CC BY
37ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ, В ЗИМНИЙ ПРОМЕЖУТОК ВРЕМЕНИ Коваль И.А.1, Курманов А.К.2
1Коваль Игорь Андреевич - магистрант: 2Курманов Аяп Конлямжаевич - доктор технических наук, профессор, кафедра машиностроения, инженерно-технический факультет, Костанайский государственный университет им. Ахмета Байтурсынова, г. Костанай, Республика Казахстан
Аннотация: принимая за основу исследования функционирования газобаллонных автомобилей в осенне-зимний промежуток времени представлены методы по поддержке установленного давления сжиженного углеводородного газа в топливно-газовых баллонах автомобилей. Проведен анализ и оценивание воздействия совокупности методов на уровень функционирования транспортной системы и на работу газобаллонных транспортных средств.
Ключевые слова: сжиженные углеводородные газы, экологически чистое топливо, пропан-бутановая смесь, испарение газа, газобаллонные автомобили, газобаллонное оборудование, совокупность технических методов, полимерный трубчатый нагреватель, пассажироперевозки.
Имеющийся спрос в Республике Казахстан на экологически чистые топлива в большинстве своем объясняется вниманием общественности к экологическим проблемам современности и ростом цен на нефть и ее продукты. Будучи газодобывающей и нефтедобывающей страной, РК имеет достаточную ресурсно-сырьевую базу для использования и увеличения производства сжиженных углеводородных газов (СУГ) нефтяного происхождения, таких как сжиженный пропан, бутан или пропан-бутановый газ [1]. Такой вид топлива, как СУГ успешно конкурирует с бензином и дизелем.
Транспортные средства, при их переоборудовании на СУГ, не имеют глобальных изменений конструкций. Двигатели таких авто, работают полноценно как на газу, так и на бензине. Следует вынести на обозрение недостатки сжиженных углеводородных газов: незначительное уменьшение мощности двигателя авто, переменность состава и теплоты сгорания при естественном испарении, трудности функционирования газобаллонных авто (ГБА) зимой, возникновение внештатных ситуаций при некачественной установке газобаллонного оборудования (ГБО)
Применение как топливной смеси для автомобильных двигателей пропан-бутана, предоставляет шанс повысить результативность использования транспортных средств из-за снижения числа вредных выбросов и сокращения расходов на горючее. Помимо этого, работа ДВС на сжиженном углеводородном газе дает возможность уменьшить износ двигателя, увеличить пробег между техническим обслуживанием (ТО), а именно, заменами масла, увеличением срока работы деталей системы впрыска и свечей зажигания [2]. В странах с развитой инфраструктурой, к которым стоит отнести страны Таможенного союза, а именно Россию, Казахстан и Беларусь, использование сжиженной пропан-бутановой смеси на автомобильном транспорте и её применение в качестве моторного топлива не редкое явление. Перспектива развития внедрения ГБО, функционирующего на СУГ, очевидна.
Как уже и было отмечено, имеются трудности обеспечения работоспособности транспортных средств на газовом топливе в условиях умеренно-холодного и холодного климата, особенно при минусовых температурах. Контроль и системное
наблюдение над работой системы впрыска газовой смеси в условиях функционирования ГБО на территории города в северном Казахстане, где проводился анализ, позволил установить ряд причин уменьшения его работоспособности. Основное количество причин возникает вследствие уменьшения давления смеси в газовом баллоне и этот ряд причин обуславливается следующим:
1) скудное качество пропан-бутановой смеси, сказывающееся на сжатии газов;
2) температура газа или газовой смеси.
Давление меняется, если на нее действует два фактора - температура и объем газа. Равномерное давление достигается при равномерном воздействии температуры и количества газовой смеси в сосуде. Меняя один из факторов, происходит изменение давления газовой смеси. Температура газа нагревается - давление увеличивается и наоборот. Количество газа уменьшается - давление уменьшается и наоборот.
Установлено, что при подаче сжиженного углеводородного топлива через специальные форсунки для беспрерывной работы двигателя на ГБО необходимо создать и поддерживать минимальное избыточное давление паров газа в баллоне в пределах от 1,2 до 1,6 МПа [3]. В зависимости от вида используемого газового топлива (пропан, бутан, метан, пропан-бутановая смесь) требования к впускной системе двигателя на газу должны соблюдаться несмотря на температуру(как температуру смеси, так и температуру окр. воздуха).
