Газ как топливо – Академия ГБО

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.

В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок. Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Установка ГБО

Какое топливо менее опасно для экологии?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги «Источники энергии»).

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Октановое число 105?

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.

* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Какое топливо вызывает больший износ двигателя?

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20…25 МПа (200…250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана.

Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан

Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20…25 раз меньше, чем добывают природного газа.

 

gas-cars26.ru

Бензин, газ и дизель, что мы заправляем в машины

Если не брать во внимание электромобили, которые только протягивают свои провода на мировой рынок автопрома, то

Если не брать во внимание электромобили, которые только протягивают свои провода на мировой рынок автопрома, то предлагаю рассматривать в данной статье только двигатели внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания используются, как в личнызх целях так и в коммерческих для перевозки различных грузов.

Можно с уверенностью выделить три основных вида кормов для наших железных любимцев: бензин, дизельное топливо, и, конечно же, газ. Теперь заглянем в самую суть каждого из них:

Бензин. Самый распространенный вид топлива для современных карбюраторных и инжекторных двигателей. Потому и поговорим о нем более подробно.

В России выделяют 4 вида бензина:

АИ-80 (А-76) («нормаль»)
АИ-92 («регуляр»)
АИ-95 («премиум»)
АИ-98 («супер»)

Различаются они так называемым октановым числом (80, 92, 95, 98). Сей факт общеизвестен, только вот что это за число такое? Простыми словами это показатель скорости горения бензина, а точнее стойкость горючей (бензовоздушной) смеси к взрывному воспламенению. Этот показатель также называют детонационной стойкостью. И чем выше это число, тем сильнее топливо «сопротивляется».

Стоит отметить, что октановое число — это вовсе не показатель чистоты или качества бензина. Эти показатели зависят исключительно от совести и соответствия технологических процессов производителя. Октановое число — это характеристика, позволяющая выбрать оптимальное топливо для конкретного типа двигателя, а также для его точной настройки, например, регулировки момента зажигания. И, тем более, это число не подразумевает, что на АИ-98 отечественная классика станет ездить как «Ламборджини». Более того, несоответствие октанового числа топлива техническим характеристикам двигателя скажется на его (двигателя) состоянии крайне негативно. Это относится как к повышению, так и к понижению октанового числа бензина относительно заявленных технических характеристик двигателя.

Буква «А» в маркировке означает ни что иное, как «автомобильный» Авиационный бензин обозначается буквой «Б», но, поскольку речь идет об автомобилях, авиационное топливо рассматривать нецелесообразно.

Буква «И» — это способ, которым было определено октановое число. В данном случае это «Исследовательский». Если буква «И» отсутствует, это означает, что метод определения «моторный» (осуществляемый с помощью специально изготовленного исследовательского двигателя). По сути А-76 и АИ-80 — это один и тот же бензин, показатели которого выявлены двумя разными способами. Маркировки же «нормаль», «регуляр», «премиум» и «супер» на самом деле не более, чем «украшательства».

У бензина существуют также и другие технические характеристики, такие как стойкость к неуправляемому горению, испаряемость, нагарообразование и т. д., но все эти характеристики являются технологическими и лабораторными, в связи с чем в обывательской среде практически не используются.

Газ. Достойная альтернатива бензину. Полностью газовый двигатель — редкость. Чаще всего встречается как альтернативное топливо для бензинового двигателя. Для установки газового оборудования требуется внесение небольших модификаций, что, в принципе, не затрагивает основной конструкции и не исключает использования также бензина. В качестве топлива чаще всего используются пропан, бутан, изобутан и пропилен. Самую низкую детонационную стойкость имеет пропилен: около 90 (если сравнивать с бензином), самую высокую — пропан (примерно 105). Как плюсы можно отметить облегченный пуск двигателя при низких температурах, отсутствие нагара на внутренних поверхностях двигателя, более высокая экологичность. Однако, необходимость использования громоздких баллонов высокого давления для хранения этого капризного топлива, высокая взрывоопасность (мнимая, по мнению большинства обладателей газового оборудования) и ряд других технически сложных факторов не позволяют газу доминировать на рынке топлива.

