Чёрное золото (7)

Аватар пользователя Already Yet

Чёрное золото - наверное, вы снова подумали о нефти?
Лоуренс Аравийский, Аравийская пустыня, Абдель Азиз ибн Сауд?

http://www.youtube.com/watch?v=fyzPjAEc4To&feature=player_embedded

Нет.
Ещё 100 лет назад при этих словах люди бы подумали о совершенно ином - тогда чёрным золотом называли качественный, низкозольный уголь:
"6 сентября 1900 года  крейсер «Аскольд» вышел на официальные испытания на Данцигскую мерную милю. Завод предоставил для испытаний отборный свежий кардиффский уголь и самых опытных кочегаров.".

http://www.youtube.com/watch?v=DOXDqNYzljI&feature=player_embedded

Почему - именно кардиффский? Как вообще определяются типы и марки угля и как уголь может помочь производсту нефти и её заменителей? Что вообще напихано в эту сборную солянку с загадочным названием - other liquids?


3. Это сладкое слово - Other liquids.
Вообще-то говоря, существует большое количество различных жидких веществ, которые с удовольствием горят в кислородном окружении. Вода здесь скорее исключение, нежели правило.

В целом, для всех топлив выполняется одно простое правило: чем больше в топливе удельное содержание кислорода, тем меньшую теплоту сгорания (в расчёте на 1 кг) имеет данное топливо. Как нетрудно заметить, для воды это соотношение наибольшее - поэтому, собственно говоря, вода чисто математически ограничивает топливную линейку. Вода - это уже не топливо, чтобы Вам не рассказывали различные Петрики от науки. ;)
Аналогично, чем больше содержание водорода по отношению к углероду - тем больше удельная теплота сгорания топлва (опять таки - в расчёте на 1 килограмм!)

Вот таблица удельной теплоты сгорания наиболее широко используемых топлив. Плотности приведены в жидком состоянии, при промышленно используемых температурах и давлениях. Именно вокруг этих "вонючих/жидких" и крутятся все технологии разработки альтернативных нефти путей получения топлива:

Как уже можно увидеть по этой таблице, англосаксонский жульнический подход к учёту топлива в литрах - это путь в никуда. Плюсуя яблоки с апельсинами, а груши - с земляникой, правильный баланс потребления и производства топлив не вывести никогда. Этанол, учитываемый в литрах, совершенно нереально сравнивать с бензином - в расчёте на 1 литр их теплотворная способность отличается в 2 раза!

То есть, литр, потерянный на сырой нефти, но тут же замененный в интегральном учёте 1 литром биоэтанола из кукурузы - это в реальности - уменьшение количества располагаемой энергии в топливе (в МДж) - в 2 раза.
Поэтому, СССР всё топливо считал в "тутах" (т.у.т.) - в тоннах условного топлива. 1 т.у.т. равен по теплотворной способности 1 тонне высококачественного угля, или 29 308 МДж или, если лень запоминать некруглые цифры - 7000 (семи тысячам) килокаллорий на килограмм "тута".
США в "тутах" считать не любит, поэтому их логика в учёте различных видов жидкого топлива иногда приводит к страницам пространных объяснений и сносок мелким шрифтом. Читать эти сноски всегда интересно и познавательно.

Второй момент тоже виден невооружённым глазом.
Несмотря на впечатляющие удельные показатели топлив с высоким удельным весом водорода, эти топлива очень проигрывают топливам с более высоким содержанием углерода в теплотворной способности одного литра такого топлива. Несмотря на то, что в килограмме пропана содержится 117% от энергии дизельного топлива, в расчёте на литр его энергитическая ценность составляет всего 63% от энергетической ценности дизельного топлива. То есть топлива с высоким удельным весом водорода гораздо менее плотные, чем топлива с высоким удельным весом углерода.

Исходя из этого видно, что переход на пропан, метан и, особенно, водород, даже в случае успешного решения проблем с давлениями и поддержанием низких температур (в случае метана и водорода), всё равно приведёт к тому, что конструктивные требования к геометрическим размерам топливных систем вырастут от 2 до 10 раз. Что, безусловно, отразится на весовых характеристиках транспортного средства, эти топлива использующего.

