x
ადსორბირებული ბუნებრივი გაზის გამოყენების პერსპექტივები სატრანსპორტო სექტორში
6 მარტი, 17:31

დღეისათვის ბუნებრივ გაზს, როგორც ენერგიის წყაროს, დომინანტური მდგომარეობა უჭირავს და თანამედროვე ენერგეტიკის მნიშვნელოვან ამოცანას მისი რაციონალური გამოყენების, ტრანსპორტირებისა და შენახვის ტექნოლოგიის შემუშავება წარმოადგენს. ბუნებრივი გაზი

ენერგიის წყაროდ ბუნებრივი გაზის გამოყენება საშუალებას იძლევა, ქვეყნისთვის ერთდროულად ორი სახის პრობლემა გადაიჭრას: ეს არის ეკოლოგიური და ენერგეტიკული უსაფრთხოება. პირველი გულისხმობს ავტომობილის მავნე გამონაბოლქვი აირებისა და მყარი ნაწილაკების ჰაერში ემისიას, მეორე კი - სტაბილურ ხელმისაწვდომობასა და გონივრულ ფასებს.

ლოგო დაწნეხილი ბუნებრივი გაზის დისპენსერის გამოსახულებით დღეისათვის საავტომობილო სექტორში ბუნებრივ გაზს დაწნეხილი (კომპრესირებული) სახით იყენებენ. ბუნებრივი გაზი მილსადენის საშუალებით ხვდება გაზგასამართ სადგურზე და გადის გაფილტვრის, გაშრობისა და დაწნეხვის ეტაპებს. ბუნებრივი გაზის 70-98%-ს მეთანი შეადგენს, ხოლო დანარჩენი ნაწილი მინარევის სახით ნახშირწყალბადების, აზოტისა და ნახშირორჟანგისგან შედგება. ძრავული მეთოდის მიხედვით, მეთანის ოქტანური რიცხვი 110-ია. ზოგიერთი მონაცემებით, ბუნებრივი გაზის ოქტანური რიცხვი შემადგენლობის მიხედვით შეიძლება 136, 9-საც კი აღწევდეს. შედარებისთვის, სტანდარტული ბენზინის ოქტანური რიცხვი მხოლოდ 87-ია. მაღალი ოქტანური რიცხვი მეთანს დეტონაციურ მდგრადობას ანიჭებს და ძრავის კუმშვის ხარისხის გაზრდის საშუალებას იძლევა, რაც ძრავის სიმძლავრის მნიშვნელოვან მომატებასა და ეფექტიანობის გაუმჯობესებას განაპირობებს. მეთანის კრიტიკული ტემპერატურა -82oC-ია; ამის გამო, ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე წნევის ვერცერთ მნიშვნელობაზე მეთანი თხევად მდგომარეობაში ვერ გადავა, შესაბამისად, შენახვისა და მილსადენის გარეშე ტრანსპორტირებისთვის უნდა მოხდეს მისი ძვირადღირებული გათხევადება -163 oC ტემპერატურაზე, რომლის დროსაც მეთანის მოცულობა 600-ჯერ მცირდება, ან წნევის ქვეშ დაწნეხვა კომპაქტურ მოცულობამდე. დაწნეხილი ბუნებრივი გაზის საცავი არის მაღალი წნევის ბალონი, რომელსაც განსაზღვრული გეომეტრიული ფორმა აქვს: ცილინდრული და სფეროსებრი. საავიაციო საქმეში გამოყენებადი ბალონითეორიულად, ერთი და იგივე კედლის სისქის მქონე სფეროსებრ ბალონს 2-ჯერ უფრო მეტი სიმტკიცე აქვს ცილინდრული ფორმის მქონე ბალონთან შედარებით, მაგრამ სფეროსებრი ბალონების წარმოება უფრო რთულია და შესაბამისად, ძვირადღირებულიც; ამის გამო, მაღალი წნევის ჭურჭელს, ძირითადად, ცილინდრული ფორმა აქვს. ცილინდრული და ნახევრადსფეროსებრი ფორმები უძლიერესი სტრუქტურით გამოირჩევა, რადგანაც ასეთი გეომეტრია ბალონის მთელ შიდა სივრცეზე გაზის წნევის მიერ გამოწვეული დაძაბულობის თანაბარ განაწილებას განაპირობებს. ბალონის მოუხერხებელი ფორმა, რომელსაც საბარგულის სასარგებლო მოცულობის