Дизельное топливо. Применяется в дизельных двигателях. Принцип их работы и оригинальная конструкция разработаны немецким изобретателем Рудольфом Дизелем в 1897 году. В корне отличается от ранее рассмотренных бензиновых двигателей. Топливо в таком двигателе воспламеняется за счет его сжатия, что не требует искрового зажигания, а посему бензин для такого двигателя не подходит. Первый двигатель Р. Дизеля использовал в качестве топлива соляровое масло, что предопределило народное название топлива для дизельных двигателей — «солярка».

Дизельное топливо также имеет классификационные характеристики. Обиходных, правда, меньше, чем у бензина, всего две: Летнее и Зимнее дизельное топливо. На вывесках АЗС зимнее дизельное топливо (ДТ) обычно маркируется схематическим изображением снежинки. Различие зимнего и летнего ДТ коренится в различной температуре застывания (у летнего ДТ она всего -5°С, у зимнего соответственно -35°С). Она, в свою очередь, обусловлена содержанием углеводородных фракций вторичного происхождения с различными температурами выкипания (до 340°С у зимнего ДТ, и до 360°С у летнего соответственно).

Помимо различий в температурах застывания, ДТ также различают по вязкости. Маловязкое (дистиллятное) ДТ применяют в высокооборотистых двигателях, высоковязкое(на основе мазутов) — соответственно, в тихоходных.

Основным техническим показателем ДТ является цетановое число. Оно характеризует воспламеняемость топлива, и может служить показателем качества. То есть качество будет тем выше, чем выше цетановое число. Норма цетанового числа составляет 42-45. Актуально при исследовании конкретного ограниченного объема топлива и в обиходе применяется редко. Существуют также другие характеристики ДТ, такие, как температура вспышки, температура перегонки и т. д., однако, они также являются лабораторными.

Было бы несправедливо закончить на этом описание видов автомобильного топлива, или, как ранее говорилось, корма. Данное название как нельзя более подходит к одному из экспериментальных видов топлива, называемый биодизелем. Почему же именно он — в большей степени корм, спросите Вы? Да просто потому, что основным сырьём для биодизельного топлива в Европе является рапс, в США — соя, на Филлипинах — кокосовая пальма. Список сырья для производства биодизеля достаточно длинный. Самый низкий объем выхода конечного продукта у кукурузы — около 170 литров масла с гектара сырья. Для получения биодизеля используют даже пальмовое масло, хотя «пальма первенства» самой пальме не принадлежит ( около 6000 литров масла/га). Самым высокопроизводительным сырьём для биодизеля, как ни странно, оказались водоросли (95 000 литров масла/га)

Лидером производства и использования биодизельного топлива является США. Наличие буквы «В» в маркировке дизельного топлива указывает на наличие в составе биодизеля. Цифры — массовая доля биодизеля в процентах (от 1 до 100). В некоторых штатах США законодательно закреплено обязательное содержание биодизеля в топливе до 10%. Цетановое число биодизеля по стандартам США — не менее 51.

Казалось, можно бы на этом и точку поставить, однако… информация была бы неполной, не упомяни я о таком экзотичном топливе как водород.

Использовать самый распространенный во Вселенной химический элемент в качестве топлива впервые попытался французский инженер Франсуа Исаак де Риваз в 1806 году. Его двигатель внутреннего сгорания работал именно на водороде. Водород, а точнее его смесь с кислородом в пропорции 2:1 (гремучий газ) возможно использовать в качестве топлива современного бензинового двигателя без изменения его конструкции, однако, мощность его существенно упадет (до 40 %), при этом существенно возрастет износ двигателя. Существуют серийные модели автомобилей, которые используют водород как топливо, но количество их нельзя назвать большим, и их двигатели являются битопливными, т. е. Могут в качестве топлива использовать и бензин.