Переход на одноатомные спирты, с точки зрения их плотности и отсутствия проблем с давлениями и низкими температурами, выглядит в этом случае более привлекательно (в чём мы могли убедиться в материале "Игры не для нас"). Однако тут, как было указано выше, присутствует другая проблема - спирты, по сравнению с углеводородами, представляют собой уже частично окисленные соединения, то есть, содержат в своём составе кислород. Поэтому, с точки зрения удельной эффективности (в расчёте и на килограмм, и на литр) гораздо выгоднее производить более длинные спиртовые цепочки (бутанол), нежели более короткие (метанол).

Собственно говоря, сейчас именно вокруг бутанола (одноатомный спирт с четырьмя атомами углерода) вращаются основные усилия производителей биотоплива. В отличии от метанола, который легко можно получить чисто химическим синтезом, и в отличии от этанола, процесс получения которого легко осваивается путём просмотра бессмертого советского фильма "Самогонщики" (режиссер Леонид Гайдай), бутанол приходится производить или из продуктов перегонки нефти (что нам совершенно ничего не решает), либо путём использования хитрой бактерии Clostridia acetobutylicum.


Обаяшечка.

Бактерия эта с удовольствием ест крахмал, но проблема в том, что крахмал едят и люди. Кроме того, люди собираются есть крахмал и дальше. А вот искомую бактерию сейчас вовсю пытаются научить есть целлюлозу, то есть банальные опилки и солому. При этом в её геноме собираются вставить и заставить там работать некоторые изделия из химического арсенала грибов - именно эти твари сейчас, в основном, расщепляют в природе главные объёмы целлюлозы. Поэтому тут, как мы понимаем, не обошлось без ГМО. При этом, что характерно, "зелёные" не возражают, а даже способствуют. Что символизирует.

Но, основной проблемой биологического или химического синтеза жидких топлив на настоящий момент времени является отнюдь не процесс. Так или иначе, процессы химического и биологического синтеза вонючих/горючих на бумаге решены давным-давно.

Основной проблемой было, есть и будет сырьё для такого биологического или химического синтеза. И эффективность превращения данного сырья в жидкое топливо - то есть - КПД данного процесса.

Принципиальных типов сырья для получения жидких топлив, как ни странно, всего два. Это твёрдое топливо - или газ.

В первом случае при описании таких процессов можно встретить словосочетания Coal to liquids (CTL) или Biomass to liquids (BTL), а во втором случае - аббревиатуру GTL (Gas to liquids).

4. CTL - Coal to liquids - Уголь в жидкость.
Ещё в начале ХХ века многие страны, ещё надавно считавшие, что их будущему ничего не угрожает и "чёрного золота" (угля) им хватит ещё на века, вдруг столкнулись с тем, что "чёрным золотом" внезапно стала вонючая жижа Баку, Аравии, США и Венесуэлы. Одним из таких мастодонтов уходящей эры угля и пара была Германия. Имея развитую угольную и химическую промышленность, страна, волею геологии, оказалась начиста лишена сколь-либо значительных запасов нефти.

Такая ситуация и природная техническая смекалка немцев привела к тому, что в начале ХХ века, в Германии возникло сразу несколько идей о том, как можно использовать значительные залежи твёрдого топлива - в первую очередь каменного и бурого угля - для получения жидкого топлива.

Вначале расскажем о чисто химическом способе получения жидкого топлива из угля.
Разрабоке классического процесса CTL мы обязаны немецким химикам - Фишеру и Тропшу. Альтернативный процесс - прямая гидрогенизация угля при высоких давлениях - был предложен раньше ещё одним немецким химиком - Бергиусом, но он столь широкого распространения не получил, так как был более сложен в технической реализации. Кроме того, процесс Бергиуса нуждался в качестве сырья в чистом водороде, а вещь эта в природе не сказать, что сильно распространённая. Поэтому сейчас основной процесс, подразумеваемый под аббревиатурой CTL - это именно процесс Фишера-Тропша.


Фридрих Бергиус, Франц Фишер, Ганс Тропш.

