Сжиженный метан: СПГ как моторное топливо

Потенциальные возможности использования сжиженного метана в качестве топлива для различных транспортных средств очень велики. Даже без учета перспективного развития транспортных средств можно утверждать, что на сжиженных природном и нефтяном газах как на основном топливе могут работать двигатели легковых и грузовых автомобилей, автобусов, двигатели железнодорожных локомотивов, машины океанских судов и судов внутренних линий.

При использовании СПГ уменьшаются затраты на профилактический осмотр и ремонт двигателей подвижного транспорта, что положительно сказывается как на экономии средств от ремонта, так и на большей длительности безремонтного пробега автотранспортных средств. Кроме того, снижается степень загрязнения воздуха выхлопными газами.

Наиболее эффективно сжиженный метан в качестве горючего применять на железнодорожном транспорте (локомотивы с газотурбинными двигателями, имеющие высокий коэффициент использования).

В качестве топлива сжиженный природный газ используется непосредственно на СПГ-танкерах, на которых перевозятся большие объемы СПГ в отдаленные уголки земного шара. Большой интерес представляет использование паров сжиженного газа из метановых резервуаров в качестве топлива для метановозов.

Сжиженный метан – топливо, которое может применятся на большинстве видах транспорта: как для грузовых автомашин и автобусов, так и для сверхзвуковых самолетов, для водного и железнодорожного транспорта. Стоит отметить, что использование сжиженного метана в качества моторного топлива более эффективно в сравнении со сжиженным нефтяным газом (СНГ) и бензином. Как известно, двигатели, работающие на бензине, сильно загрязняют воздух. Благодаря своему химическому составу СПГ является эффективным топливом, значительно меньше загрязняющим атмосферу.

Одной из наиболее интересных проблем, разрабатываемых в газовой промышленности, является использование сжиженного метана в качество топлива для авиационных двигателей. Сжиженный метан считается лучшим реактивным топливом. Использование его в качестве реактивного топлива приводит к увеличения полезной нагрузки самолета, повышению скорости и снижению эксплуатационных затрат.

Имея наивысшую теплотворную способность среди природных углеводородов, метан позволяет улучшить показатель удельного расхода топлива примерно на 13%.

Однако, СПГ имеет следующий недостаток: он быстро образует пар при сжигании, так как закипает при температуре около –162°С. С другой стороны, он обладает значительными преимуществами:

• труднее всего воспламеняется в сравнимых условиях;
• значительно легче воздуха при температуре окружающей среды;
• дает больший охлаждающий эффект;
• не является токсичным; предохраняет топливную систему от коррозии и загрязнений;
• горит с менее разрушительным пламенем, чем реактивное топливо;
• не образует воспламеняющейся смеси в резервуаре, если хранить в парообразном состоянии.

Сжиженный метан значительно превосходит реактивное топливо. Он не выделяет дыма при сжигании и его можно использовать для охлаждения греющихся металлических частей выхлопной системы, являющихся первичными источниками инфракрасной радиации. И, наконец, при применении метана увеличивается срок службы оборудования самолета.

Как известно, при сжигании СПГ выделяется на 15% больше тепла в расчете на 1 кг веса по сравнению с авиационным керосином. Таким образом, даже при идентичном типе двигателя и том же тепловом к.п.д. удельный расход топлива улучшается на 16%, если в качестве топлива используется сжиженный метан.

Проведенные эксперименты с сотнями газотурбинных двигателей авиационного типа, работавших на природном газе, доказали, что в данном случае происходит более чистое сгорание топлива и более равномерное распределение тепла. Только за счет этого можно повыситьтемпературу газового потока на 110-176°С без увеличения температуры деталей турбины, которая определяет ресурсы самого двигателя и вспомогательных систем.

Если в качестве топлива используется сжиженный природный газ, то только за счет его возможности охлаждать металлические части двигателя можно добиться значительных преимуществ в технической характеристике и эксплуатационных качествах газотурбинных двигателей, что характерно для ракетных двигателей, сжигающих жидкий кислород и жидкий водород. Хладопроизводительность СПГ в 6 раз выше хладопроизводительности керосина.

Положительным свойством СПГ является не только то, что он находится в топливном баке при очень низкой температуре (около –160°С), но также и то, что этот вид топлива представляет собой очень стабильное соединение, которое может нагреваться до температуры 650°С. Только после этого происходит его частичный распад. Реактивнее же топливо не может нагреваться без разложения до температуры выше 250°С.

