM.2019.13.02.04

Velychkovych A.S., Andrusyak A.V., Pryhorovska T.O., Ropyak L.Y. Analytical model of oil pipeline overground transitions, laid in mountain areas. Oil and Gas Science and Technology, 2019, vol. 74, art. no. 65. doi: https://doi.org/10.2516/ogst/2019039

Velychkovych A., Petryk I., Ropyak L. Analytical Study of Operational Properties of a Plate Shock Absorber of a Sucker-Rod String. Shock and Vibration, 2020, vol. 2020, art. ID 3292713. doi: https://doi.org/10.1155/2020/3292713

Kostyk K., Hatala M., Kostyk V., Ivanov V., Pavlenko I., Duplakova D. Simulation of Diffusion Processes in Chemical and Thermal Processing of Machine Parts. Processes, 2021, vol. 9, no. 4, art. no. 698, doi: https://doi.org/10.3390/pr9040698

Ivanov O., Prysyazhnyuk P., Lutsak D., Matviienkiv O., Aulin V. Improvement of Abrasion Resistance of Production Equipment Wear Parts by Hardfacing with Flux-Cored Wires Containing Boron Carbide/Metal Powder Reaction Mixtures. Management Systems in Production Engineering, 2020, vol. 28, issue 3, pp. 178‒183. doi: https://doi.org/10.2478/mspe-2020-0026

Pashechko M.I., Shyrokov V.V., Duryahina Z.A., Vasyliv Kh.B. Structure and Corrosion-Mechanical Properties of the Surface Layers of Steels after Laser Alloying. Materials Science, 2003, vol. 39, no. 1, pp. 108‒117. doi: https://doi.org/10.1023/A:1026134714719

Ropyak L.Ya., Pryhorovska T.O., Levchuk K.H. Analysis of Materials and Modern Technologies for PDC Drill Bit Manufacturing. Progress in Physics of Metals, 2020, vol. 21, issue 2, pp. 274‒301. doi: https://doi.org/10.15407/ufm.21.02.274

Onysko O., Kopei V., Panchuk V., Medvid I., Lukan T. Analytical Study of Kinematic Rake Angles of Cutting Edge of Lathe Tool for Tapered Thread Manufacturing. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2020, pp. 236-245. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-40724-7_24

Pryhorovska T., Ropyak L. Machining Error Influnce on Stress State of Conical Thread Joint Details. Proceedings of 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL), 2019, art. no. 9019544, pp. 493‒497. doi: https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019544

Yakovenko I., Permyakov A., Prihodko O., Basova Y., Ivanova M. Structural Optimization of Technological Layout of Modular Machine Tools. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2020, pp. 352‒363. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-40724-7_36

Neyezhmakov P., Narodnytskyi G. New approaches to accounting petroleum and petroleum products in Ukraine. Ukrainian Metrological Journal, 2019, no. 2, pp. 64‒68. doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2019.174248

Serediuk O.Ye., Vynnychuk A.H., Klochko N.B. Evaluation of Measurement Uncertainty for Calibration the Domestic Gas Meters. Proceedings of the International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL), 2019, art. no. 9019454, pp. 679‒682. doi: https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019454

Kryzhanivskyi Y., Kryshtopa S., Melnyk V., Dolishnii B., Hnyp M. Alternative fuels in internal combustion engines. ICCPT 2019: Current Problems of Transport: Proceedings of the 1st International Scientific Conference. Ternopil, Ukraine, 2019, pp. 185‒194. doi: http://doi.org/10.5281/zenodo.3387544

Kuz M., Zamikhovskyi L., Shulha V. Technical aspects of natural gas energy metering implementation. Ukrainian Metrological Journal, 2021, no. 1, рр. 21‒25. doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2021.228205

Опубліковано

2021-09-29

Номер

Розділ

Статті