Читателям, знакомым с химией, понятно, что углеводород можно получить из угля (углерода), добавив в него водород. Принципиально это было осуществлено ещё в 1869 г. французским химиком Марселином Бертло. Проблема в том, что углерод при нормальных давлениях и температурах очень неохотно реагирует не то что с водородом, но даже и с кислородом воздуха. Бертло смог заставить углерод сделать это при нормальном давлении, но катализаторы его процесса оказались очень дорогими. Бергиус заставил углерод гидрогенизироваться при высоких давлениях, но эти давления были запредельными - 200-300 атмосфер, температура составила 400—600° С, а выход процесса был очень малым.
Поэтому, основной задачей Фишера и Тропша явился поиск комбинации давления, температуры и катализатора, которые бы вместе заставили бы углерод угля прореагировать с водородом. При этом давление и температуру желательно было бы иметь пониже, а катализатор - подешевле.

В 1922—1926 гг. в результате исследований Фишера и Тропша был осуществлен в промышленном масштабе процесс получения синтетического жидкого топлива из смеси окиси углерода и водорода (так называемого синтез газа) под низким давлением. В результате этого процесса, как и при гидрогенизации твердого топлива, образуется сложная смесь жидких углеводородов, из которых, в конечном счете, используя возгонку, подобную обычной ректификации нефти, получают синтетический бензин.

Суть метода заключалась в следующем: уголь без доступа воздуха и при высокой температуре разлагается на угарный газ и водород. Далее в присутствии катализатора из этих двух газов синтезируется что бог пошлёт мазут, соляр, бензин, пропан и другие углеводороды. Товарные продукты конденсируются в охладителях, лёгкие фракции типа бутана, пропана и метана сжигаются в печи . Тепло, выделяемое при сжигании и идёт на создание температуры для разложения угля. В качестве катализаторов используется железо или кобальт. Условиями проведения процесса являются: давление от 1 атм (для кобальтовых катализаторов) до 30 атм (для катализаторов на основе железа), температура 190—240 °C (низкотемпературный вариант, для кобальтового и железного катализаторов) или 320—350 °C (высокотемпературный вариант, для железного катализатора).


Процесс Фишера-Тропша

Альтернативой химическому синтезу жидкого топлива из угля был процесс разделения на фракции камменноугольной смолы.
"Уголь", как и "нефть" - это собирательное название полезного ископаемого. Единой формулы угля и нефти не существует, на самом деле - это сложная смесь органических веществ. Почти что 100% углеродом являются только высококачественные низкозольные угли (помните: "отборный свежий кардиффский уголь"?). Именно эти угли - антрациты - использовались для сжигания в топках паровозов и линкоров.
Но, большинство углей содержат неразложившиеся остатки биомассы - остаточные количества кислорода и водорода. Вот таблица твёрдых углеродных топлив:



В зависимости от массовой доли углерода в угле угли делятся на лигниты (бурые угли), суббитуминозные угли, битуминозные (коксующиеся) угли, антрациты и графиты. Графит - это 100% углерод, антрацит содержит 95% углерода, коксующийся уголь - уже 85-75%, а бурый - и того меньше -всего 60-70%.
Разное содержание углерода и, соответсвенно, разное содержание так называемых "летучих веществ" (куда входят всякие сложные молекулы, содержащие остаточные количества водорода и кислорода) создают и уникальный характер горения разных типов угля. Если антрацит или графит при нагревании просто начнёт понемногу окисляться кислородом воздуха и даст наибольшую температуру горения (обеспечив резвый ход крейсеру "Аскольд"), то коксующийся уголь или лигнит при нагревании сначала выделит малоаппетитную жидкую массу - каменноугольную смолу и начнёт "парить" вокруг себя вонючим коксовым газом.
Твёрдый остаток коксующегося угля при этом будет почти что 100% углеродом (за это его очень любят металлурги), в коксовый газ в виде сероводорода и оксида серы соберётся вся сера (поэтому коксохимы так неприятно воняют), а вот в каменноугольную смолу стекут почти все углеводороды, которые до этого были "заперты" в угле.
Поэтому для производства жидкого топлива использовали либо отходы коксового производства, либо целенаправленно проводили пиролиз угля для получения каменноугольной смолы. Данный процесс именовался немцами карбонизацией и был двух видов: высокотемпературный (при температуре свыше 600 °C) и низкотемпературный, при котором целенаправленно добывалась каменноугольная смола, которая затем опять-таки перерабатывалась в жидкое топливо путем возгонки.

Дальше будет немного истории - как гидрогенизация (процесс Бергиуса), синтез (метод Фишера-Тропша) и карбонизация (процесс возгонки каменноугольной смолы) прошли "проверку боем" в самой Германии.

