Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Блог


Виды и свойства газообразных топлив, применяемых на автомобильном транспорте

Газообразные топлива являются альтернативным видом энергоносителей по отношению к традиционным жидким топливам, получаемым из нефти.

Физико-химические и эксплуатационные свойства газообразных топлив существенно отличаются от бензинов и дизельных топлив, что влияет на конструкцию газовых систем питания и их эксплуатацию. Техническое обслуживание и ремонт газового оборудования, переоборудование, хранение ГБА и их заправка, подготовка ремонтных рабочих имеют существенные особенности.

К газообразным углеводородным топливам, которые достаточно широко применяются в настоящее время и имеют перспективы расширения их использования, относятся:

Другие виды газообразных топлив - сжиженный природный газ (метан), биогаз (метан и другие составляющие), диметилэфир, водород - пока не нашли коммерческого применения.

Основными компонентами газообразных углеводородных топлив являются углеводородные газы - метан, пропан, бутан и ряд других. Эти газы могут храниться на автомобиле в сжиженном или газообразном· агрегатном состоянии. Агрегатное состояние газа зависит от физико-химических свойств его компонентов, температуры и давления в баллоне. Основные физико-химические свойства компонентов газообразных углеводородных топлив, влияющих на конструкцию и эксплуатацию ГБА, и бензина представлены в таблице 1.2.

От агрегатного состояния компонентов газообразного топлива зависят способы заправки и его хранения, существенно влияющие на конструкцию и эксплуатацию ГБА.

Из таблицы 1.2 следует, что все компоненты газообразных топлив при атмосферном давлении имеют температуру кипения ниже 0оС. Однако если в емкости с газом повысить давление, то температура кипения газа существенно увеличится. Эти давления и температуры имеют пределы, называемые критическими. Очень низкие температуры кипения при атмосферном давлении (-­161,5 ОС) и критическая температура (-82 ОС) метана делают технически сложным заправку и хранение метана в сжиженном состоянии, для чего используются изотермические баллоны с комплексной термоизоляцией. Поэтому в настоящее время большое распространение получил способ заправки и хранения метана на автомобилях в сжатом, или так называемом компримированном, состоянии под высоким давлением. На автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) для заправки ГБА в странах СНГ рабочее давление - 20,0 МПа. Использование сжиженного метана получило в настоящее время распространение при доставке природного газа. В перспективе при освоении криогенных баллонов сжиженного природного газа для ГБА этот вид топлива может стать конкурентом дорогостоящим бензинам. Над этой проблемой работают в настоящее время ученые и конструкторы различных отраслей машиностроения [2].

Таблица 1.2 - Физико-химические свойства компонентов газообразных топлив и бензина, влияющих на конструкцию и эксплуатацию ГБА

 

 

Компоненты

 

 

J

 

Параметр

Метан

Этан

Пропан

Нормальный

 

Бензин

 

 

 

бутан

 

 

Молекулярная формула

СН4

 

С2Н6

СзН8

 

C4H10

 

-

 

 

 

 

Молекулярная масса, кг/моль

16

 

30

44

 

58

 

114,2

Плотность жидкой фазы при

 

 

 

 

 

 

 

 

температуре кипения и,

416

 

546

584

 

600

 

735

давлении 100 кПа, кг/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

Плотность газовой фазы при

 

 

 

 

 

 

 

 

нормальных условиях (150С,

0,717

 

1,356

2,019

 

2,703

 

5,18

760 мм рт. ст.), кг/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

Относительная плотность

0,554

 

1,048

 

1,562

 

2,091

3,78

газовой фазы (по воздуху)

 

 

Критическое Давление

4,58

 

4,88

4,20

 

3,60

 

-

(абсолютное), МПа

 

 

 

Критическая температура кипения, оС

-82,0

 

32,3

96,8

 

152,9

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура кипения при

-161,5

 

-88,5

-42,1

-0,5

35-205

давлении 100 кПа, оС

 

 

Теплота сгорания (низшая)

49,7

47,1

45,9

45,4

43,9

удельная, МДж/кг

Теплота сгорания (низшая)

33,8

59,9

85,6

111,6

213,1

объемная, МДж/м3

Теоретически необходимое

 

 

 

 

 

для сгорания топлива

17,2

16,8

15,8

15,6

14,9

количество воздуха, кг/кг

 

 

 

 

 

Теплота сгорания горючей

 

 

 

 

 

смеси при коэффициенте

3,22

3,40

3,46

3,49

3,56

избытка воздуха а = 1,0,

МЛж/м3

 

 

 

 

 

Теоретически необходимое

 

 

 

 

 