Принимая во внимание длительность минусовых температур в областях с умеренно-холодным и холодным климатом, применение газобаллонного оборудования на сжиженном углеводородном газе становится проблематичным и появляется явное уменьшение работоспособности транспортных средств на газу, приводящие к применению бензина как основного горючего для ДВС, что влечет за собой увеличение числа вредоносных выбросов, уменьшение показателей работы двигателя и повышение затрат на горючее в следствии применения бензина. Данный факт приводит не только к ухудшению экологических и финансовых показателей работы ТС, но и к повышению времени простоя газобаллонного автомобиля по техническим неисправностям. В случае если ГБА задействован в организации транспортировок и перевозок, в таком случае, это может послужить причиной срыва транспортного процесса [14].
Совокупность технических методов по поддержке установленного давления СУГ В газоВом баллоне автомобиля
Устройство для посЮержки давления СУГ В газоВом баллоне автомобиля ГазоВый баллон автомобиля, с дополнительным флшцеЬым фитингом Теплоизоляция газойога баллона атомобиля с дополнительным флащем
Полимершй трубчатый ногреВапельный элемент Схема отключения устройства для поддержки дадления СУГ при Выработке газо из баллона и при Млении Выше нормы Совокупность креплвшй полимерного трубчтюго нагревателя к дополнительному фланцеВому фитингу баллоно
Рис. 1. Совокупность технических методов по поддержке установленного давления газа
в баллоне автомобиля
Увеличение надежности эксплуатации ГБА при минусовых температурах возможно получить двумя методами:
1) использовать как топливо в зимний промежуток времени пропан автомобильный (на данный момент не является возможным ввиду отсутствия или редкого присутствия на АГЗС);
2) внедрять и пользоваться рассчитанными методами для поддержания давления газа в газовых баллонах транспортных средств.
Принимая за основу изложенное, возникает потребность в совокупности методов, позволяющих использовать газобаллонные автомобили на сжиженном углеводородном топливе холодное время года
Испарение сжиженного углеводородного газа, в частности пропан-бутана, представляет собой довольно сложный физический процесс где, интенсивность испарения очень сильно зависит от температуры, чем она больше - тем процесс интенсивнее и наоборот [11], [13]. Применение испарительных установок для сжиженных газов обосновано техническими требованиями при газоснабжении с достаточно большим потреблением пропан-бутана и экономически целесообразно с точки зрения рациональных инвестиций.
В основе классификации испарительных установок лежит тип используемого теплоносителя. По данному признаку выделяют следующие разновидности испарителей: жидкостные (испарение при помощи охлаждающей жидкости); электрические (электронагревательный контур, трубчатый электронагреватель); прямого действия (Direct Fired); атмосферные.
Рассмотрим полимерный трубчатый нагревательный элемент, наибольшим образом подходящий для расчетов и экспериментальных исследований. По сути, это электронагревательный прибор в виде металлической трубки, заполненной теплопроводящим электрическим изолятором [10]. Не нуждается в необходимости регулирования температуры электроникой. Строение и материалы элемента таковы, что, нагреватель никогда не может превысить определенную температуру в любой точке и не требует защиты от перегрева. Вышесказанные тезисы демонстрируют его саморегулирующиеся и само ограничивающиеся функции [4].
1- оболочка, 2 — спираль, 3 — наполнитель, 4 — контактный стержень, 5 — герметизирующий материал, 6 —изолятор, 7 —контактные шайбы и гайка, В - диаметр оболочки, L — развернутая длина трубы, 1а — активная длина (1а=Ь-21к), 4 - номинальная длина контактных стержней в заделке
Рис. 2. Схема полимерного трубчатого нагревателя
В зимний промежуток времени использование полимерного трубчатого нагревательного элемента, являющегося частью тех. методов для поддержки установленного давления газа в баллоне, является более оптимальным для испарения газовой смеси. Данный тип нагревателя после термического отжига трубки может быть деформирован в любую форму, будучи не нагретым [5].
Элементы совокупности технических методов по поддержке установленного давления СУГ в газовом баллоне авто продемонстрированы на рисунке 3.