К 1 сентября 1939 года Германии имелось 7 заводов работающих по методу гидрогенизации, 7 заводов работающих по методу Фишера-Тропша и еще несколько заводов работающих по методу получения бензина из каменноугольной смолы, остающейся после коксования угля. Месячная выработка синтетического топлива на всех этих заводах достигала 120 000 тонн. В 1941 году заводы по производству синтетического топлива произвели 4,1 миллиона тонн топлива и нефтепродуктов в год при общей выработке нефтепродуктов в 12 миллионов тонн. В последующие годы выработка синтетического топлива продолжала увеличиваться.

Наглядно количественные показатели представлены в следующей табличке.

Видно, что из года в год производство синтетического топлива (Synthetic production) неуклонно возрастало от 1,6 миллиона тонн в 1938 году до 5,7 миллионов тонн в 1944 году.

Положение заводов по производству синтетического горючего представлен на на следующей картинке.

Само собой строительство заводов сопряжено с огромными расходами.
Подсчитано, что для строительства 12 заводов синтетического топлива было израсходовано 4,6 миллиарда рейхсмарок (сумма по тем временам астрономическая), израсходовано 2,4 миллиона тонн стали и 7,6 миллионов человеко часов. Действительные же немецкие затраты были больше, поскольку к концу войны немцами было построено всего 18 заводов по гидрогенизации и 9 заводов, работавших по методу Фишера-Тропша. Для производства синтетического топлива немцами было израсходовано 10 миллионов тонн каменного угля (что составило 4 процента от общей добычи каменного угля) и 50 миллионов бурого угля (20 процентов от общей добычи). В среднем на производство 1 тонны топлива расходовалось 4 тонны каменного угля или от 8 до 10 тонн бурого угля.
Несмотря на миллионные количественные показатели, на заводах по производству синтетического топлива работало относительно небольшое количество рабочих. Так в июле 1943 года их число составило всего 95 000 человек.

Значение же синтетического топлива наглядно демонстрирует следующая табличка.

Данные за первый квартал 1944 года — это фактически пик немецкого производства, поскольку в данный период (в первый квартал 1944 года) объекты нефтепереработки и заводы по производству синтетического горючего почти не подвергались бомбардировкам.

Источник:
http://nnm.ru/blogs/teufel65/sostoyanie_s_toplivom_v_nacistkoy_germanii_v_period_1933_-_1945/page4/

После Второй Мировой войны немецкий опыт технологии CTL был использован всего дважды - во время господства режима апартеида в ЮАР в 1970-е годы был построен завод Sasol, который использовал процесс Фишера-Тропша, а впоследствии компания "Шелл" построила в Пойнт Лисас, Тринидад ещё один завод по такой же технологии.

Каменноугольная же смола в настоящее время утилизируется почти на всех коксохимических предприятиях по всему миру - в её составе достаточно высокий процент ароматических углеводородов, которые очень ценятся при создании смесевых высокооктановых бензинов. Однако, в отличии от нацистской Германии, пока каменноугольную смолу получают исключительно, как побочный продукт коксовой промышленности, а не как основной продукт для возгонки её на углеводородные фракции.

О перспективах мира - и США в частности - заново оседлать технологию CTL для целей производства жидкого топлива - в следующей части рассказа.

http://crustgroup.livejournal.com/15640.html

Комментарии

Аватар пользователя Читаювсё
Читаювсё(12 лет 3 месяца)

класс !!!!!!!! долго я не мог понять - где же ГГ/( она же - третий рейх ) - брала синтетический бензин и керосин.

большое спасибо !!!

 

Аватар пользователя deepinspace
deepinspace(12 лет 2 месяца)

норвегия поставляла нефть )))

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

... которую там нашли в 1967... Румыния - вот та поставляла.

Аватар пользователя deepinspace
deepinspace(12 лет 2 месяца)

сорри перепутал

Аватар пользователя Читаювсё
Читаювсё(12 лет 3 месяца)

                    )))))          увы, этого было мало...

Аватар пользователя Nordicx86
Nordicx86(12 лет 2 месяца)

Книгу издавать пора... 

Комментарий администрации:  
*** Криптобес ***
Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

Это очень дорого и опыт Германии никто не хотел перенимать.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)
Дорого или не дорого - воевать-то хотелось. Сейчас условия поменялись, уже и не сильно дорого. Подождите следующей части - там и анализ по энергии будет.
Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

Всё равно натуральную нефть выгоднее возить с другой половины шарика, чем уголь перерабатывать у себя.