При охлаждении камеры сгорания газотурбинного двигателя и лопаток турбины сжиженным природным газом температуру газа, поступающего в турбину, можно повысить с 1093°С до 1927°С. Соотношение горючего и воздуха в смеси может приближаться к стехиометрической величине, теоретически равной около 2500°С.

Двигатели вертолетов, охлаждаемые топливом и сконструированные специально с целью максимального использования всех преимуществ исключительно высокого уровня температуры и значительно более высокие степени сжатия, могут обеспечить к.п.д. свыше 35%. В связи с этим удельный расход топлива уменьшается на 30-50%.

Уменьшение удельного расхода топлива является наиболее важным преимуществом двигателя вертолета, работающего на сжиженном природном газе. Другое важное преимущество заключается в сокращении удельного расхода воздуха двигателем примерно на 30-40%. Следовательно, существует возможность уменьшить размер двигателя при той же мощности.

Как известно, половина шумовой энергии вертолета образуется в результате выхлопа. При переходе на СПГ в качестве топлива значительно сокращается шум двигателя в результате уменьшения силы выхлопа отработанных газов. Таким образом, даже при увеличении мощности двигателя производимый им шум будет меньше.

Хотя теплосодержание СПГ на 15% выше, чем авиационного керосина в расчете на единицу веса, плотность сжиженного газа (424 г/л) значительно ниже плотности керосина (780 г/л). Теплосодержание СПГ на единицу объема фактически на 40% ниже по сравнению с теплосодержанием авиационного керосина. Это значит, что с увеличением теплового к.п.д. уменьшается вес горючего, хранимого на борту самолета, а объем баков остается почти тот же.

Сжиженный природный газ в отличие от авиационного керосина не имеет запаха и не токсичен.

При замене реактивного топлива сжиженным природным газом в выхлопных газах не содержится ни сажи, ни серосоединений. Значительно уменьшается также содержание окиси углерода. При работе двигателя на СПГ выхлопные газы практически не содержат олефиновых углеводородов, которые под действием солнечного света соединяются с окислами азота и образуют наиболее неприятную по запаху и вредную для здоровья часть выхлопных газов.

Таким образом, в отличие от других видов топлива сжиженный природный газ является дешевым и удобным в употреблении топливом,. гарантирующим повышение эксплуатационных качеств летательных аппаратов.

Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)

 

lngas.ru

Виды топлива для ГБО. Пропан, метан.

Существует два вида ГБО: работающие на пропан-бутане и метане.

Пропан и пропан-бутан как газ и топливо для автомобилей. Сжиженный газ

Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски — liquified petroleum gas, LPG) — это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан 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). Процесс заправки машин пропаном внешне очень похож на заправку бензином, потому что это — сжижженный газ.

Количество заправок пропана в Украине увеличивается из года в год. Установка пропана-бутана на автомобили в Украине растет такими же высокими темпами. Это связано со многими преимуществами пропана, как моторного топлива, перед бензином. Прежде всего стоимость: цена на сжижженный газ пропан традиционно сохраняется на уровне 50% от цены на 95-й бензин. (пропан-бутан производится в Украине, в отличие от метана). Кроме этого, он обладает более высоким октановым числом и лучшими экологическими и эксплуатационными свойствами.

Пропан

Молекулярная формула — C3H6

Плотность жидкости при атмосферном давлении- 584 кг/м3

Температура кипения при атмосферном давлении -42,1 С

Критическая температура +95,7 С

Основные свойства сжиженного газа

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость — пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рис. 1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0 °С и 0,17 МПа при 15 °С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Поэтому никогда не заполняйте баллон сжиженным газом полностью, Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43 °С, для бутана эта температура равна 0° С.

В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе — смеси пропана и бутана, — предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси. На газозаправочные станции, поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА — пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА — пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рис. 2.

Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается.

Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%, но не надо забывать об экономии денежных средств. Мировое соотношение цены бензина к газу — 10:6.

Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания газа. И в результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газо-воздушной смесью. Иногда ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3 — 5° этот недостаток пытаются устранить. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.

Метан как газ и топливо для автомобилей

Метан(сжатый природный газ, СПГ, сompressed natural gas, CNG)—горючий газ, который является основным компонентом природного газа. Газ метан практически не оставляет вредных продуктов сгорания.

Метан используется для газообеспечения населенных пунктов, но нас интересует его другое назначение, а именно — в качестве моторного топлива для автомобилей.