მნიშვნელოვანი ნაწილი უჭირავს და მოცულობის ერთეულზე მოსული თბოუნარიანობის დაბალი მაჩვენებელი ბუნებრივი გაზის მნიშვნელოვან ნაკლს წარმოადგენს. შედარებისთვის: 20მეგპა წნევაზე დაწნეხილი ბუნებრივი გაზის 1მ3 5ლ მოცულობას იკავებს და მოცულობის ერთეულზე მოსული საშუალო ბენზინის თბოუნარიანობასთან შედარებით, ბუნებრივი გაზის თბოუნარიანობა 0.09%-ს შეადგენს. სათბობის ენერგიის დაბალი მოცულობითი სიმკვრივე ავტომობილის მცირე გარბენს განაპირობებს, შესაბამისად გარბენის გაზრდა გაზის საცავის მოცულობასა და ტევადობაზეა დამოკიდებული. ბუნებრივი გაზის შემადგენლობა და შესაბამისად, სიმკვრივეც საბადოს ადგილმდებარეობაზეა დამოკიდებული. ბენზინის სიმკვრივე, ასევე, ცვალებადია და დამოკიდებულია პროდუქტის ხარისხზე. ცხრილში მოყვანილია საშუალო მაჩვენებლები ჩვეულებრივ პირობებში .გაზისა და ბენზინის სათბობის შედარებითი თბოუნარიანობა20მეგპა წნევაზე დაწნეხილი გაზის სიმკვრივე საწყის მნიშვნელობას 200-ჯერ აღემატება და დაახლოებით 150გ/სმ3-ს უტოლდება, რაც ბენზინის სიმკვრივის 21%-ს შეადგენს. წნევის ქვეშ გაზის მიღება მრავალსაფეხურიან დაწნეხვას მოითხოვს მაღალი წნევის კომპრესორში, რაც, თავის მხრივ, ძვირადღირებული პროცესია. მძიმეა თვითონ გაზის ბალონებიც, რაც ავტომობილის ტვირთამწეობას ამცირებს. ესე, მაგალითად, თუ ფოლადის (I ტიპი) ბალონის წონას კილოგრამებში გავყოფთ მისივე მოცულობაზე ლიტრებში მ/ვ, ეს თანაფარდობა დაახლოებით 1.1 - 2.0-ს გაუტოლდება, რადგან მეტალის ბალონებში წონის მნიშვნელობა მოცულობის მნიშვნელობაზე ყოველთვის მეტია. ბევრად უფრო მსუბუქია IV ტიპის, კომპოზიტური მასალისგან შემდგარი ბალონი (მ/ვ = 0.6 - 0.8), მაგრამ ის ყველაზე ძვირია და ამის გამო, საქართველოში გავრცელებული არ არის.

საავტომობილო გაზის ბალონების მსოფლიო მასშტაბით გამოყენება რამდენიმე ათწლეულს ითვლის და ამ ხნის განმავლობაში მოგროვილი სტატისტიკა გაზის ბალონების ხანგამძლეობას, სიმტკიცესა და უსაფრთხოებას ადასტურებს, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, დაწნეხილი აირის ენერგიის შესაძლო გათავისუფლებასთან დაკავშირებული რისკები კვლავ აქტუალური რჩება. გაზის ბალონის გასკდომის ინციდენტების ძირითადი მიზეზი ადამიანური ფაქტორია – შემთხვევები, როდესაც ადგილი აქვს გაზბალონიანი სისტემების ექსპლუატაციის ნორმების დაუცველობას მძღოლის არაინფორმირებულობის გამო ან არაკვალიფიციური მემონტაჟე-სპეციალისტების მხრიდან უხეში ტექნიკური შეცდომების დაშვებას. თეორიულად, წნევის ქვეშ მყოფი აირის ადიაბატური გაფართოებისას შესრულებული მუშაობის ფორმულის თანახმად, 120ლ მოცულობისა და 20მეგპა-ზე ბუნებრივი აირით გამართული ბალონის გასკდომის სიმძლავრე 7, 5მეგჯ-ს აღწევს, რაც დაახლოებით 1, 8კგ ტროტილის ეკვივალენტურია. გარდა ამისა, წნევის ქვეშ მყოფი ჭურჭლის, მაგალითად, მზის სხივებით 15oC-დან 45oC-მდე გათბობისას, წნევის მნიშვნელობა 10%-ით იზრდება, რაც, თავის მხრივ, ზრდის დაძაბულობას ჭურჭლის კედლებში.
