+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Расход газа


Объемный и массовый расход газа

Расход газа – это количество газа, прошедшего через поперечное сечение трубопровода за единицу времени. Вопрос в том, что принять за меру количества газа. В этом качестве традиционно выступает объем газа, а получаемый расход называют объемным. Не случайно чаще всего расход газа выражают в объемных единицах (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.). Другой мерой количества газа является его масса, а соответствующий расход называется массовым. Он измеряется в массовых единицах (например, г/с или кг/ч), которые на практике встречаются значительно реже.

Как объем связан с массой, так и объемный расход связан с массовым через плотность вещества:
, где  – массовый расход,  – объемный расход,  – плотность газа в условиях измерения (рабочие условия). Пользуясь этим соотношением, для массового расхода переходят к использованию объемных единиц (см3/мин, л/мин, м3/ч и т.д.), но с указанием условий (температуру и давление газа), определяющих плотность газа. В России применяют «стандартные условия» (ст. ): давление 101,325 кПа (абс) и температура 20°С. Помимо «стандартных», в Европе используют «нормальные условия» (н.): давление 101,325 кПа (абс) и температура 0°С. В результате, получаются единицы массового расхода н.л/мин, ст.м3/ч и т.д.

Итак, расход газа бывает объемным и массовым. Какой из них следует измерять в конкретном применении? Как наглядно увидеть разницу между ними? Давайте рассмотрим простой эксперимент, где три расходомера последовательно установлены в магистраль. Весь газ, поступающий на вход схемы, проходит через каждый из трех приборов и выбрасывается в атмосферу. Утечек или накопления газа в промежуточных точках системы не происходит.

Источником сжатого воздуха является компрессора, от которого под давлением 0,5…0,7 бар (изб) газ подаётся на вход поплавкового ротаметра. Выход ротаметра подключен ко входу теплового регулятора расхода газа серии EL-FLOW, производства компании Bronkhorst. В нашей схеме именно он регулирует количество газа, проходящее через систему. Далее газ подаётся на вход второго поплавкового ротаметра, абсолютно идентичного первому. При задании расхода 2 н.л/мин с помощью расходомера EL-FLOW первый поплавковый ротаметр дает показания 1,65 л/мин, а второй – 2,1 л/мин. Все три расходомера дают различные показания, причем разница достигает 30%. Хотя через каждый прибор проходит одно и то же количество газа.

Попробуем разобраться. Какая мера количества газа в данной ситуации остается постоянной: объем или масса? Ответ: масса. Все молекулы газа, попавшие на вход в систему, проходят через нее и выбрасываются в атмосферу после прохождения второго поплавкового ротаметра. Молекулы как раз и являются носителями массы газа. При этом удельный объем (расстояние между молекулами газа) в разных частях системы изменяется вместе с давлением.

Здесь следует вспомнить, что газы сжимаемы, чем выше давление, тем меньше объем занимает газ (закон Бойля-Мариотта). Характерный пример: цилиндр емкостью 1 литр, герметично закрытый подвижным поршнем малого веса. Внутри него содержится 1 литр воздуха при давлении порядка 1 бар (абс). Масса такого объема воздуха при температуре равной 20°С составляет 1,205 г. Если переместить поршень на половину расстояния до дна, то объем воздуха в цилиндре сократится наполовину и составит 0,5 литра, а давление повысится до 2 бар (абс), но масса газа не изменится и по-прежнему составит 1,205 г. Ведь общее количество молекул воздуха в цилиндре не изменилось.

Возвратимся к нашей системе. Массовый расход (количество молекул газа, проходящих через любое поперечное сечение в единицу времени) в системе постоянен. При этом давление в разных частях системы отличается. На входе в систему, внутри первого поплавкового ротаметра и в измерительной части расходомера EL-FLOW давление составляет порядка 0,6 бар (изб). В то время, как на выходе EL-FLOW и внутри второго поплавкового ротаметра давление практически атмосферное. Удельный объем газа на входе ниже, чем на выходе. Получается, что и объемный расход газа на входе ниже, чем на выходе.

Эти рассуждения подтверждаются и показаниями расходомеров. Расходомер EL-FLOW измеряет и поддерживает массовый расход воздуха на уровне 2 н.л/мин. Поплавковые ротаметры измеряют объемный расход при рабочих условиях. Для ротаметра на входе это: давление 0,6 бар (изб) и температура 21°С; для ротаметра на выходе: 0 бар (изб), 21°С. Также понадобится атмосферное давление: 97,97 кПа (абс). Для корректного сравнения показаний объемного расхода, все показания должны быть приведены к одним и тем же условиям. Возьмем в качестве таковых «нормальные условия» расходомера EL-FLOW: 101,325 кПа (абс) и температура 0°С.