К сожалению, 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 газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Заправки метаном в Украине развиты очень хорошо. Сеть АГНКС состоит уже из нескольких сотен метановых заправок. Но установка газа метана на автомобили в Украине сейчас не очень популярна из-за трех факторов. Во-первых, цена на него полностью зависит от экспорта из России и постоянно растет. Во-вторых, газовое оборудование для метана очень дорогое, в основном из-за дефицитных баллонов под метан, которые должны выдерживать давление 200 атмосфер. В-третьих, метановые баллоны существенно уменьшают грузоподъемность автомобиля, поэтому если и стоит устанавливать метановое ГБО, то лишь на грузовые автомобили, такие как ЗИЛ, ГАЗон, ГАЗель.

gbo4.ru

Метан или пропан на авто

Сегодня большинство автомобилистов предпочитают бензиновое топливо. Альтернативой является газовое топливо, которое более экологично, экономит денежные средства и благоприятно сказывается на ресурсах автомобиля. АЗС на сегодняшний день предлагают в наличии и по доступной цене два вида газа: пропан, входящий в пропан-бутановую смесь, и метан.

Функционирование газо-баллонного оборудования существенно проще бензиновой топливной системы. В автомобиль устанавливается металлический баллон, наполненный газом. Газ из него под определенным давлением поступает в редуктор, прогретый охлаждающей жидкостью. Газ испаряется, попадая в дозатор и далее в смеситель. Насыщенный воздухом газ проникает в камеру сгорания, где сгорает полностью, равномерно и медленно, что способствует более тихой и мягкой работе двигателя и уменьшает его шумовой фон на 3-8дБ.

ДВС на газовом топливе отработает в 1,5-2 раза дольше до капитального ремонта.

Содержание статьи

Плюсы и минусы метана в качестве топлива для автомобиля

Автомобиль на метане

Метан – газ природного происхождения, который легче воздуха и при утечке зависает в воздухе и легко перемещается дуновением ветра. Именно метан используют в домашних плитах и дачных котлах обогрева.

Поскольку газ метан не обладает свойством сжижаться, его хранят в баллонах под большим давлением в 200 атм. с утолщенными стенками из композитного сырья или из легированной стали. Подобные баллоны тяжелы, что исключает возможность крепления баллонов для метана на днище автомобиля натяжными лентами. Устанавливаются они на особую конструкционную панель, смонтированную к раме машины несколькими точками креплений. Такая непростая процедура и специальные баллоны для хранения метана значительно увеличивают стоимость перевода автомобиля на метан. Ещё одним неприятным моментом будет невозможность поставить баллон в углубление для запасного колеса.

Баллоны для метана производятся только цилиндрической формы.

Поскольку баллоны для хранения метана производят толстостенными, вес их начинается с 63 кг на 12,5 куб. метров газа внутри. При таком объеме газа в баллоне на обеспечение максимального пробега при одной заправке понадобится установить на автотранспорт минимум три баллона, содержащих метан.

На легковых автомобилях это условие значительно уменьшает полезное пространство багажного отделения. Отзывы об использовании метана на автомобиле гласят, что удобнее и целесообразнее покупать ГБО, работающее на метане, на грузовой и пассажирский автотранспорт. Единственным недостатком будет уменьшение грузоподъемности.

Топливомером газа метана в баллоне является манометр с рабочим давлением от 0 до 400 бар.

Измеряется метан в кубических метрах: 1 куб.м. равен 1,2 литра бензина.

Расход метанового топлива на автомобиле в смешанном цикле:

• При бензиновом расходе 10л/100км, расход метана составит 9 куб.м./100км
• При бензиновом расходе 15л/100км, расход метана составит 15 куб.м./100км

В Европе метановое топливо очень популярно, в частности, за его экологичность. Многие известные европейские автопроизводители предлагают приобрести легковые автомобили, грузовой автотранспорт и пассажирские автобусы на метане с завода. Жителям РФ придётся перегонять такую машину на территорию проживания, поскольку дилеры не продают подобные варианты в центрах. Возможно приобрести подержанный заводской автомобиль на метане. Определяют такие автомобили по добавке в название модели: CNG, NGT, Natural Gas, Eco Fuel, Bi-Fuel. Топливная система в заводских автомобилях на метане двойная: газовая и бензиновая, однако объём бензинового топливного бака в большинстве случаев уменьшают на 10-20 литров для большей вместимости газа.