для сгорания топлива

9,52

16,66

23,91

30,95

58,61

количество воздуха, м3 3

 

 

 

 

 

Температура воспламенения

 

 

 

 

 

топлива в воздухе при

680 ... 750

508 ... 605

510 ... 580

475 .. .550

470 ... 530

атмосферном давлении, оС

 

 

 

 

 

Пределы воспламенения

 

 

 

 

 

объемные, %:

 

 

 

 

 

нижний

5,0

3,2

2,1

1,9

1,5

верхний

15,0

12,5

9,5

8,5

6,0

Октановое число (04) (по

110

108

105

94

80-90

моторному методу)

При снижении давления метана в газовом редукторе высокого давления температура резко снижается (эффект Джоуля - Томпсона). Например, при снижении давления с 10,0 до 1,0 МПа падение температуры газа составит около 30 ОС. Даже в летний период влага, содержащаяся в газе, может образовать кристаллы льда и стать препятствием при подаче газа в двигатель. Таким образом, важными мероприятиями для эксплуатации ГБА являются: очистка (осушение) газа от воды при заправке на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях; своевременная замена фильтров в системе питания автомобиля; эффективный подогрев газа перед снижением давления в редукторе, особенно в зимний период эксплуатации.

Пропан и бутан - основные компоненты СНГ - по сравнению с метаном имеют значительно более высокие температуры кипения при атмосферном давлении (-2,5 и -0,50С соответственно) и критические температуры (+96,8 и +152,9°C соответственно). Такие свойства позволяют хранить пропан и бутан в сжиженном состоянии в диапазоне эксплуатационных температур от -40 до +45 оС при относительно низком давлении (до 1,6 МПа). основными преимуществами газов, находящихся в сжиженном состоянии, по сравнению с компримированным газом являются: большая концентрация тепловой энергии в единице объема, значительно меньшее рабочее давление в баллонах и соответственно меньшие прочность и толщина стенок баллона и запорной арматуры, их меньшие масса и стоимость. Например, один 50-литровый баллон, заправленный СНГ, для автомобиля ВАЗ рассчитан на 500км пробега, а СПГ - только на 100км.

Давление насыщенных паров оказывает большое влияние на конструкцию и работу газобаллонного оборудования. По максимальному давлению газа рассчитывают прочность баллона. Газы поступают из баллона в редуцирующие устройства двигателя ГБА  в отличие от бензина под действием избыточного давления в баллоне для преодоления сопротивления редуцирующего устройства. Это свойство особенно актуально при эксплуатации ГБА в условиях низких температур, когда компоненты СНГ переходят в жидкое состояние и, следовательно, их избыточное давление приближается к нулю.

Для метана доминирующим является давление заправки, которое по мере выработки газа из баллона уменьшается до предельного значения. Для сжиженных газов давление в значительной степени зависит не от количества газа в баллоне, а от температуры (рисунок 1.2). Так как каждый из компонентов имеет определенную температуру кипения, давление паровой фазы смеси сжиженных газов зависит как от температуры, так и от компонентного состава. Давление смеси газов можно определить по значению составляющих (парциальных) давлений углеводородных газов, входящих в состав смеси, пропорционально концентрациям. Свойства сжиженных газов определяются по параметрам отдельных углеводородов, входящих в смесь.

Компоненты СНГ в сжиженном виде имеют большой коэффициент объемного расширения, поэтому во избежание разрушения баллона запрещается заправлять его полностью. Для этого необходимо оставлять так называемую паровую «подушку» (фазу). Степень Заполнения (полезная емкость) автомобильных газовых баллонов должна быть в пределах 80 ... 85%. Арматура автомобильных газовых баллонов имеет специальное устройство, автоматически прекращающее заправку баллона при достижении предельного уровня топлива.

Основные компоненты СНГ - пропан, бутан и этан - имеют большие по сравнению с метаном показатели плотности и тяжелее воздуха (см. таблицу 1.2). Таким образом, они, скапливаясь в канавах и на полу рабочих зон автотранспортных предприятий, представляют большую опасность по сравнению с метаном. Метан благодаря низкой плотности почти в два раза легче воздуха и в случае утечки устремляется вверх в вентиляционные устройства.

Плотность паровой фазы газа оказывает влияние на массовый заряд газовоздyшной среды, поступающей в цилиндры двигателя а, следовательно, и на мощность и топливную экономичность. В зимнее время, когда плотность газовоздушной смеси достигает максимальных значений, двигатель ГБА имеет наилучшие эксплуатационные показатели. Ряд зарубежных конструкций двигателей имеют отключение подогрева впускного коллектора для увеличения плотности заряда.