დაწნეხილი ბუნებრივი გაზის სათბობად გამოყენების, ტრანსპორტირებისა და შენახვის ჩამოთვლილი სირთულეების გადაწყვეტას შესაძლებელს ხდის ადსორბენტის გამოყენება. მაღალფოროვანი ადსორბენტი გაზის ბალონში თავსდება და გაზის დიდი მოცულობის შენარჩუნებით, გააქტიურებული ნახშირის ადსორბენტი ბალონის სამუშაო წნევის მრავალჯერ შემცირების საშუალებას იძლევა. დაბალი წნევისა და ადსორბენტის გამოყენებისას, გაზის მოლეკულებს ბევრად ნაკლები ენერგია გააჩნიათ, რაც წნევის ქვეშ მყოფი ჭურჭლის დეჰერმეტიზაციასთან დაკავშირებულ რისკებს მნიშვნელოვნად ამცირებს. ადსორბირებული გაზის სისტემების გამოყენების უპირატესობა დიდია, რადგანაც ბალონის დამზადებისთვის ნაკლები რაოდენობის ლითონია საჭირო (თხელკედლიანი ბალონები) და შესაბამისად, ბალონის წონაც მცირდება; აგრეთვე, მცირდება გაზის დასაწნეხად საჭირო ენერგოდანახარჯებიც, რადგან ადსორბენტი დიდი კუთრი ზედაპირის გამო თავის მოცულობასთან შედარებით ბევრად მეტი მოცულობის ადსორბტივს შთანთქავს. კუთრი ზედაპირი ადსორბენტის 1 გრამზე მოსული მ2 რაოდენობით განისაზღვრება. დიდი კუთრი ზედაპირი აქვს მეტალორგანულ ნაერთებს, რის გამოც მათი მეთანის ადსორბენტად გამოყენება დიდ ინტერესს წარმოადგენს. მაგ., მეტალორგანული ნაერთის სავაჭრო სახელწოდებით “ბაზოლაითი”, ქიმიური ფორმულით Cu3(btc)2ადსორბენტი ფოროვანი ზედაპირისურათის მასშტაბია მილიმეტრის მეასედი, კუთრი ზედაპირი 2200მ2/გ-ია და 3, 5მეგპა წნევაზე 1 მოცულობა ამ ადსორბენტს 220-მდე მოცულობის მეთანის შთანთქმა შეუძლია ; შესაბამისად, თუ 50 ლიტრის მოცულობის ცარიელი ბალონი იტევს 10მ3 მეთანს 20მეგპა წნევაზე, მაშინ ადსორბენტიანი, იმავე მოცულობისა და თითქმის 1, 5-ჯერ მსუბუქი ჭურჭელი იმავე რაოდენობის გაზს 6-ჯერ ნაკლებ წნევაზე დაიტევს. გაზის რაოდენობის დიდ ნაწილს ბალონში ადსორბენტი შთანთქავს, რაც ჭურჭლის ტევადობას მნიშვნელოვნად ზრდის. ადსორბცია ხდება შედარებით დაბალ, 3, 5მეგპა წნევაზე, რომლის მიღწევა კომპრესორში შესაძლებელია ერთსაფეხურიანი დაწნეხვის პირობებშიც. ადსორბენტის წარმოებულობა და ადსორბციული ტევადობა ადსორბენტის კლასსა და მის თვისებებზეა დამოკიდებული. ადსორბციის პროცესი დიდი რაოდენობის სითბოს გამოყოფით მიმდინარეობს და ეს მოვლენა გაზის დამატებითი რაოდენობის შთანთქმას უშლის ხელს. ადსორბციის პროცესის გააქტიურება შეიძლება მოხდეს ადსორბენტის მაცივარ აგენტით გაცივების შედეგად, გასამართი გაზის წნევის გაზრდით, ან გამართვის ნელი ტემპის შერჩევით გამოყოფილი სითბოს სივრცეში გაფანტვის სიჩქარესთან შესაბამისობაში. თბომიმოცვლის გაუმჯობესებისთვის შესაძლებელია მრავალი სხვა საშუალების გამოყენებაც. ადსორბენტიდან გაზის აორთქლება ხდება თვითდინების საშუალებით, ხოლო, როცა გაზის წნევა ატმოსფერულს უტოლდება, დარჩენილი მეთანის გამოყოფა და ამით ადსორბენტის სრული აღდგენა ხდება გახურებით, მაგალითად, რამდენიმე ასეულ გრადუსამდე გაცხელებული კლაკნილი მილის საშუალებით ცირკულირებადი თბოაგენტის მეშვეობით ან ადსორბენტზე ქიმიური