Пересчет показаний поплавковых ротаметров в соответствии с методикой поверки ротаметров ГОСТ 8.122-99 осуществляется по формуле:

 , где Q – расход при рабочих условиях; Р и Т – рабочие давление и температура газа; QС – расход при условиях приведения; Рс и Тс – давление и температура газа, соответствующие условиям приведения.

Пересчет показаний ротаметра на входе к нормальным условиям по этой формуле даёт значение расхода 1,985 л/мин, а ротаметра на выходе – 1,990 л/мин. Теперь разброс показаний расходомеров не превышает 0,75%, что при точности ротаметров 3% ВПИ является отличным результатом.

Из приведенного примера видно, что объемный расход сильно зависит от рабочих условий. Мы показали зависимость от давления, но в той же мере объемный расход зависит и от температуры (закон Гей-Люссака). Даже в технологической схеме, имеющей один вход и один выход, где отсутствуют утечки и накопление газа, показания объемного расходомера будут сильно зависеть от конкретного места установки. Хотя массовый расход будет одним и тем же в любой точке такой схемы.

Хорошо понимать физику процесса. Но, все же, какой расходомер выбрать: объемного расхода или массового? Ответ зависит от конкретной задачи. Каковы требования технологического процесса, с каким газом необходимо работать, величина измеряемого расхода, точность измерений, рабочие температура и давление, особые правила и нормы, действующие в Вашей сфере деятельности, и, наконец, отведенный бюджет. Также следует учитывать, что многие расходомеры, измеряющие объемный расход, могут комплектоваться датчиками температуры и давления. Они поставляются вместе с корректором, который фиксирует показания расходомера и датчиков, а затем приводит показания расходомера к стандартным условиям.

Но, тем не менее, можно дать общие рекомендации. Массовый расход важен тогда, когда в центре внимания находится сам газ, и необходимо контролировать количество молекул, не обращая внимания на рабочие условия (температура, давление). Здесь можно отметить динамическое смешение газов, реакторные системы, в том числе каталитические, системы коммерческого учета газов.

Измерение объемного расхода необходимо в случаях, когда основное внимание уделяется тому, что находится в объеме газа. Типичные примеры – промышленная гигиена и мониторинг атмосферного воздуха, где необходимо проводить количественную оценку загрязнений в объеме воздуха в реальных условиях.

Как рассчитать расход газа для отопления загородного дома

Александр Рюмин / ТАСС

У этого утверждения есть противники, которые доказывают, что газовое оборудование и подключение к трубе стоят больших денег и эти затраты не оправдывают себя в уже построенных домах небольшой площади (до 100 кв. метров) с обыкновенной дровяной печью. Мы не будем спорить, эта точка зрения имеет право на существование, но для домов большей площади, а тем более новых домов, газ - наиболее оптимальное решение.

И, что важно, значительно менее трудозатратное - чтобы зимой обогреть даже небольшой дом дровами, закидывать в печь их придется два-три раза, а перед этим поколоть, сложить, принять, купить.

Естественно, перед подключением к трубе нужно знать, какой объем газа потребуется для максимально комфортного проживания в доме даже в самые лютые морозы.

Это нужно не только для расчетов будущих затрат на отопление, но и упростит выбор газового оборудования, которое придется покупать.

Для расчета расхода газа надо отталкиваться от необходимой тепловой мощности, требуемой для обогрева дома. Есть стандартная формула: 0,1 кВт*1 кв. метр. По ней все просто, на час обогрева дома площадью 100 кв. метров потребуется - 10 кВт тепла, 150 кв. метров - 15 кВт, 200 кв. метров - 20 кВт. Но газовый котел не работает постоянно, поэтому для расчета суточного потребления газа итоговое значение делят на два и умножают на количество часов в сутках - 24. В результате для среднестатистического дома площадью 100 кв. метров получается формула 0,1*100/2*24=120 кВт. К полученному результату нужно прибавить 20% расхода тепла на вентиляцию и на обеспечение горячего водоснабжения: 120+20%=144 кВт. Столько в среднем тепловой энергии в день нужно для обогрева дома площадью 100 кв. метров.