Аватар пользователя deepinspace
deepinspace(12 лет 2 месяца)

наверно такой способ хорош при тотальной блокаде?

Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

Немцы же не от хорошей жизни этим занялись.

Аватар пользователя deepinspace
deepinspace(12 лет 2 месяца)

х там знает что еще нам предстоит испытать. не сильно мы пока не независимы от внешнего мира

Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

В любом случае России строить такте заводы не придётся.

Нефть и газ у неё свои и кончатся ой как нескоро. :)

А вот Европе и пиндосии...

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

При тотальном падении EROEI не исключено, что и в России такие заводы станут выгодными. Просто позже, чем в Европе или в США. Однозначно такие заводы не построить там, где угля отродясь не было - как в той же Саудовской Аравии. Вот уж кому не завидую, когда нефть закончится.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Натуральная нефть сейчас всё больше концентрируется в десятке мест по всему миру, поэтому раньше или позже встанет простой вопрос - "из чего же всё-таки делать бензин?" ;)

Аватар пользователя Rkshvch
Rkshvch(12 лет 3 месяца)

Автору, как всегда, огромнейшее спасибо! Не совру, если скажу, что все с нетерпением ждут следующих статей. Спасибо!

Аватар пользователя True
True(12 лет 3 недели)

Взорвано, уложено, сколото

Чёрное надёжное золото. 

Комментарий администрации:  
*** Уличен во лжи ***
Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

И вот он прямо с корабля

Пришёл стране давать угля,

А вот сегодня наломал, как видно, дров.

Аватар пользователя True
True(12 лет 3 недели)

Неужто ещё остались те, кто помнит, откуда это? =)

Комментарий администрации:  
*** Уличен во лжи ***
Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

Ну, ВСВ - такое же "наше всё", как и АСП.

Как он умел слова находить!

"В Анадыре что надо мы намыли,

Нам там ломы ломали на горбу."

Как сказано то!!!

Аватар пользователя True
True(12 лет 3 недели)

Было время и были подвалы, 

Было время и цены снижали!

И текли куда надо каналы,

А в конце куда надо впадали.

 

Комментарий администрации:  
*** Уличен во лжи ***
Аватар пользователя Капитан
Капитан(12 лет 2 месяца)

Сосед сказал, что он народ,

Что основной закон блюдёт.

мол, кто не ест, тот и не пьёт.

И выпил, кстати.

Аватар пользователя slw068
slw068(12 лет 2 месяца)

Странно из экономической географии помню, что т.у.т. была эквивалентна нефти, а не углю. Но вики подтверждает, что действительно уголь. Странно.... Правда м/н единица привязана к нефти. Может в СССР все же планировали переход на м/н единицы измерений?

По поводу использования топлив отличных от бензина. Не стоит путать литры и килограммы. Водород имеет теплотворную способность в три раза выше бензина. При этом его плотность всего в четыре раза ниже бензина. Т.е. при переходе на водород (например с использованием сосудов Дьюаров) получаем объем бака на треть больше бензинового, но с крепежом рассчитанным на массу в три раза меньшую. Т.е. получаем однозначный выигрыш.

При использовании метана мы получаем увеличение объема в два раза и массу конструкции бака увеличенную на 60%. Для автомобиля масса бака ничтожна и мы можем пренебречь данным фактом.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Не знаю, откуда у Вас данные о плотности жидкого водорода и бензина.

Вот, если что, ссылки на Вики:

http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_hydrogen

Жидкий водород - 68,7 кг/м3

http://en.wikipedia.org/wiki/Gasoline

Бензин - 719,7 кг/м3

Плотность водорода в десять раз меньше плотности бензина. То есть, сосуд Дьюара на равное бензину по теплотворности количество водорода надо делать по объёму минимум  в 3,3 раза больше. Что в таблице и показано.

Аватар пользователя Serg70p
Serg70p(11 лет 10 месяцев)

- в тоннах условного топлива. 1 т.у.т.  можно представи в виде 1т.у.т. на литр. так наверное правильнее.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

В МДж/кг или МДж/литр мне лично как-то удобнее. Ватт - это ведь джоуль в секунду, так что МВт-час из МДж на килограмм или литр выводятся очень быстро.

