Сколько литров в кубе метана.
Как только не называют в народе «многострадальный» кубический метр – м3. Особенно часто используются, повсеместно приняты и понятны всем такие сокращения, как: куб и кубометр. Литры наш «народ» не переиначивает, менталитет не позволяет. Вопрос, сколько литров в 1 кубометре или одном кубе метана, может представлять собой чисто познавательный интерес. Раньше это волновало преимущественно школьников и студентов младших курсов, решающих задачи по физике. Однако, сегодня, люди далекие от школьной программы начинают вспоминать давно подзабытые сведения. Возможно, хотят проверить правильность вычислений сделанных самостоятельно, при переводе литров в кубы, кубометры или кубические метры – м3. Многие водители привыкли соотносить расход топлива и километраж, который может проехать автомобиль после заправки, исходя именно из количества литров заправленного в баллон газа. На заправках метан считают в кубах. Задача достаточно простая, но часто «усложняемая» некорректными постановками вопроса. Поэтому рассмотрим подробнее.
Попутно, считаю нужным пояснить термин: сжиженный газ, часто связанный с вопросом: сколько литров в кубе метана. Сам по себе сжиженный газ это не отдельный «вид» метана, а своеобразное агрегатное состояние, в которое можно «превратить» любой существующий газ. Технически, для получения сжиженного состояния, газ или воздух (тоже являющийся газом) охлаждается до температуры, при которой он становится жидкостью. Широкое распространение и практический смысл эта технология имеет не для метана, а для пропана и бутана. Температура охлаждения при технологии сжижения газа в таком случае – минус 160 градусов Цельсия. Именно поэтому пропан, бутан и пропорциональные смеси этих газов чаще всего считают в литрах. Метан обычно не сжижают, а сжимают. Это другая технология хранения газа, при которой он не переходит в жидкое состояние, оставаясь в «нормальном» агрегатном состоянии. Поэтому, метан на заправках считают в кубических метрах.
Кубические метры и литры – это единицы измерения объема, не учитывающие сами по себе какие-то дополнительные физические характеристики метана или его химический состав. Чистая математика. Поэтому, заглянем в справочник мер и весов. Для этого удобнее всего пользоваться соотношением из таблицы объемов, в котором четко указывается, что в одном кубометре любого вещества содержится 1000 литров это же вещества. При этом, совершенно неважно, что какой именно газ мы измеряем. Горячий, холодный, теплый, разряженный, сжатый, сжиженный, замороженный или какой-то другой. Более того, объемное измерение возможно так же не только для жидкостей и газов, а для сыпучих материалов и теоретически для твердых тел. Например, если мы будем измерять в литрах не газ, а песок (допустим, нам это зачем-то нужно), то в одном кубе песка будут те же 1000 литров.
Часто можно встретить весьма странные пояснения к вопросу о том, сколько литров в кубе метана, сводящиеся к тому, что температура, давление, плотность или другие физические параметры якобы влияют на это соотношение. На самом деле это миф. Количество литров «горячего» метана в одном кубометре м3, и количество литров сжиженного будет одинаковым – 1000 литров. Как, впрочем, и количество литров сжатого метана или замороженного до состояния льда: в одном кубе, тоже 1000 литров.
Химический состав метана, его чистота или наличие любых примесей, никаким образом не влияют на количество литров в кубе метана.
Другое дело, что газ может находиться в состоянии как жидкости, так и твердого тела (льда). Существенно меняя свой объем в зависимости от температуры, особенно при переходе из одного агрегатного состояния в другое. Это связано с изменением его плотности, а значит и веса. То есть литр или 1 куб одного и того же метана может иметь разную массу. Но, это совершенно другая история. Совершенно некорректно, например: брать литры метана в состоянии льда и сравнивать с количеством разогретого метана в 1 кубе. Это абсурд, при такой постановке вопроса. При постоянной температуре и давлении, количество метана, измеряемое в литрах, будет в 1 кубометре одинаковым, те самые 1000 литров. Наличие примесей в газе, относится к его химическому составу, и действительно может сказаться на массе одного кубического метра метана или одного литра. Но соотношение, сколько литров в кубе, останется неизменным. Для наглядности можно представить себе точно такую «историю» с тем же песком. Черный песок, белый, мелкий, крупный, кварцевый или с примесью глины – совершенно не важно. В любом случае в одном кубометре «поместится» ровно 1000 литров вещества. Не более и не менее, при условии неизменности, константы его физических характеристик.
