Прогнозування властивостей газоводневих сумішей за відомими характеристиками природного газу
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9868-2026-1(45)-13-27Ключові слова:
альтернативні енергоносії, газорозподільні мережі, густина, об'ємна теплота згоряння, число ВоббеАнотація
Одним із реальних шляхів вирішення проблеми декарбонізації є застосування газоводневих сумішей як альтернативи природному газу в системах газопостачання населених пунктів. Практична реалізація зазначеної технології вимагає вирішення низки завдань, пов’язаних із забезпеченням безпеки та надійності транспортування і розподілу енергоносіїв, коригуванням режимів експлуатації існуючих газорозподільних мереж з метою подачі обсягів енергії, які раніше забезпечував природний газ. Режимні параметри трубопроводів безпосередньо залежать від властивостей газоводневих сумішей. Метою роботи є одержання аналітичних залежностей, які дають можливість за відповідними характеристиками базового природного газу прогнозувати властивості газоводневої суміші з певною молярною концентрацією водню за стандартних умов. Склад компонентів базового природного газу має відповідати нормативним вимогам щодо подавання в газотранспортну систему України. Дослідження проведено за двох значень стандартної температури вимірювання об’єму 0 оС і 20 оС. З урахуванням вимог нормативних документів сформовано варіанти складу компонентів базового природного газу та визначені їх властивості з урахуванням реального стану. За результатами багатоваріантних розрахунків знайдено властивості газоводневих сумішей для кожного варіанта базового природного газу в діапазоні молярних концентрацій (0-100) % водню. Методами математичного моделювання отримано аналітичні залежності для прогнозування густини, відносної густини, вищої і нижчої об’ємної теплоти згоряння, вищого і нижчого числа Воббе та кінематичної в’язкості газоводневих сумішей залежно від молярної концентрації водню та відповідних властивостей базового природного газу. Запропоновані математичні моделі можуть бути застосовані для оперативних газодинамічних розрахунків газових мереж за транспортування газоводневих сумішей.
Завантаження
Посилання
1. Quintino, F. M., Nascimento, N., & Fernandes, E. C. (2021). Aspects of hydrogen and biomethane introduction in natural gas infrastructure and equipment. Hydrogen, 2(3), 301–318. https://doi.org/10.3390/hydrogen2030016
2. Topolski, K., Reznicek, E. P., Cakir Erdener, B., San Marchi, C. W., Ronevich, J. A., Fring, L., Simmons, K., Fernandez, O. J. G., Hodge, B.-M., & Chung, M. (2022). Hydrogen blending into natural gas pipeline infrastructure: Review of the state of technology (NREL/TP-5400-81704). National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/docs/fy23osti/81704.pdf
3. Samah, A. A. A., Zaki Naji, T. C., & Othman, M. R. (2020). Evaluation of hydrogen concentration effect on the natural gas properties and flow performance. International Journal of Hydrogen Energy. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.09.141
4. Zabrzeski, Ł., Janusz, P., Liszka, K., Łaciak, M., & Szurlej, A. (2017). The effect of hydrogen transported through a gas pipeline on the functioning of gas compression station work. AGH DRILLING, OIL, GAS, 34(4), 959–970. https://doi.org/10.7494/drill.2017.34.4.959
5. Neacsa, A., Eparu, C. N., Panaitescu, C., Stoica, D. B., Ionete, B., Prundurel, A., & Gal, S. (2023). Hydrogen–natural gas mix-a viable perspective for environment and society. Energies, 16(15), 5751. https://doi.org/10.3390/en16155751
6. Nasriani, H. R. (2024). Advanced thermodynamics of hydrogen and natural gas blends for gas transmission and distribution networks. Measurement: Sensors, 31, 101765. https://doi.org/10.1016/j.measen.2024.101765
7. Alkhatib, I. I. I., AlHajaj, A., Almansoori, A., & Vega, L. F. (2022). Accurate predictions of the effect of hydrogen composition on the thermodynamics and transport properties of natural gas. Industrial & Engineering Chemistry Research, 61(16), 5433–5448. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.2c00363
8. Serediuk, M. D. (2021). Hazodynamichni rezhymy ekspluatatsii hazovykh merezh nyzkoho tysku pry transportuvanni hazo-vodnevykh sumishei [Gas dynamic operating modes of low pressure gas networks during transport gas-hydrogen mixtures]. / International scientific journal «Internauka», (101), 52–62. https://doi.org/10.25313/2520-2057-2021-1-6822 [in Ukrainian]
9. Serediuk, M. D., & Velykyi, S. V. (2023). Vplyv kontsentratsii vodniu na vlastyvosti hazovodnevykh sumishei ta hazodynamichni protsesy v rozpodilnykh hazovykh merezhakh [Influence of hydrogen concentration on the properties of gas-hydrogen mixtures and gas-dynamic processes in gas distribution networks]. Oil and Gas Power Engineering, (40), 25–37. https://doi.org/10.31471/1993-9868-2023-2(40)-25-37[in Ukrainian]
10. Ministerstvo rehionalnoho rozvytku, budivnytstva ta zhytlovo-komunalnoho hospodarstva Ukrainy. (2019). DBN V.2.5-20:2018 Hazopostachannia [State Construction Norms V.2.5-20:2018. Gas supply]. https://e-construction.gov.ua/files/new_doc/3019139736343151891/2023-01-19/ca4a4e37-6a57-4bf1-8a91-ec1c83a95344.pdf [in Ukrainian]
11. Natsionalna komisiia, shcho zdiisniuie derzhavne rehuliuvannia u sferakh enerhetyky ta komunalnykh posluh. (2015). Kodeks hazorozpodilnykh merezh [Code of Gas Distibution Networks]. Retrieved May 23, 2025, from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1379-15#Text [in Ukrainian]
12. Natsionalna komisiia, shcho zdiisniuie derzhavne rehuliuvannia u sferakh enerhetyky ta komunalnykh posluh. (2015). Kodeks hazotransportnoi systemy [Code of Gas Transmission System]. Retrieved May 23, 2025, from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z1378-15#Text [in Ukrainian]
13. Derzhavne pidpryiemstvo «Ukrainskyi naukovo-doslidnyi i navchalnyi tsentr problem standartyzatsii, sertyfikatsii ta yakosti» (DP «UkrNDNTs»). (2021). DSTU EN ISO 6976:2020 Pryrodnyi haz. Obchyslennia teploty zghoriannia, hustyny, vidnosnoi hustyny ta chysla Vobbe na osnovi komponentnoho skladu [National Standard EN ISO 6976:2020. Natural gas. Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from compositional analysis]. [in Ukrainian]
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Нафтогазова енергетика
TЦя робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