А помнить все коэффициенты перевода всяких допотопных мер мощности, энергии и энергоёмкости, да ещё и выраженные в баррелях или галлонах - это выше моего разумения. Так только запутаться легко. Что статистика нам регулярно и демонстрирует.

Аватар пользователя slw068
slw068(12 лет 2 месяца)

"В МДж/кг или МДж/литр мне лично как-то удобнее. Ватт - это ведь джоуль в секунду, так что МВт-час из МДж на килограмм или литр выводятся очень быстро."

Не выводятся. МДж/кг или МДж/литр - это размерность топлива. МВт-час из МДж на килограмм или литр- это размерность двигателя. Т.е. единицы измерения относятся к совершенно разным областям.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Двигатель имеет КПД и потребление топлива, выраженное в удельном расходе.

Имея КПД двигателя, его мощность и удельную теплотворную способность топлива - всё выраженное в единицах СИ, можно легко посчитать удельный расход такого топлива - в секунду, в час, в день.

А теперь попробуйте так же перевести баррели арабской лёгкой нефти в лошадиные силы. За&б&тесь пыль глотать в коэффициентах перевода.

А размерности - разные, это же по формулам видно.

Аватар пользователя Serg70p
Serg70p(11 лет 10 месяцев)

опять согласен с выводами, но я не о том спрашивал. попробую так. в машине бак на 45 литров бензина. если заменить бензин на туки, то выйдет синтетичесский показатель в литрах. вместо 45 л. б. - 35(условно туков). или взвесить вместе с бензобаком (баллонной системой для газа) и не в литах а в киллограммах. из вашей статьи выходит - неуниверсаизм представления топлива в литрах. 

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Представлять топливо можно и в литрах, и в килограммах, и в т.у.т. Т.у.т. даже складывать между собой можно, там энергия уже в размерности "сидит".

А вот складывать литры этанола с литрами бензина или сырой нефти - верх мошенничества.

Но американское EIA этим регулярно занимается, плюсуя строчки NGL и other liquids, выраженные в баррелях, к строчке crude oil.

Это именно, что складывание ягод земляники (other liquids) с яблоками (NGL) и апельсинами (crude oil) и продажа их по цене штук апельсин.

Аватар пользователя slw068
slw068(12 лет 2 месяца)

Повторюсь ещё раз. Вт/Кг - это размерность двигателя. Для ДВС это фактически функция от степени сжатия в цилиндрах. При примерно одинаковом КПД масса двигателя и его мощность может может варьироваться в очень широких пределах.

Живой пример. Двигатели камаза.

740.13-260 Мощность (КВт/л.с.) - 191(260). Масса (кг) - 835

740.30-260 Мощность (КВт/л.с.) - 191(260). Масса (кг) - 885

740.51-320 Мощность (КВт/л.с.) - 235(320). Масса (кг) - 885

740.50-360 Мощность (КВт/л.с.) -  265(360). Масса (кг) - 885

Здесь мы четко видим, что Вт/кг есть функция от конструкции двигателя, а не топлива котрым его питают. Безусловно чем хуже топливо, тем хуже размерность двигателя. Но по любому Вт/кг это относится к двигателям, а не топливу.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Ну - и где я писал о "переводе"? Я писал: "выводится". Почувствуйте разницу.

Мощность можно вывести из энергии и удельного расхода топлива, эту энергию содержащую. Хорошо, когда эти части формулы уже приведены к одной системе единиц.

Размерности величин - разные. Система размерностей - одна. При этом - полностью десятичная, кроме единиц времени (ну тут, блин, вавилонянам спасибо сказать надо). В этом удобство МВт-ч или Мдж/кг. Я их не путаю, перечитайте, пожалуйста, мои фразы.

Аватар пользователя slw068
slw068(12 лет 2 месяца)

Прочитал. Ещё раз цитирую: "так что МВт-час из МДж на килограмм или литр выводятся очень быстро." Моя претензия была в том, что не выводятся. На нефти можно гонять паровозы или тепловозы. МДж/кг при этом не меняются. А вот Вт/кг меняются очень и очень серьёзно. МДж/кг для соляры и бензина отличаются менее чем на 10%. Но все попытки поставить дизельный двигатель на самолет провалились.