| Главная Новости Металлоконструкции Галерея Контакты |
| © ЧП Колесник 2010-2011 |
Наш адрес: Днепропетровск, ул. Карла Либкнехта 57
Телефон по Украине: (063) 796-79-32 или (063) 796-19-32
В России любят бензин. Не так сильно, как водку, но если бразильцы ездят на спирте, а европейцы склоняются к дизтопливу, то мы в силу климата и традиций привязаны к бензину невольнической любовью. Еще со времен института меня гложет вопрос – почему не метан? Он дешев, экологичен, его октановое число превышает 100 единиц. Он рожден планетой практически в готовом к употреблению виде и в огромных количествах. По совокупности качеств – это лучшее топливо из тех, что доступно нам, россиянам.
Когда говоришь о подобных вещах, у читателя неизменно возникает стереотипный образ автомобиля с кустарным газобалонным оборудованием в полбагажника, вспоминается запах в салоне, страшилки насчет прогара клапанов и спонтанных возгораний.
Поэтому пара ремарок. В этой статье мы говорим не столько о сжиженном пропан-бутановом газе, сколько о метане – отличия во врезке ниже. И главное, ГБО не всегда устанавливается кустарно.
Большинство российских легковушек с ГБО используют пропан-бутан или сжиженный газ (в Европе – LPG). При давлении 10-15 атм он переходит в жидкую фазу, поэтому удобен для хранения. Пропан-бутановая смесь является попутным газом при добыче нефти. Метан – это природный газ (за вычетом примесей), который добывают на специальных месторождениях. Его еще называют сжатым или компримированным (в Европе – CNG). Метан легче, при обычных условиях не сжижается и хранится в газообразной фазе под давление 200-250 атм, что повышает требования к ГБО.
В отличие от бензина количество метана принято считать в кубометрах или килограммах. В баллонах газ хранится под огромным давлением, поэтому значение в кубометрах указывают для нормальных атмосферных условий. В научных работах удобнее считать в килограммах. В одном кубометре газа содержится 0,56-0,71 кг. По энергетической ценности один кубометр метана примерно равен одному литру бензина.
Баллоны установлены не в ущерб багажнику, под полом. Новый Golf использует платформу MQB, при проектировании которой инженеры сразу учитывали необходимость выпуска газовых версий.
Стоимость кубометра метана в России – в районе 10 рублей, который в первом приближении эквивалентен литру топлива. Расход метана у Golf TGI составляет 5,1 кубометра на 100 км, и несложно посчитать, что один километр обойдется владельцу примерно в 50 копеек. С учетом того, что паспортные цифры расхода нередко занижены, можно принять стоимость в 1 руб./км, и все равно это существенно дешевле: стоимость бензинового километра составляет 2-3 рубля. В Германии килограмм метана стоит порядка 0,9-1,0 евро, поэтому километр пробега на газе выйдет в районе 3 евроцентов. Для сравнения, на бензине получается более 8 евроцентов – разница почти в 2,5 раза.
Двигатель – 1.4 TSI (EA211), развивающий 110 л.с. Он несколько уступает полностью бензиновому аналогу, однако динамика «газ-гольфа» вполне приемлемая – 10,7 секунды до 100 км. В Германии цена на би-топливный «Гольф» начинается от 23 400 евро. А какова экономия?
Метановые баллоны «Гольфа» обеспечивают пробег в 400 км, поэтому в ежедневном режиме можно ездить исключительно на метане, используя бензин для увеличения автономности в путешествиях.
Не опасно ли ГБО? Проблемы с ним зачастую объяснялись ошибками установщиков и архаичностью систем управления старых двигателей. Заводская установка ГБО, с одной стороны, гарантирует ее надежность, с другой – современные системы впрыска метана управляются также, как системы впрыска бензина. Например, прогар клапанов случался из-за того, что высокооктановое газовое топливо горит медленней, чем бензин АИ-92. Однако проблема решалась регулировкой угла опережения зажигания. В современных моторах угол отстраивается на большие значения при переходе на метан автоматически.
Volkswagen разошелся не на шутку и в ближайшее время планирует выпустить газовые версии под брендами Skoda, Seat, Volkswagen и Audi во всех классах. Собственно, VW, равно как Fiat и Opel, уже давненько выпускает битопливные машины, однако сейчас это направление приобрело чуть ли не стратегическое значение. Почему?