В некоторых странах автомобильное топливо также дополняют спиртом. Доработка основной конструкции двигателя для этого не требуется, существенной разницы в производительности при этом не наблюдается. Однако, для полного перехода на спирт в качестве топлива двигателю все же требуется профессиональная доработка. Как результат — существенное снижение уровня токсичности выхлопа, свойственной бензину и дизельному топливу, если Вы готовы на не менее существенную потерю мощности.

Вот теперь точно точка. Несомненно, если не учитывать то, что двигатели внутреннего сгорания ежегодно выбрасывают в атмосферу миллионы тонн токсичных веществ, углекислого газа. Как следствие — загрязнение атмосферы, парниковый эффект, растущее число заболеваний и множество иных негативных последствий. Как никогда актуален вопрос о создании более экологичных видов топлива. Водород и биодизель — это только первые шаги. Не сомневаюсь, будут и другие. Значит, обзор этот нужно будет дополнять. Потому считаю нужным оставить многоточие …

ttp://www.prav-net.ru/

Похожее

www.galaxylogistics.ru

Газ – соперник бензина

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.
В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых “самодвижущихся колясках” – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.
И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги “Источники энергии”).

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.

* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более “бедных” смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно “послушнее” бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20…25 МПа (200…250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных “бензобаках” при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около -120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан

Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан-бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан-бутана получают в 20…25 раз меньше, чем добывают природного газа.

Лаврус В.С. Источники энергии. К.: НиТ, 1997.

www.avtocar.su

Автогазовое топливо

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.

 

В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги «Источники энергии»).

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.

* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20…25 МПа (200…250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан

Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20…25 раз меньше, чем добывают природного газа.

sektorgaza74.ru

Автомобиль на жидком газовом топливе

Эксплуатация автомобиля, оборудованного газобаллонной аппаратурой, незначительно отличается от обычного, однако владельцам таких автомобилей следует знать особенности использования газового топлива.

Сжиженное газовое топливо

Сжиженные газы получают из нефти или природного газа. Основными компонентами автомобильного газового топлива являются пропан и бутан. Они обладают способностью растворять жир, масло, краску, разрушать резину. Поэтому уплотнения в магистралях низкого давления выполнены из бензомаслостойкой резины или синтетических материалов.

На автомобильные газонаполнительные станции (АГНС) поставляют летнюю и зимнюю смеси газов с различным содержанием пропана. В летней – 50±10% пропана, в зимней – 90±10%. Пропан испаряется во всем диапазоне рабочих температур, а бутан при температуре ниже 0°С не создает избыточного давления (остается жидким). Уменьшение количества пропана и увеличение бутана в летней смеси необходимо для ограничения роста давления в баллоне при положительных температурах окружающей среды. И наоборот, в зимней смеси пропана больше, чем бутана, для сохранения необходимого давления и надежной работы газовой системы питания при отрицательных температурах.

В баллонах сжиженные газы находятся в двух состояниях – жидком (внизу) и газообразном. Так как в жидком состоянии газы сильно увеличивают свой объем с ростом температуры (имеют большой коэффициент объемного расширения), баллон должен заполняться не более чем на 80-85%.

Октановое число газового топлива выше, чем у бензинов (около 100 ед.), что обеспечивает работу двигателя на всех режимах практически без детонации.

Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном газе значительно ниже, чем на бензине, за счет лучшего образования топливо-воздушной смеси и более полного ее сгорания в двигателе.

Воздействие на человека. Испаряясь, сжиженные газы не оказывают отравляющего воздействия на человека, но наличие их в воздухе вызывает кислородное голодание, а при большой концентрации – удушье. Газы не имеют запаха, поэтому для обнаружения их подвергают одорации – придают специфический запах.

Пуск двигателя

При положительной температуре воздуха пуск холодного карбюраторного двигателя на газовом топливе практически не отличается от пуска на бензине. С понижением температуры ситуация усложняется.