Чтобы узнать ежедневное потребление газа в кубометрах, нужно суточный расход тепловой энергии разделить на значение удельной теплоты сгорания природного газа - 9,3 кВт. Получается: 144/9,3=15,48 кубометра газа, которые лучше округлить до 16 кубометров в сутки. В месяц выходит 480 кубометров газа.

Но проблема в том, что эта формула дает среднее значение, поэтому, используя только ее, легко можно замерзнуть в холода.

Например, для жителей северных регионов лучше закладывать в изначальную формулу расчета необходимой тепловой энергии 0,2 кВт*1 кв. метр, а на юге Краснодарского края можно использовать формулу 0,08 кВт*1 кв. метр.

Кроме этого нужно учитывать коэффициент полезного действия газового котла, который в разных моделях колеблется от 88 до 95%, поэтому к окончательному результату придется прибавить 5-12% потерь мощности.

В результате для старого дома площадью 100 кв. метров, например в Северной Карелии, может потребоваться в день почти 36 кубометров газа, а в месяц - 1075 кубометров. Впрочем, это не отменяет бесплатной газификации, напомним, ограничение - не более 7 кубометров в час.

Также не меньшее значение имеет энергоэффективность дома, то есть насколько быстро он охлаждается, теряя тепло. В хорошо утепленном доме потери будут минимальны. А в старом давно не ремонтируемом доме расход газа для его обогрева может увеличиться в два раза.

Уровень газификации регионов России к 2030 году должен вырасти до 82,9%. В период 2021-2026 годов газ планируется провести минимум в 538 тысяч домовладений и квартир.

Уже в этом году заработала программа социальной газификации - доведение газа до границ домовладений без привлечения средств граждан. В уже подключенных к газу населенных пунктах проходит догазификация - подключение к газу домов, к которым ранее не была подведена газовая сеть.

Использование природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)

В 2021 году Соединенные Штаты использовали около 30,66 триллиона кубических футов (трлн куб. общее потребление энергии.

Использование природного газа в Соединенных Штатах

В США природный газ в основном используется для отопления и производства электроэнергии, но в некоторых секторах потребления природный газ используется и в других целях.

Нажмите, чтобы увеличить

Нажмите, чтобы увеличить

Электроэнергетический сектор использует природный газ для выработки электроэнергии и получения полезной тепловой мощности. В 2021 году на сектор электроэнергетики приходилось около 37% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 32% потребления первичной энергии в секторе электроэнергетики США. Большая часть электроэнергии, производимой электроэнергетическим сектором, продается и используется другими потребляющими секторами США, и это потребление электроэнергии включается в общее потребление энергии каждым сектором. (Промышленный и коммерческий секторы также используют природный газ для выработки электроэнергии, и они сами используют почти всю эту электроэнергию. ) В 2021 году на долю природного газа приходилось около 38% от общего объема производства электроэнергии в коммунальных масштабах США всеми секторами9.0003

Промышленный сектор использует природный газ в качестве топлива для технологического отопления, в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии, в качестве сырья (исходного сырья) для производства химикатов, удобрений и водорода, а также в качестве арендного и растительного топлива. В 2021 году на промышленный сектор приходилось около 33% общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 33% общего потребления энергии промышленным сектором США. 2

В жилом секторе природный газ используется для отопления зданий и водоснабжения, приготовления пищи и сушки белья. Около половины домов в США используют природный газ для отопления помещений и нагрева воды. В 2021 году на жилой сектор приходилось около 15% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 23% от общего потребления энергии в жилом секторе США.

Коммерческий сектор использует природный газ для обогрева зданий и воды, для работы холодильного оборудования, для приготовления пищи, для сушки одежды и для обеспечения наружного освещения. Некоторые потребители в коммерческом секторе также используют природный газ в качестве топлива в системах комбинированного производства тепла и электроэнергии. В 2021 году на коммерческий сектор приходилось около 11% от общего потребления природного газа в США, а природный газ был источником около 20% от общего потребления энергии в коммерческом секторе США.

Транспортный сектор использует природный газ в качестве топлива для работы компрессоров, которые перемещают природный газ по трубопроводам, а также в качестве автомобильного топлива в виде сжатого природного газа и сжиженного природного газа. Почти все транспортные средства, использующие природный газ в качестве топлива, находятся в государственных и частных автопарках. В 2021 году на транспортный сектор приходилось около 4% от общего потребления природного газа в США. В 2021 году природный газ был источником около 5% общего потребления энергии транспортным сектором США, из которых 95% приходилось на трубопроводы и распределительные сети природного газа.