Рис. 3. Совокупность технических методов по поддержке установленного давления СУГ
в газовом баллоне автомобиля
Сочетание способов и методов по поддержке нормированного давления сжиженного углеводородного газа воздействует на функционирование транспортных средств на СУГ[6]. Для оценки работы ГБА необходимо было вычислить работоспособность ГБА в промежуток времени зимне-осеннего периода при совокупности технических методов по поддержке установленного давления СУГ в баллоне. Функционал газобаллонных ТС рассчитан на автомобилях типа ГАЗ 3221, осуществляющих деятельность, с совокупностью тех. методов и без них, при работе в условиях населенного пункта, находящегося в зоне умеренно-холодного и холодного климата. Экспериментальные работы рассчитывались сроком продолжительностью пять месяцев (осенне-зимний период). Принимая за основу вычисления, определено, что для исследуемой группы ТС, уменьшение затрат на горючее при применении совокупности методов по поддержке установленного давления СУГ является существенным и целесообразным, для начала его практической реализации.
Расходы доп. установки на ГБА совокупности технических методов по поддержке установленного давления газа в автомобильном газовом баллоне представлены в таблице 1.
Таблица 1. Затраты на дооборудование ГБА (ГАЗ-3221) совокупностью технических методов по поддержке установленного давления СУГ в газовом баллоне
№ Затраты Цена, KZT
1 Полимерный трубчатый нагревательный элемент в совокупности с креплением (муфты, фланцевые фитинги) 6700
2 Газовый баллон автомобиля, с дополнительным фланцевым фитингом для установки полимерного трубчатого нагревателя (без учета уже имеющегося баллона) 3300
4 Теплоизоляция, её крепление 2000
3 Датчиком давления газа со схемой защиты 3000
5 Дооборудование одного ГБА 4000
Итого 19000
Реализация транзитного и экспортного потенциала Казахстана, а также поддержание экономического роста требуют от транспортно-логистической системы высокой интеграции в ключевые международные транспортные коридоры, в том числе и для влияния на распределение грузопотоков, высокой скорости, своевременности, доступности и надежности перевозки, а также удобства пользования транспортными услугами. Функциональная работа газобаллонных автомобилей и следовательно прогресс производства определяют доступ к безопасным и качественным услугам транспорта, устанавливающего эффективность работы и развития производства, бизнеса и социальной сферы. В связи с этим роль транспортной системы в социально-экономическом развитии страны определяется уровнем развития, а также стоимостью и качеством уровня транспортного обслуживания [7], [8].
Рис. 4. Воздействие совокупности технических методов по поддержке установленного давления СУГ в газовом баллоне на работоспособность автомобилей использующих
газомоторное топливо
Повышение экономического роста требует опережающего развития услуг транспорта для удовлетворения растущего спроса на перевозки при увеличивающемся объеме произведенных товаров Тариф по пассажироперевозкам является окончательной стоимостью услуг автотранспорта. Согласно Государственной программе развития и интеграции инфраструктуры транспортной системы Республики Казахстан, цена перевозок ограничивает возможности для перемещения населения с низкими заработками, а иной раз и вовсе, делает их недоступными. Развитие инфраструктуры пассажирских перевозок позволит увеличить регулярность сообщений и, тем самым, повысит мобильность населения, что очень важно для развития регионов Республики [7]. Стоимостные характеристики перевозок добавляются к расходам на производство, воздействуют на конкурентоспособность продукта, область его экспорта и в конечном итоге отражаются на конечной цене. Уменьшение цены на пассажироперевозки, смягчающим образом сказывающееся на вышеизложенные ограничения, имеет огромное экономическое значение и социальное значение [9].
В условиях городов с миллионным количеством автомобилей использование газа в качестве топлива позволяет значительно снизить загрязнение окружающей среды. ГБА влияет на снижение вредного воздействия транспорта на окружающую среду, тем самым определяет качественные характеристики уровня транспортного обслуживания. В странах Таможенного союза на решение этой проблемы направлено создание и поэтапное внедрение отдельных экологических программ, стимулирующих перевод двигателей с бензина на газ. Переход на использование газа - это решение глобальной экологической проблемы.
Значимость применения совокупности технических методов по поддержке установленного давления СУГ в газовом баллоне, в рамках социально -экономического развития страны, довольно важна, в связи с тем, что автотранспорт является одним из основных секторов, влияющих на все компоненты экономики и социума.
Таким образом, проведя анализ технических, экономических, и экологических составляющих использования СУГ мы видим, что использование газобаллонных транспортных средств на газовой смеси является более перспективным, экологичным и доступным для использования не только в теплое время года в областях и регионах с теплым климатом, но и в зимний промежуток времени в умеренно-холодном и холодного климате при минусовых температурах.