Это связано с более высокой температурой, необходимой для воспламенения газовой смеси, и меньшей скоростью ее горения. При температуре воздуха до -80ОС положительный результат возможен только при правильной регулировке газовой системы питания и надежной работе стартера, аккумуляторной батареи и системы зажигания. Более низкие температуры, в принципе, не исключают возможность запуска, но при этом редуктор обмерзает раньше, чем прогреется двигатель. Газ не испаряется, происходит сильное переобогащение топливной смеси, двигатель после пуска глохнет, и завести его снова очень трудно даже при переходе на бензин. При частых обмерзаниях редуктора его мембраны быстро выходят из строя.

Конструкция газового смесителя и место его расположения влияют на последовательность предпусковых операций. Если смеситель расположен над карбюратором, то воздушной заслонкой не пользуются, а обогащение газо-воздушной смеси производится нажатием кнопки, включающей электро-клапан обогащения на редукторе. При расположении смесителя между нижней и средней частями карбюратора воздушную заслонку прикрывают полностью или частично, электроклапан редуктора не включают.

Даже полностью исправный и настроенный двигатель имеет свои особенности холодного пуска. Повторный пуск на газе прогретого двигателя зимой, как правило, не вызывает затруднений.

Для обеспечения надежного пуска карбюраторного двигателя при отрицательной температуре и исключения преждевременного выхода из строя мембран и клапанов редуктора желательно перед длительной стоянкой заранее перевести двигатель на питание бензином.

Инжекторный двигатель всегда запускается на бензине, прогревается до рабочей температуры и после этого переводится (автоматически или вручную) на питание газом.

Работа двигателя

Работа двигателя на газовом топливе отличается снижением уровня шума и чувствительности к перегрузкам. Газо-воздушная смесь не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, улучшая условия работы поршневых колец, не дает отложений и нагарообразований в двигателе, не разжижает моторное масло. Однако при этом клапаны и седла лишаются охлаждения и смазки парами бензина, что вызывает их более интенсивный износ. Использование газового топлива снижает мощность двигателя на 5-7%, так как уменьшаются коэффициент наполнения, температура рабочего цикла и максимальное давление в цилиндре, а также скорость распространения пламени в камере сгорания. Динамику разгона также ухудшает конструктивная инерционность газовой системы питания: от редуктора до смесителя газ поступает по шлангам определенной длины и при резком открытии дроссельной заслонки попадает в цилиндры с некоторым замедлением.

При эксплуатации автомобиля в город-ских условиях разница в использовании бензина и газа малозаметна. Переход с одного вида топлива на другой на прогретом карбюраторном двигателе возможен как во время движения, так и на стоянке. Если во время движения необходим переход с газа на бензин, клавишу переключателя переводят сразу в положение “бензин”. Двигатель продолжает работать на остатках газа в редукторе, и одновременно заполняется поплавковая камера в карбюраторе. Переход происходит плавно и почти незаметно. Для возврата на газовое топливо клавишу переключателя переводят в среднее положение на время, необходимое для выработки бензина из поплавковой камеры карбюратора, и только после появления явных сбоев в работе двигателя клавишу переводят в положение “газ”. Если это сделать раньше, то из-за смешивания газа и бензина произойдет сильное переобогащение рабочей смеси и двигатель может заглохнуть даже на ходу.

Смена видов топлива при работе двигателя во время стоянки аналогична вышеописанной, но в этом случае труднее определить момент переключения, чтобы не дать двигателю заглохнуть.

Окончание запаса газового топлива в баллоне проявляется постепенно. Сначала начинаются провалы при нажатии на педаль газа. После того как в баллоне топливо полностью перешло в газообразное состояние, движение возможно еще несколько километров.

Перевод инжекторного двигателя с одного вида топлива на другой производится с минимальной задержкой (автоматически или вручную). Ручной перевод желательно осуществлять, когда автомобиль стоит на месте.