Где используется природный газ

Природный газ используется на всей территории Соединенных Штатов, но в 2021 году на пять штатов приходилось около 39% общего потребления природного газа в США.

1 Источник: Управление энергетической информации США, Monthly Energy Обзор , Таблица 4.3, октябрь 2022 г. Сумма долей может не равняться 100% из-за независимого округления.
2 Общее потребление энергии представляет собой потребление первичной энергии в секторах конечного потребления плюс розничная продажа электроэнергии секторам и потери энергии в электрических системах. Также включает другие потери энергии во всей энергосистеме.
3 Источник: Управление энергетической информации США, Natural Gas Annual , сентябрь 2022 г.

Последнее обновление: 16 ноября 2022 г., самые последние данные доступны на момент обновления.

Потребление природного газа в США по конечному использованию

Потребление природного газа в США по конечному использованию

На этой странице используется JavaScipt

  • Пожалуйста, используйте Internet Explorer 3+ или Netscape Navigator 3+
  • Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript
Потребление природного газа по конечному использованию
(миллион кубических футов)
Район: НАС. Алабама Аляска Аризона Арканзас Калифорния Колорадо Коннектикут Делавэр район Колумбии Флорида Грузия Мексиканский залив Гавайи Айдахо Иллинойс Индиана Айова Канзас Кентукки Луизиана Мэн Мэриленд Массачусетс Мичиган Миннесота Миссисипи Миссури Монтана Небраска Невада Нью-Гемпшир Нью-Джерси Нью-Мексико Нью-Йорк Северная Каролина Северная Дакота Огайо Оклахома Орегон Пенсильвания Род-Айленд Южная Каролина Северная Дакота Теннесси Техас Юта Вермонт Вирджиния Вашингтон западная Вирджиния Висконсин Вайоминг Период: Ежемесячно Ежегодный
 Показать данные по:
Серия данных Район
2016 2017 2018 2019 2020 2021 Просмотр
История
Общее потребление
27 444 220 27 139 699 30 138 930 31 132 041 30 513 453 30 664 951 1949-2021
Аренда и растительное топливо
1 545 330 1 582 935 1 694 238 1 822 940 1 809 467 1 901 245 1930-2021
Аренда топлива
1 126 088 1 159 864 1 248 046 1 332 506 1 290 554 1 361 288 1983-2021
Растительное топливо
419 242 423 071 446 192 490 434 518 913 530 675 1983-2021
Трубопровод и распределительное использование
686 732 722 049 876 ​​535 1 018 095 1 017 904 1 129 562 1997-2021
Объемы, доставленные потребителям
25 212 159 24 834 715 27 568 157 28 291 006 27 686 082 27 634 144 1997-2021
Жилой
4 346 588 4 413 324 4 997 554 5 018 519 4 674 461 4 716 208 1930-2021
Коммерческий
3 109 584 3 164 615 3 513 954 3 514 566 3 169 955 3 298 222 1930-2021
Промышленный
7 728 688 7 943 018 8 417 300 8 416 660 8 160 801 8 294 683 1997-2021
Автомобильное топливо
42 028 48 204 50 413 53 166 49 141 54 479 1997-2021
Электроэнергия
9 985 270 9 265 555 10 588 937 11 288 096 11 631 723 11 270 552 1997-2021
- = данные не сообщаются; -- = не применимо; NA = недоступно; W = Скрыто, чтобы избежать раскрытия данных отдельных компаний.
Ноты: Объемы газа, поставленные для использования в качестве автомобильного топлива, включены в общие годовые показатели штата до 2009 года, но не включены в ежемесячные компоненты штата. Оценки объемов газа, поставленного для использования в качестве автомобильного топлива, включены в государственные месячные итоги за январь 2010 г. и далее. Объемы газа, поставленные для использования в качестве автомобильного топлива, включены в общие годовые показатели штата до 2009 года, но не включены в ежемесячные компоненты штата. Оценки объемов газа, поставленного для использования в качестве автомобильного топлива, включены в государственные месячные итоги за январь 2010 г. и далее. Ежегодная публикация по электроэнергии обычно выпускается после ежегодной публикации по природному газу, и в результате самый последний полный год, указанный в ежегодной публикации по природному газу, отражает предварительные объемы и цены в электроэнергетическом секторе.

Learn more