Смотрим на ВАЗовсие движки.  2106 - 76 л/с на 130кг. 21083 - 78л/с на 95кг. Т.е. для одного и того же топлива мы имеем разброс характеристик в полтора раза. Из этого следует очень простой вывод - вывести из удельной теплоемкости топлива удельную мощность двигателя практически невозможно.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Кончаем флудить, право слово. Хотите считать галлоны, BTU, баррели нефти, лошадиные силы, кубические футы и фунты на фут - езжайте в США и устраивайтесь к ним в статистическое ведомство. Они оценят.

Мой комментарий был исключительно об удобстве системы СИ для создания картины происходящего. Дальше все комментарии этой ветки тупо тру, извините.

Аватар пользователя Serg70p
Serg70p(11 лет 10 месяцев)

да я не про удобство, в оценках согласен. Я про универсализм. Ну вроде - как правильно описать топливный резервуар для автономного путешествия.

Аватар пользователя slw068
slw068(12 лет 2 месяца)

Можно сделать в три раза больше. Масса конструкций бака в массе автомобиля ничтожна. Мы можем пожертвовать десяток кг на это дело. Правда смотрется это будет как маленький автомобильчик с цистерной топлива. :)))

Аватар пользователя gfksx2
gfksx2(12 лет 2 месяца)

Интересно, а синтетический бензин был лучше обычного или хуже ?

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Почитайте источник, ссылку на который я привёл в тексте статьи. В целом синтетика была хуже "природного" бензина из нефти, но это уже была особенность экономики гитлеровской Германии - в бензины там бодяжили всё, что только можно, включая и этанол из картофана. Поэтому зимой оно всё расслаивалось на фракции.

В целом - процессы, как процессы. У Фишера-Тропша низкий выход тяжёлых фракций - труднее получить соляр. В каменноугольную смолу натекает то, что есть в битумозных углях (там синтеза нет), поэтому там много бензола. В смеси будет достаточно неплохой бензин. Где-то А-76, для "Жигуля" сойдёт.

Аватар пользователя tovarishvolk
tovarishvolk(12 лет 2 месяца)

У меня вопрос не совсем по теме, тема так сказать рядышком, гдето смежная, вдруг разбираетесь) про ферросплавы http://nstarikov.ru/blog/18619 есть там опастность или автор статьи прав?

Аватар пользователя CCAPMX
CCAPMX(12 лет 2 месяца)

помню в свое время некие камрады занимались атомарным азотом - там фича была в том, что реакция "атомарный газ -> молекулярный газ" в случае азота давала наибольший выигрыш в энергии.

Правда, там взрывчатку народ изобретал.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)
Газы - вещь хорошая, но громадное преимущество жидких топлив - в их плотности, которая выше плотности газов где-то на 3 порядка. Отсюда и все усилия получить либо наиболее удобные длинноцепочные углеводороды (бензин, соляр), либо, на крайняк - хотя бы "длинные" одноатомные спирты. Даже водород, несмотя на простоту получения его электролизом из воды, уже гораздо хуже, как топливо.
Аватар пользователя r3po
r3po(11 лет 10 месяцев)

А какой смысл электролизом добывать из воды водород, что бы потом окислить его опять до воды? Суммарный энергобаланс будет по любому отрицательным.

Аватар пользователя CCAPMX
CCAPMX(12 лет 2 месяца)

в ракету его, например

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Водород - это универсальный энергетический аккумулятор. Сейчас вот немцы вовсю обсуждают, варианты решения своей проблемы с неуправляемыми ветряками и солнечными батареями именно за счёт "складирования" их невостребованной энергии в водород.

В сеть её выдавать совершенно не получается, я писал об этом в статье "Напряжение растёт. Частота падает", можете пересмотреть.

Но даже в этих проектах водород, полученный электролизом (с КПД около 60%) приходится потом метанизировать с использованием внешнего источника СО2 и потом закачивать в газораспределительные сети (тоже с какими-то потерями). Потому что в чистом виде водород нафиг никому не нужен. А потом, когда надо сети, полученный CH4 опять перегоняют в электричество  (с КПД процентов 50%, если производить его на ПГУ).

Короче - затея с ветряками, по факту, оказывается весьма нетривиальной *опой для экономики. Если там "на ветряке" даже и есть EROEI 8:1, мне страшно представить, что там остаётся после такого фортеля через водород, метан и ПГУ, со всеми умножениями начального EROEI на КПД поддерживающих процессов.