Регулировка двигателя

Перед регулировкой двигатель запускают и прогревают до рабочей температуры на бензине. При наличии электровентилятора радиатора охлаждения желательно, чтобы он сработал 2-3 раза. Затем проверяют и при необходимости регулируют угол опережения зажигания, содержание СО и СН в отработавших газах, устойчивые обороты холостого хода.

На тройнике-дозаторе винт первой камеры карбюратора полностью закручивают и отворачивают на 2-2,5 оборота, а второй камеры – на 1-1,5 оборота. Затем переводят двигатель на газ и добиваются его устойчивой работы, регулируя винт числа оборотов холостого хода на редукторе. Проверяют динамику разгона на первой камере карбюратора (половина хода педали акселератора) до момента открытия дроссельной заслонки второй камеры. Если разгон сопровождается “провалом”, винт первой камеры на тройнике отворачивают на 1/4 оборота и повторяют испытание. Устранив “провал” на первой камере, аналогичным образом корректируют положение винта второй камеры, добиваясь отсутствия “провала” при ее открытии.

Откручивание винтов дозатора улучшает динамику разгона автомобиля (с одновременным ростом расхода газа) до определенного предела, затем происходит переобогащение газо-воздушной смеси и, соответственно, динамичность снижается. После изменения положения винтов тройника-дозатора при необходимости восстанавливают устойчивые обороты холостого хода двигателя соответствующим винтом на газовом редукторе.

Регулировку можно считать правильной, если:

• при разгоне с последовательным открыванием заслонок карбюратора обеспечивается приемлемая динамика, которая незначительно улучшается, если на ходу прикрыть воздушную заслонку карбюратора;

• двигатель после перегазовок сохраняет устойчивые обороты холостого хода;

• отработавшие газы не имеют ярко выраженного раздражающего запаха. Рекомендуется увеличить угол опережения зажигания на 4-7 градусов при условии, что работа двигателя на бензине не будет сопровождаться длительными детонационными стуками во время разгона.

Заправка баллона

Заправка автомобилей, работающих на сжиженном газе, производится на стационарных АГНС или от передвижных газозаправщиков (“бочек”). Расстояние между заправляемым и ожидающим заправки автомобилями должно быть не менее 15 м, а водитель и пассажиры заправляемого автомобиля не должны находиться в салоне.

Внимание! Если на территории АГНС после окончания заправки двигатель не запускается или работает с перебоями, следует немедленно выключить зажигание, откатить автомобиль на безопасное расстояние и только после этого устранять причины неисправности.

Расход газового топлива

Расход газового топлива связан с общим состоянием и условиями эксплуатации автомобиля, исправностью и правильностью регулировок двигателя, манерой вождения и т.д. При равномерном движении по загородному шоссе расход газа больше, чем бензина, на 10-15%, в городе – на 20%.

Фактический расход может быть еще выше. Здесь большое значение имеют точность регулировки и исправность газовой системы питания, степень загрязнения воздушного фильтра, установка угла опережения зажигания и т.д. Лишена смысла регулировка дозатора-тройника и редуктора для снижения расхода газа, если у двигателя пониженная компрессия в цилиндрах из-за износа их зеркал и поршневых колец или негерметичности клапанов.

mirznanii.com

Газ – соперник бензина. Cтатьи. Наука и техника

Виктор Лаврус

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.

В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги «Источники энергии»).

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.

* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20…25 МПа (200…250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония). Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан

Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20…25 раз меньше, чем добывают природного газа.

 

Источники информации:

Лаврус В.С. Источники энергии. К.: НиТ, 1997.

Дата публикации:

27 августа 1999 года

n-t.ru

Газовое топливо

Газовое топливо

На территории нашей страны открыты огромные количества углеводородных газов – ценнейшего сырья для ряда отраслей химической промышленности и превосходного топлива для самых различных потребителей. По ресурсам природных газов Россия занимает первое место в мире. Потенциальные запасы их оцениваются в 55 – 60 триллионов м³.

