167 Лекция № 7 Газообразные топлива
План лекции
Виды газообразных топлив и эксплуатационные требования к ним.
2. Свойства сжиженных газов.
3. Свойства сжатых газов.
4. Газовые конденсаты.
5. Ассортимент газообразных топлив.
6. Перспективные виды топлив для автомобильных двигателей.
1. Виды газообразных топлив и эксплуатационные требования к ним
Автомобильный транспорт - основной «потребитель» бензина и дизельного топлива. При их сгорании выделяются в виде отработавших газов вредные для человека и окружающей среды вещества. Кроме того, постоянный рост числа автомобилей приводит к сокращению запасов сырья для производства топлива - нефти.
Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на окружающую среду позволяет использование альтернативных топлив на основе газообразных углеводородов. Стоимость производства газообразного топлива в 2-3 раза ниже стоимости производства бензина и дизельного топлива, а запасы его сырья превосходят нефтяные. Наибольших успехов в решении задач снижения вредного воздействия на окружающую среду от использования автомобильного транспорта достигли Австралия, Австрия, Аргентина, Италия, Канада, Новая Зеландия, США, Швеция и Япония.
Для работы на газообразных топливах автотранспортные средства переоборудуются в газобаллонные автомобили (ГБА). Для установки на серийные автомобили с бензиновыми или дизельными двигателями выпускают комплекты газового оборудования, модели которых приведены в табл. 1.
Таблица 1
Комплекты газобаллонного оборудования, устанавливаемые
на отечественные автомобили и автобусы
Виды газообразных топлив и эксплуатационные требования к ним.
Газообразные углеводородные топлива относятся к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами у газобаллонных автомобилей значительно ниже, чем у автомобилей с двигателями, работающими на бензине или дизельном топливе.
Преимуществами газообразных топлив являются:
экономия нефтепродуктов, из которых изготавливаются бензины и дизельные топлива;
улучшение топливной экономичности автомобиля за счет работы двигателя на более бедной горючей смеси;
снижение токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания;
снижение изнашивания цилиндро-поршневой группы и увеличение срока службы моторного масла (газовоздушная смесь не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, не образует нагара на деталях цилиндро-поршневой группы и не разжижает масло в картере двигателя);
высокая детонационная стойкость газообразных топлив (позволяет повысить степень сжатия двигателя и, следовательно, его мощность и топливную экономичность);
исключение необходимости подогрева впускного трубопровода, что улучшает наполнение цилиндров и повышает, таким образом, мощность двигателя;
- улучшение равномерности распределения горючей смеси по цилиндрам.
В табл. 2 приведены основные физико-химические свойства отдельных компонентов газообразных топлив и бензина.
Таблица 2
Физико-химические свойства компонентов газообразных топлив и бензина
В зависимости от физического состояния горючие газы делятся на сжатые и сжиженные. Если критическая температура газа ниже обычных температур эксплуатации автомобиля, его применяют, как правило, в сжатом виде (сжатый газ), а если выше - в сжиженном виде под давлением 1,5-2,0 МПа (сжиженный газ).
Сжатый газ при глубоком охлаждении можно перевести в жидкое состояние.
Наиболее широко применяются и имеют перспективы расширения использования следующие газообразные углеводородные топлива:
- компримированный (сжатый) природный газ (КПГ) (метан);
- газ сжиженный нефтяной (ГСН) (пропан-бутановая смесь).
Физико-химические и эксплуатационные свойства газообразных топлив существенно отличаются от бензинов и дизельных топлив.
К качеству топлив для газобаллонных автомобилей предъявляют такие основные эксплуатационные требования:
- хорошая смешиваемость с воздухом для образования однородной горючей смеси;
- высокая калорийность горючей смеси;
- отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;
- минимальное содержание смолистых веществ и механических примесей, способствующих образованию нагара на деталях двигателя;
- минимальное содержание веществ, вызывающих коррозию поверхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере двигателя;
- минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;
- сохранение стабильного состава и свойств по времени и объему;
- сохранение избыточного давления насыщенных паров 0,1-1,6 МПа в интервале температур от -30 до +45 °С (для ГСН);
- хорошая испаряемость без образования жидкого осадка при понижении давления в газовой системе питания двигателя (для ГСН).