В первую очередь, из-за набившей оскомину экологии. Метан горит очень чисто, в чем вы можете убедиться на кухне с газовой плитой. В старых домах, где нет вытяжки и забито вентиляционное отверстие, при включенной конфорке вы можете часами гонять чаи и не задохнуться. Насыщенные водородом молекулы метана дают в четыре раза меньше угарного газа и в пять раз – несгоревших углеводородов по сравнению с самым чистым бензином. А природная легкость метана заодно снижает смоло- и нагарообразование на деталях двигателя.
При окислении метан выделяет на четверть меньше углекислого газа. Коль скоро в Европе (а скоро, возможно, и в России) налоги вычисляются на основе выбросов СО2, это позволяет экономить еще больше.
Если бензин и дизтопливо делают из нефти путем многостадийных и весьма дорогих манипуляций, то метан рождается почти «под ключ». Его, конечно, обезвоживают и очищают от сероводорода и других примесей, плюс иногда добавляют присадки-одоранты (для запаха), но в целом путь метана от скважины до автомобиля гораздо проще. Если бензины проходят все более суровую очистку от серы, смол и других примесей, то газ по своей природе почти идеален.
Немаловажен и тот факт, что на газ можно делать ставку в долговременной перспективе: так, по оценкам специалиста компании Shell Вольфганга Варнеке, запасов природного газа хватит человечеству еще на 250 лет.
Но даже если абстрагироваться от природного метана, есть еще синтетический. Например, Audi исследует проект, в рамках которого ветряные электростанции вырабатывают электричество, которое расходуется на электролиз воды для получения водорода, а он, в свою очередь, превращается в синтетический метан. Пока его себестоимость ощутимо выше, чем у природного газа, но это – вариант на длительную перспективу. Многие рассматривают его как альтернативу электромобилям, ведь синтетический метан – это не что иное, как консервация электроэнергии в удобной для использования форме.
Почему Россия не ездит на метане? Чисто с практической точки зрения потому, что негде заправляться. Количество АГНКС по всей России (аналог АЗС для заправки метаном) – порядка 250 штук, причем многие ориентированы на крупногабаритный коммерческий транспорт. Для сравнения, Германия имеет около 1000 АГНКС!
Само оборудования для использования метана недешево: оснащение средней иномарки обойдется как минимум в 50 тысяч рублей, причем стоимость возрастает при заказе баллона большего объема. Впрочем, при экономии 1-2 рубля с километра газовые машины окупаются быстрее, чем, например, дизельные. При незаводской установке громоздкие баллоны чаще всего съедают львиную долю багажника, поэтому для массового потребителя интереснее штатные системы. Хотя и в этом случае чаще всего жертвуют запаской.
Стальной баллон для сжатого газа объемом 50 литров может весить до 100 кг: еще бы, он должен выдерживать давление 300-400 атм при рабочем давлении – 200-250 атм. В современных легковушках используются композитные баллоны, которые в 2,5-3 раза легче. Тороидальных баллонов для сжатого газа не бывает.
Фактически, использование метана на легковом транспорте сдерживало отсутствие легких баллонов высокого давления, но сегодня проблема в основном решена. К тому же производители научились интегрировать их в конструкцию машины еще на стадии проектирования, что обеспечивает не только компактность, но и безопасность.
Перевод автотранспорта на метан – проблема не столько техническая, сколько политическая. Исторически мы ездим на жидких топливах, под которые заточена вся инфраструктура и автопром. Переход на метан требует политической воли, ведь частник может купить метановое ГБО, но не может построить АГНКС или заставить производителей выпускать метановые двигатели.
Россия постепенно приходит к пониманию прелестей метана: в апреле 2013 года глава правительства Дмитрий Медведев распорядился подготовить проект развития газомоторной сферы. Попутно «Газпром» – крупнейший в России добытчик природного газа – начал инвестиционный проект по строительству новых АГНСК и дооборудованию существующих АЗС газовыми «колонками», как для сжатого газа, так и для сжиженного.
Вопрос заправочной инфраструктуры вообще первичен. Появятся сети АГНКС, начнутся поставки иномарок с заводским ГБО, увеличится спрос на установку метанового оборудования в специализированных фирмах.
Россия обладает крупнейшими в мире доказанными запасами природного газа – порядка 24% общемировых. При нынешних темпах потребления его хватит более чем на 100 лет. По объемам добычи газа с Россией спорит США, где добыча резко интенсифицировалась после так называемой «сланцевой революции».
Впрочем, вопрос слишком политизирован, чтобы закончиться хеппи-эндом. Повальный перевод автотранспорта на метан ударит по «нефтянке», хотя есть мнение, что в условиях производственного дефицита ей выгоднее работать на экспорт нефти и нефтепродуктов. Государство, вероятно, будет контролировать процесс, выискивая некий баланс между жидкими топливами и газообразными.