Исключительно высокие качества и весьма большие запасы газового топлива определили высокие темпы развития газовой промышленности в нашей стране. Под газовой промышленностью понимается совокупность оборудования и процессов, охватывающих добычу природного и производство искусственного газов, их переработку, хранение, транспортировку и распределение в целях использования в качестве топлива и сырья для химической промышленности.

Рассмотрим преимущества газового топлива перед другими видами промышленных топлив.

Наиболее распространенное газовое топливо – природные газы – имеет весьма низкую себестоимость. Единица условного топлива газа на месте добычи примерно в 2-3 раза дешевле жидкого топлива, в 6-8 раз дешевле донецкого угля и в 12 раз – подмосковного угля. Даже при передаче по трубопроводу на расстояние в 1,5-2,5 тыс. км, т. е. с учетом транспортных издержек, себестоимость газа в 1,5-2 раза ниже себестоимости как дальнепривозного донецкого угля, так и местных видов топлива. Основные экономические показатели для некоторых распространенных видов топлива приведены в помещаемой ниже таблице.

Следует отметить, что по мере совершенствования техники бурения и эксплуатации газовых скважин себестоимость природного газа неуклонно снижается.

Большим преимуществом газового топлива, в частности природных газов, является возможность транспортирования их по трубопроводам. Это разгружает железнодорожный и водный транспорт, увеличивает надежность топливоснабжения и снижает стоимость транспорта газа на большие расстояния.

Газовое топливо в любом количестве может подаваться потребителям без загромождения территории предприятий, цехов и т. д. транспортными устройствами. Промышленные предприятия, работающие на газе, освобождаются от необходимости иметь топливные склады и сложные устройства топливоподачи и золоудаления.

Подавляющее большинство производственных установок, работающих на газовом топливе, имеет более высокий коэффициент полезного действия (к. п. д.), чем при работе на других видах топлива. Это объясняется высоким совершенством процесса сжигания газа с низким коэффициентом избытка воздуха при полном отсутствии механического недожога и потерь тепла со шлаками. Топочные устройства для сжигания газа значительно проще и дешевле в эксплуатации, чем любые топки для твердого топлива.

По сравнению с жидким топливом (мазутом) подача и распределение газа между отдельными потребителями промышленных предприятий не требуют каких-либо устройств подогрева или перекачки. При сжигании газа в промышленных установках можно легко регулировать состав и свойства атмосферы печей, т. е. создавать окислительную, нейтральную или восстановительную среду.

Установки, работающие на газе, сравнительно легко могут быть автоматизированы, что повышает безопасность работы и улучшает ведение технологического процесса. Все эти обстоятельства, а также полное отсутствие затрат физического труда при обслуживании газовых топок и установок приводят к увеличению производительности труда, значительному повышению культуры производства и удешевлению эксплуатации установок.

Газовое топливо имеет весьма важные преимущества это – улучшение санитарных условий цеха, котельной и в целом всего населенного пункта по сравнению с работой на любом другом топливе. Помимо природных газов в народном хозяйстве нашей страны потребляются значительные количества искусственных газов, в основном являющихся вторичными или побочными продуктами некоторых производств. К ним относятся прежде всего коксовый и доменный, а также газы нефтепереработки (например, крекинг- газы). Эти газы, как правило, потребляются на месте, в пределах групп взаимосвязанных предприятий или цехов. Их рациональное использование должно быть заложено в проектах этих предприятий и решаться совместными усилиями технологов и энергетиков.

Огромное большинство предприятий не имеет собственное газовое топливо, предприятие снабжается и будет снабжаться от сетей природного газа. Экономное и рациональное использование этого ценнейшего топлива является задачей промышленных теплоэнергетиков.

В связи с указанным весь дальнейший материал посвящен главным образом вопросам сжигания природных газов.

gas-boiler.su