Все компоненты газообразных топлив первоначально не имеют цвета и запаха, поэтому для обнаружения утечек и обеспечения безопасности при использовании этих видов топлива на автомобилях их одорируют, т.е. придают особый запах.

Анализ теплофизических свойств топлива и его горючей смеси (теплота сгорания газа и теплотворность горючей смеси) показывает, что все газы превосходят бензин по теплотворной способности, однако в смеси с воздухом их энергетические показатели снижаются и это является одной из причин уменьшения мощности газобаллонных автомобилей на СНГ до 7% и на СПГ до 20%. Вместе с тем высокие октановые числа газообразных топлив позволяют увеличить степень сжатия газовых двигателей за счет изменения конструкции и поднять показатель мощности. Высокие октановые числа требуют увеличения угла опережения зажигания. Раннее зажигание может привести к перегреву деталей двигателя. В практике эксплуатации наблюдаются случаи прогорания днищ поршня и клапанов при слишком раннем зажигании и работе одновременно на бедных смесях.

Компоненты газового топлива имеют пределы воспламенения, значительно смещенные в сторону бедных смесей, что дает дополнительные возможности повышения топливной экономичности.

Газообразные углеводородные топлива относятся к наиболее чистым в экологическом отношении моторным топливам. Выбросы токсичных веществ с отработавшими газами газобаллонных автомобилей по сравнению с бензиновыми значительно ниже.

Газ сжиженный нефтяной в качестве топлива для автомобилей представляет собой смесь пропана, нормального бутана, изобутана, пропилена, этана, этилена и других углеводородов. Его получают как продукт переработки нефти на нефтеперерабатывающих заводах или при добыче нефти и природного газа в  виде отдельной жидкой фракции.

Компонентный состав сжиженного нефтяного газа регламентируется ГОСТ 25578 - 87 «Газы сжиженные нефтяные. Топливо для газобаллонных автомобилей. Технические условия». Стандарт предусматривает две марки газа: зимнюю - ПА (пропан автомобильный) и летнюю - ПБА (пропанобутановая смесь автомобильная). В марке ПА содержится 90± 10% пропана, в марке ПБА - 50±10% пропана, остальное - бутан, не более 1 % непредельных углеводородов. В газе сжиженном нефтяном марки ПА давление насыщенных паров при температуре -350С не менее 0,07 МПа (избыточное), в газе марки ПА - при температуре +450С - не более 1,6 МПа, а при температуре -200С - не менее 0,07 МПа. Давление газа в баллоне практически не зависит от его количества.

На автомобильные газонаполнительные станции часто поступает газ зимней и летней марок по ГОСТ 20448-90 «Газы углеводородные сжиженные для коммунально-бытового и промышленного потребления. Технические условия». Этот ГОСТ имеет более широкие допуски на содержание компонентов, в том числе вредных с точки зрения воздействия на двигатель и топливную аппаратуру (например, серу и ее соединения, непредельные углеводороды и др.). По этим техни­ческим условиям поступают СНГ двух марок: смесь пропанобутановая зимняя (СПБТЗ) и смесь пропанобутановая летняя (СПБТЛ), показатели которых пред­ставлены в таблице 1.3.

В ГСН, поставляемом для автомобильного транспорта, по техническим причинам может содержаться некоторое количество масла, поступающего из компрессоров и насосов. Примеси в СНГ масла, тяжелых остатков адсорбируются на резинотехнических изделиях газовой аппаратуры, что отрицательно сказывается на надежности ее работы [2].

Таблица 1.3 - Показатели СНГ

Показатель

СНГ

 

СПБТЗ

СПБТЛ

Компонентный состав по массе, %

 

 

метан, этан, этилен, не более

4

6

пропан и пропилен, не менее

75

34

бутаны и бутилен, не более

20

60

Жидкий остаток, %, при температуре +20 ОС, не

1

2

Давление насыщенных паров (избыточное), МПа,

 

 

при температуре:

 

 

450С, не более

1,6

1,6

-200С, не менее

0,16

-

Содержание сероводорода, %, не более

5

5

Содержание общей серы, %, не более

0,015

0,015

Запах должен ощущаться при содержании газа, %

0,5

0,4

Запасы и объемы добычи природного газа значительно превышают эти показатели сжиженного газа.

Основным компонентом компримированного природного газа является метан (до 95%). На АГНКС поступает СПГ в соответствии с ГОСТ 27577-2000, который определяет теплоту сгорания 31,8 МДж/м3, содержащие механических примесей не менее 1 мг/м3 и паров воды не более 9 мг/м3 и ряд других показателей.




Комментарии