Второй момент – монопольные позиции «Газпрома». Розовое будущее, при котором мы тратим меньше рубля на километр, маловероятно. При усилении позиций «метаномобилей», топливо может «внезапно» подорожать, плюс наверняка его обложат налогами. Впрочем, это ведь не проблема самого топлива, а лишь форма отъема пожертвований у автомобилистов.
В любом случае у метана остаются преимущества, и главный из них – экологичность. Казалось бы нам, смертным, на эту тему наплевать, но суть в том, что экологические нормы крепчают, а машины на традиционных видах топлива становятся все более сложными и ненадежными. Метан позволяет без особых ухищрений уложиться в перспективные требования, сохранив простоту конструкции и надежность. Ведь альтернативный путь – турбомоторы, гибриды, электромобили, – сулят больше эксплуатационных проблем, чем экологических выгод.
А потому мы надеемся, что шумиха вокруг метановой темы – не очередная пиар-акция, а серьезное намерение правительства изменить бензину с метаном.
Количество литров, содержащихся в кубометре газа – не такой простой вопрос, как может показаться на первый взгляд, учитывая особенности использования газового топлива. Рассмотрим способы перевода объёма газов, используемых в качестве топлива, учитывая их характеристики.
Физический смысл перевода
В физическом смысле всё достаточно просто. Перевод выполняется одинаковым способом для любых газов, жидкостей или сыпучих материалов следующим образом:
- в 1 кубометре содержится 1000 литров,
- 1 литр равняется 0,001 куба,
- в таблице показано кол-во содержащее в 1 кубе(1 куб = 1000 кубическим дециметрам и тд.).
К примеру, 15 использованных по счётчику кубометров природного газа равняются 15000 литрам. При переводе указанных величин не имеют значение температурные показатели топлива, количество примесей и другие факторы.
Использование сжиженного газа
Несколько сложнее со сжиженным газом. Он широко применяется:
- в современном промышленном производстве;
- в тепловой и электроэнергетике;
- как резервный запас в период наиболее интенсивного потребления населением;
- в качестве замены традиционным бензину или дизельному топливу для автомобильного транспорта;
- в бытовых целях.
В домашнем хозяйстве сжиженный газ в баллонах выгодно использовать для эксплуатации газопотребляющих приборов бытового назначения при условии отсутствия подвода централизованной магистрали.
Для сжижения используются разнообразные смеси пропана с бутаном. Применение метана экономически невыгодно, поскольку при комнатной температуре давление в системе возрастает настолько, что для обеспечения безопасности требуется создание ёмкостей с большой толщиной стенки и применения материалов повышенной прочности.
Изменение объёма газа при переходе из жидкой фазы в газообразную определяется следующими факторами:
- химическим составом;
- давлением;
- температурой;
- плотностью и удельной массой.
Чтобы рассчитать количество литров сжиженного газа в кубометры топлива, перешедшие в газообразное состояние, необходимо использовать указанные характеристики. Но поскольку затруднительно достоверно установить точный состав смеси в баллоне, необходимо руководствоваться приблизительным соотношением, согласно которому при стандартной температуре в 20 градусов из 1-го литра сжиженного получится 200 – обычного газа. Поэтому применяется формула:
Окуб = Ол/5
- Окуб – объём в кубических метрах;
- Ол – объём в литрах.
При расчёте необходимо дополнительно учитывать, что в целях безопасности газовые баллоны заполняются не более 85 процентов общего объёма.
Пример расчёта
Необходимо определить, сколько кубометров газа содержит один баллон со смесью пропан-бутана ёмкостью 50 л, если пропустить его содержимое через газовый счётчик:
- масса закачиваемой в него газовой смеси – около 21 килограмм;
- объём в м³ равняется 50/5 = 10;
- после корректировки по заполняемости баллона получим 10×0,85 = 8,5 м³.
Указанный показатель может изменяться, в зависимости от температуры окружающей среды, поскольку при её понижении давление внутри ёмкости снижается, с соответствующим уменьшением объёма топлива.
Но использование литров газа в кубометры имеет значение только в качестве примерного расчёта. При закупке такого вида топлива важны килограммы газовой смеси и давление внутри ёмкости, а при использовании индивидуальных приборов учёта применяется стандартная единица измерения- кубические метры, порядок перевода которой не зависит от состава газа и определяется простым арифметическим вычислением в соотношении 1 к 1000.
Источник: