Виды газообразных топлив.
Сжатыми природными газами (СПГ) ГОСТ 27577-87 называются газы, которые при обычной температуре и давлении до 20 МПа сохраняют газообразное состояние. Природный газ, используемый в д.в.с., состоит в основном из метана (СН4). Газ находится в толстостенных стальных баллонах, рассчитанных на давление 20 МПа. В один баллон емкостью 50 л вмещается 10 м3 газа, что эквивалентно 10 л бензина. Масса баллона 65 кг. Установка на автомобиль таких баллонов снижает его полезную нагрузку на 10 – 20%. Мощность также несколько снижается из-за снижения теплоты сгорания и уменьшения коэффициента наполнения цилиндров (при использовании бензина часть топлива поступает в цилиндр в жидкой фазе, поэтому коэффициент наполнения больше). Сертифицированы баллоны для Н2, рассчитанные на рабочее давление 70 МПа. Сжиженными нефтяными газами (СНГ) ГОСТ 27578-87 называются газы, которые переходят в жидкую фазу при обычной температуре и повышенном давлении. Давление в емкости поддерживается автоматически и зависит от состава газовой смеси и температуры окружающей среды. Жидкость в резервуаре близка к точке кипения. Она испаряется по мере расхода газа, поддерживая постоянное давление. Скрытая теплота парообразования незначительна (около 120 кДж/кг), а расход тепла на испарение составляет 0,7 – 1,0%, содержащейся в газах тепловой энергии. Коэффициент объемного расширения газов велик, при возрастании температуры жидкость значительно расширяется, поэтому при заполнении резервуаров оставляют 15% свободного пространства. СНГ, используемые в автотранспорте, хранятся в баллонах емкостью 250 л. Для автотранспорта СНГ выпускаются в двух вариантах: пропан автомобильный (ПА) и пропан-бутан автомобильный (ПБА). В состав СНГ в небольших количествах входят этан (до 4%), который повышает давление газовой смеси при отрицательной температуре и пентан (до 1%). При 20 0С пропан сжижается при давлении 0,716 МПа, бутан при 0,103 МПа. Давление насыщенных паров пропана при температуре 45 0С (расчетная температура применения на территории РФ) достигает 1,6 МПа. ПБА применяется до температуры –200С, содержание пропана в нем до 70%. ПА можно применять до –35 0С, содержание пропана не менее 90%. Весной, с целью полного использования запасов газа марки ПА, допускается его использование до температуры 10 0С. Преимущества СНГ по сравнению с СПГ. 1.Увеличивается грузоподъемность автомобиля (за счет снижения веса баллонов) и его пробег при одинаковом объеме резервуаров. 2.Из-за меньшего давления в системе (1,6МПа) безопаснее работа и ниже требования к материалу резервуаров. 3.Выше теплотворная способность (46000 кДж/м3), что позволяет повысить мощность двигателя. 4. Проще транспортировка и хранения газа. 5.Сжиженный газ можно использовать в кондиционере или рефрижераторе (газ все равно необходимо где-то испарять перед подачей в двигатель). Нельзя парковать автомобиль, работающий на пропан-бутановой смеси в подземных гаражах, т.к. бутан тяжелее воздуха и при утечке скапливается внизу, образуя взрывоопасную и токсичную смесь. Перспективным является сжижение метана. При температуре –820С он под воздействием небольшого избыточного давления переходит в жидкую фазу, а при температуре –1610С сжижается при атмосферном давлении. При сжижении объем газа уменьшается в 600 раз, что эквивалентно сжатию газа до 60 МПа. В одинаковом объеме сжиженного газа содержится в 3 раза больше, чем компримированного (сжатого) газа под давлением 20 МПа. Это позволит снизить толщину стенок резервуара (хотя возрастет теплоизоляционный слой), что уменьшит его вес и повысить пробег на одной заправке при одинаковом объеме баллонов. Такое топливо можно доставлять на АГНСК в специальных цистернах и заливать в бак автомобиля, выполненный в виде термоса. Современная технология позволяет хранить сжиженный метан до 15 дней, что неплохо при регулярном использовании автомобиля. Недостатком является цена оборудования и малое время хранения. По такому же принципу можно использовать и сжиженный водород, сжигая его непосредственно в двигателе или использовать в топливных элементах для получения электрического тока. Газообразный водород из аэростатов заграждения использовался в блокадном Ленинграде для питания двигателей.
|