რეაგენტებით (მაგ., ტუტის გაზავებული ხსნარი, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები) ზემოქმედების შედეგად. დესორბციისთვის ეფექტურია, აგრეთვე, ელექტროგამტარიანობის მქონე ადსორბენტზე (მაგ., ნახშირბადოვანი ბოჭკოს ბრიკეტი) დაბალვოლტიანი ელექტრული სტიმულაციის გამოყენება . შესაძლებელია, რომ უკანასკნელი ვარიანტი სატრანსპორტო სექტორში გამოყენების კუთხით ყველაზე მოსახერხებელი იყოს. დესორბციის დროს ადსორბენტის ტემპერატურა ვარდება. ტემპერატურის ძლიერი ვარდნა ხელს უშლის სრულ დესორბციას. მრავალმა კვლევამ აჩვენა, რომ ადსორბენტის შემცველი ბალონის გაზით სწრაფი გამართვა, ისევე, როგორც სწრაფი დაცლა დაბალ წარმოებულობას იძლევა. მაღალ წნევაზე მრავალჯერადი ციკლური გამოყენების დროს ადსორბენტის სტრუქტურა ზიანდება და შესაბამისად, ადსორბციული უნარიც ქვეითდება. ადსორბენტის გამოყენების მრავალჯერადობა ბუნებრივი გაზის სიწმინდეზეა დამოკიდებული, რადგან მექანიკური მინარევები ადსორბენტს აბინძურებს. ქვემოთ მოცემული გრაფა ადსორბირებული ბუნებრივი გაზის ეფექტურობას ასახავს.გრაფაზე წითელი და ლურჯი პუნქტირი,  შესაბამისად,  ადსორბენტიანი და ცარიელი საცავის ტევადობას აღნიშნავსადსორბენტად გამოყენებულია გააქტიურებული ნახშირი. მწვანე პუნქტირი ამ ორი მეთოდის ეფექტურობის შედარებით მაჩვენებელს აღნიშნავს.
ადსორბენტით სავსე საცავის გამოყენების უპირატესობა, დაწნეხილი ბუნებრივი გაზის ბალონთან შედარებით, დამატებით, მდგომარეობს იმაში, რომ ადსორბენტიანი საცავის ფორმა შეიძლება შეიცვალოს და ავტომანქანის ბენზობაკს დაემსგავსოს, რაც ავტომანქანის სასარგებლო მოცულობის ეკონომიის საშუალებას იძლევა. ადსორბირებული ბუნებრივი გაზის ტექნოლოგიაში ადსორბციის მოვლენას იყენებენ, როგორც რაიმე სივრცის ტევადობის გაზრდის საშუალებას. მყარ, ფოროვან სხეულზე გაზის ადსორბცია ხორციელდება ადსორბატის მოლეკულებით ადსორბენტის ფორების შევსების მექანიზმით. ფიზიკურად ადსორბენტი შეიძლება სფეროსებრი გრანულების, ღეროების, ჩამოსხმების ან დაპრესილი ბრიკეტების სახით იყოს. თეორიულად, მეთანის ადსორბენტის ფორების ოპტიმალური დიამეტრი 11, 4 A ̇-ს უნდა შეადგენდეს და ამ მნიშვნელობიდან 2-3 A ̇-ის გადახრაც კი ფორების ადსორბციის თვისებას საკმაოდ ამცირებს . მეთანის მოლეკულის ზომა არის 3, 8 A ̇; ეფექტური ადსორბენტის ერთი ფორის მოცულობა მეთანის 3 მოლეკულას იტევს. ადსორბენტის განვითარებული ზედაპირი, უპირატესად, მიკროფორებისგან უნდა შედგებოდეს, მეზოფორებს ნაკლებად უნდა შეიცავდეს, მაკროფორები კი საერთოდ არ უნდა იყოს სახეზე. ადსორბენტებს შორის ხშირად გამოიყენება გააქტიურებული ნახშირი, თერმოგაფართოებული ნახშირი, გააქტიურებული ალუმინის ოქსიდი, პოლიმერული ფისი და მეტალორგანული ნაერთები. ადსორბენტი, რომელიც მეთანის ადსორბციის დროს სითბოს მცირე რაოდენობას გამოყოფს და მაღალი თბოტევადობა აქვს, შთანთქმისას ნაკლებად ხურდება და დესორბციისას მეტად ინარჩუნებს სითბოს (ნაკლებად ცივდება). ცხრილში მოყვანილია ზოგიერთი ადსორბენტის ფიზიკური მახასიათებლებიხშირად გამოყენებადი ადსორბენტის ფიზიკური მახასიათებელი აღსანიშნავია, რომ ჭურჭელში მყოფი მყარი ნივთიერების ადსორბციის თვისებაზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს ადსორბენტის შემკვრივება. ერთი მხრივ, ფხვნილის ძლიერი შემკვრივება მოცულობის ერთეულში მეტი რაოდენობის ადსორბენტის მოთავსების საშუალებას იძლევა, მეორე მხრივ კი შემკვრივებისას წარმოქმნილმა მექანიკურმა დაძაბულობამ შესაძლოა დამაზიანებელი ეფექტი მოახდინოს ადსორბენტის ფოროვან სტრუქტურაზე, შესაბამისად ბუნებრივი გაზის ადსორბენტი მექანიკური ზემოქმედებისადმი გამძლეობის მოთხოვნასაც უნდა აკმაყოფილებდეს. ადსორბირებული სახით გაზის შენახვისა და ტრანსპორტირების ტექნოლოგიას დიდი პრაქტიკული პოტენციალი გააჩნია. ადსორბირებული ბუნებრივი გაზის ტექნოლოგიის განვითარებისა და დანერგვისთვის მნიშვნელოვან ამოცანას საუკეთესო ფიზიკურ-ქიმიური მაჩვენებლის მქონე ადსორბენტის მიღება და დამუშავება წარმოადგენს. მოცემულ ნაშრომში წარმოდგენილია ადსორბირებული გაზის ტექნოლოგიის გამოყენების უპირატესობა დაწნეხილ ბუნებრივ გაზთან შედარებით. განხილულიამეთანის, როგორცბუნებრივი გაზის უმთავრესი შემადგენელი კომპონენტის ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები. ნაჩვენებია მოტორული
საწვავის სიმკვრივესა და ენერგოეფექტურობას შორის დამოკიდებულება. წინამდებარე
ნაშრომის მიზანია ადსორბირებული ბუნებრივი გაზის მრავალფაქტორული პოტენციალის განხილვა.


101
1-ს მოსწონს
გასაჩივრება
მომწონს
 
 
ავტორი:გიორგი.ა
გიორგი.ა
   ქართული კლავიატურა
კომენტარები არ არის, დაწერეთ პირველი კომენტარი
0 1 0
მსოფლიოს მეგა პროექტები: კაშხლებიმსოფლიოს მეგა პროექტები: კაშხლები
კაშხალი ჰიდროტექნიკური ნაგებობა, რომელიც გადატიხრავს მდინარეს დინების ზემ...
საბჭოთა პერიოდის "აკრძალული ზონები"საბჭოთა პერიოდის "აკრძალული ზონები"
მათ, ვისაც საბჭოთა კავშირში მოუწიათ ცხოვრება, კარგად ახსოვთ იმდროინდელი ც...
ტოპ-5 გამოგონება,რომელიც ქალებმა შექმნესტოპ-5 გამოგონება,რომელიც ქალებმა შექმნეს
1)ტაბიტა ბებიტი(1779 - 1853) შექმნა მრგვალი ხერხი. ტაბიტა ბებ...
ესენი იცოდით? თუ არა დაიმახსოვრეთ!ესენი იცოდით? თუ არა დაიმახსოვრეთ!
შეიძლება ძალიან ბევრი რამ იცოდეთ მეცნიერების და ტექნიკის შესახებ, მაგრამ ...
არაეთიკური ექსპერიმენტი 9 თვის ბავშვზეარაეთიკური ექსპერიმენტი 9 თვის ბავშვზე
ვაგრძელებთ ყველაზე არაეთიკურ ფსიქოლოგიურ ექსმერიმენტების განხილვას! ...
ექსპერიმენტი სახის გამომეტყველებაზეექსპერიმენტი სახის გამომეტყველებაზე
ვაგრძელებთ ყველაზე არაეთიკურ ფსიქოლოგიურ ექსმერიმენტების განხილვას! რ...
ნიკოლა ტესლას 5 ყველაზე გიჟური გამოგონებანიკოლა ტესლას 5 ყველაზე გიჟური გამოგონება
ნიკოლა ტესლა უაღრესად ექსცენტრიული მეცნიერი იყო, თუმცა ბევრი თვლის, ...
მესამე რეიხის მფრინავი თეფშები.მითი თუ სინამდვილე?მესამე რეიხის მფრინავი თეფშები.მითი თუ სინამდვილე?
ლეგენდის მიხედვით ფაშისტურმა გერმანიამ დისკოს ფორმის მფრინავ...