Исходя из изложенного материала, можно сделать следующие выводы:
1. Совокупность технических методов по поддержке установленного давления СУГ в газовом баллоне оказывает значительное влияние на работоспособность ГБА и уровень транспортного обслуживания, уменьшая расходы на топливо.
2. Использование рассматриваемых методов является существенным и целесообразным, для начала его практической реализации, увеличивая работоспособность ГБА и его эксплуатации, в частности в зимний промежуток времени.
Список литературы /References
1 Захарова Т.В. Служат ли минеральные ресурсы фактором экономического роста? / Т.В. Захарова // ЭКО, 2002.
2 Певнев Н.Г.Техническая эксплуатация газобаллонных автомобилей: учебное пособие / Н.Г. Певнев, А.П. Елгин, Л.Н. Бухаров и др. Омск: СибАДИ, 2002. 218 с
3 Золотницкий В.А автомобильные газовые топливные системы / В.А Золотницкий // Хранитель. АСТ. Астрель, 2007.
4 Heating element. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://en.wikipedia.org/wiki/Heating_element/ (дата обращения: 14.11.2018).
5 Ерохов В.И. Система питания двигателя внутреннего сгорания сжиженным газовым топливом // АГЗК+АТ, 2008. № 2 (38). С. 55-60.
6 Гурдин В.И., Певнев Н.Г., Банкет М.В. Оптимизация теплосодержания СУГ в автомобильном газовом баллоне для обеспечения бесперебойной работы ГБА// Транспорт на альтернативном топливе, 2010. № 4 (16). С. 10-13.
7 Государственная программа развития и интеграции инфраструктуры транспортной системы Республики Казахстан до 2020 года. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mid.gov.kz/images/stories/contents/gp_150520141656.pdf/ (дата обращения: 14.11.2018).
8 Роль автотранспортной инфраструктуры в социально-экономическом развитии региона. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://articlekz.com/article/8745/ (дата обращения: 14.11.2018).
9 Можарова В.В. Транспорт в Казахстане: современная ситуация, проблемы и перспективы развития. Алматы: КИСИ при Президенте РК, 2011. 216 с.
10 Electric Heating Elements. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.heating-elements.com/electric-heating-elements/ (дата обращения: 14.11.2018).
11 Evaporation pressures of propane butane mixtures. [Электронный ресурс]. ежим доступа: https://www.engineeringtoolbox.com/propane-butane-mix-d_1043.html/ (дата обращения: 14.11.2018).
12 Особенности давления в газовом баллоне. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ballony.com.ua/pressure-gas.html/ (дата обращения: 14.11.2018).
13 Раневский Б.С. Сжиженные углеводородные газы. Москва, 2009. 164 с.
14 Техническя эксплуатация газобаллонных автомобилей: Учебное пособие / Н.Г. Певнев, А.П. Елгин, Л.Н. Бухаров, Под ред. Н.Г. Певнева. 2-е изд., перераб. и дополненное. Омск: Изд-во СибАДИ, 2010.
ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА ЯЧЕИСТОГО БЕТОНА НЕАВТОКЛАВНОГО ТВЕРДЕНИЯ Арцукевич И.М.
Арцукевич Ирина Моисеевна - кандидат биологических наук, доцент, кафедра строительных конструкций, Гродненский государственный университет им. Янки Купалы, г. Гродно, Республика Беларусь
Аннотация: исследовано влияние пластификаторов на прочностные
характеристики ячеистого бетона.
Ключевые слова: ячеистый бетон, пластификатор.
УДК 691.54
Технические и эксплуатационные характеристики ячеистого бетона - низкая плотность и теплопроводность - обусловили рост популярности данного строительного материала. Особенно широко он используется в индивидуальном строительстве. Объясняется это уникальными свойствами материала, позволяющими решить проблему энергоэффективности зданий в условиях повышения стоимости энергоресурсов. К недостаткам данного материала относятся высокое влагопоглощение, а также недостаточные прочностные параметры материала.
В связи с этим, современное строительство предъявляет все более высокие требования к ячеистому бетону, что влечет за собой необходимость поиска способов улучшения его эксплуатационных свойств.
Одним из подходов для оптимизации бетонной смеси является добавка пластификаторов. Будучи поверхностно-активными соединениями, при введении их в
14