И это, ещё раз, сейчас обсуждается на серьёзных встречах в Европе:

http://www.theoildrum.com/node/9232

Мне, например, вспоминается старый еврейский анекдот про вонючие ноги Сары и совет "купить козу".... :)

Аватар пользователя r3po
r3po(11 лет 10 месяцев)

> Водород - это универсальный энергетический аккумулятор.
ИМХО, довольно проблемный. Аккумулятор предполагает хранение. А как раз с хранением у водорода все очень плохо, ибо хранить нужно под давлением, а он сильно текуч. Просачивается через любую пробку, муфту, сварочные швы и т.д. При контакте с кислородом получается гремучая смесь. Малейшая искра приводит к объемному взрыву.
Вариант охлаждать до жидкости плох тем, что система охлаждения тоже потребует энергии, при чем немало, ибо криоген.
Это не дрова на заваленке сложить.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Водород - ещё та задница, да вот только без него - никак.

Углерод в чистом виде - твёрдый (графит), в соединениях с кислородом - газ (угарный, углекислый). Для получения жидкой фазы приходится добавлять в топливо водород. Хорошо, когда он в топливе изначально есть (как в коксующемся угле, лигните или биомассе). А если его там отродясь не было?

Вот и мучаются с электролизом и термолизом воды. Благо этого добра хватает почти повсюду.

А потом всё равно, логически тупикуют весь водород или в углеводороды, или в спирты. Потому что - смотрим первую фразу кормментария. :)

Аватар пользователя LAlexander
LAlexander(11 лет 12 месяцев)

А потом всё равно, логически тупикуют весь водород или в углеводороды, или в спирты. Потому что - смотрим первую фразу кормментария. :)

 

Ну, чисто теоретически, есть ещё один кандидат на синтетическое топливо помимо углеводородов и спиртов – аммиак.

 

Вроде как есть эксперименты (вполне успешные) с переводом ДВС на него.

 

А так прост в синтезе, достаточно удобен в хранение. Вонючий только…

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Там есть своя сложность - на чистом аммиаке ДВС работать абсолютно не желает - у аммиака очень низкая скорость пламени. Поэтому в аммиак "на запал" приходится добавлять около 20% бензина или какого-нибудь другого топлива с высокой скоростью пламени.

А так, весьма достойная замена, не спорю. Если сравнивать с водородом - вполне конкурентен, как "жидкостной аккумулятор". Ведь аммиак - это тоже, как и водород, не первичное топливо, его надо опять-таки через электроэнергию "переворачивать".

Аватар пользователя LAlexander
LAlexander(11 лет 12 месяцев)

Там есть своя сложность - на чистом аммиаке ДВС работать абсолютно не желает - у аммиака очень низкая скорость пламени.

Это только отчасти так. Скорость горения аммиачно-воздушной смеси, конечно, оставляет желать лучшего, но это может быть исправлено увеличением рабочего давления. Пишут, что дизельный двигатель может работать на чистом аммиаке при степени сжатия 35 и более. Такие режимы естественно накладывают более жёсткие требования на материалы элементов двигателя, поэтому переделка стандартного двигателя с дизельного топлива на чистый аммиак проблематична (возможна только на двухтопливную систему, где добавка быстрогорящего топлива обеспечивает поджег аммиачно-воздушной смеси).

С другой стороны возможны и другие инженерные решения, например, предварительная частичная диссоциация аммиака на водород и азот на катализаторе с использованием тепла выхлопных газов.

Т.е перевод стандартного двигателя с бензина/диз. топлива на аммиак конечно затруднён, но разработка двигателя способного работать на чистом аммиаке не выглядит не решаемой проблемой.

Аватар пользователя Already Yet
Already Yet(11 лет 11 месяцев)

Скажем так - проблемы с аммиаком решить проще, чем с водородом. :)

Тут я с Вами полностью согласен - даже уход на бензиново-аммиачную смесь "20/80" - это уже серьёзный шаг вперёд. Всё равно, так или иначе, все будущие топлива "автономного автомобиля" будут в той или иной степени суррогатами бензина и соляра. Поэтому, если уже и строить новую инфраструктуру, так хоть под суррогат, который будет наиболее привлекателен по совокупности всех параметров.

Страницы