Установка на автомобиль ГБО с пропаном и его сравнение с метаном

ГБО на пропане

Метан или пропан на авто, что лучше? Более популярное газовое топливо – пропан. Как и бензин, его хранят в жидком агрегатном состоянии. На АЗС предлагают пропан как состав из пропана, бутана и этана. Такая смесь дешевле бензина почти в 2 раза и дешевле метана.

Баллоны для пропана в автомобиле по вместимости газа не уступают объемам бензиновых топливных баков. Они вместительнее, чем баллоны для метана, и изготавливаются не только привычной цилиндрической формы, но и тороидальной, что позволяет скрыть баллон в отделении для запасного колеса.

В РФ слабо развита сфера предоставления метанового топлива потребителю. Владельцам ГБО на метане на своем автотранспорте потребуется удлинять маршрут, поскольку заправочных станций, предлагающих метан, немного.

Пропан, как побочный нефтяной продукт, более популярен в предложении заводов производителей. Заправочных станций, торгующих пропан-бутановой смесью — намного больше, чем продающих метан.

Главный элемент, обеспечивающий нормальную работу ГБО – это газовый редуктор. Его регулировка обязательна не только при покупке газовой системы, но и по мере эксплуатации. Газовые редукторы для автомобиля с ГБО 2-го поколения на пропане нуждаются в обязательной регулировке на автомобилях до 2000-х годов выпуска.

При установке ГБО, работающего на метане или пропане, необходимо ответственно отнестись к выбору места установки и специалистов.

ГБО требует тщательного и частого технический осмотра.

Помимо ежедневной проверки состояния креплений и узлов системы, её герметичности, каждые 15000 км необходимо проверяться на СТО.

Недостатки газового топлива

Заправка авто газом

• неприятным недостатком газа будет невозможность завести двигатель на газу зимой при больших отрицательных температурах. Решением станет запуск двигателя автомобиля с бензинового топлива, а по достижению прогрева мотора до 30 градусов подключают ГБО;
• страдает мощность двигателя, она уменьшается на 7-10% с использованием пропана и на 20% при использовании метана;
• существенный недостаток – опасность газового топлива. Опасна именно утечка газа при повреждении баллона или несвоевременной проверке технического состояния системы. Не меньшую опасность, при исправном состоянии ГБО, представляют аварии с участием автомобилей на газовом топливе;
• большой вес баллонов сокращает грузоподъемность автотранспорта. Ресурс багажного отделения легковых автомобилей значительно уменьшается при оборудовании его несколькими газовыми емкостями. Для метана, в отличие от пропана, не изготавливают баллонов тороидальной формы, которые подходят в отделение для запасного колеса;
• цена монтажа ГБО на пропане на автомобиль в специальных центрах немалая. Метановое ГБО будет стоить чуть дороже. Так же возникнет необходимость перерегистрации документов на автомобиль с учетом внесения изменений в топливную систему;
• газовые заправки в нашей стране не настолько хорошо развиты, как бензиновые.

Установка ГБО на автомобиль – подведём итоги

Пропан или метан: что выбрать

Многие автовладельцы сейчас задумываются о переходе на газовое топливо вместо бензинового или дизельного. С одной стороны, газ хорошо экономит как денежные ресурсы, так и ресурсы агрегатов автомобиля. С другой стороны, чем человечество будет пользоваться, когда на Земле закончится нефть?

ГБО, работающее на метане, экологично и экономично. За счёт тяжелых баллонов небольшой емкости, устанавливают такое оборудование обычно на габаритный автотранспорт большой грузоподъемности, поскольку баллонов потребуется более трёх и они значительно уменьшат полезную нагрузку автомобиля.

Главным преимуществом метанового топлива является экономичность его расхода и стоимости по сравнению с бензином и пропаном. Однако придётся потратиться на дорогостоящую установку ГБО на метане на автомобиль.

Чтобы начать экономить средства на газовом горючем придётся проехать более 40 тысяч км.

Пропановое топливо более развито в сети АЗС, баллоны для его хранения весят меньше и потребуется только один, чтобы уменьшить почти в 2 раза бензиновый расход легкового автомобиля.

Безопасная установка и эксплуатация ГБО на автотранспорт требует квалифицированных знаний и более частого технического осмотра, нежели бензиновая топливная система.

Подробнее о  системах ГБО для автомобилей, их особенностях и недостатках — смотрите в видео на нашем сайте.

mytopgear.ru

ГБО метан (описание, плюсы, минусы, баллоны, редуктор)

Метан – это природный газ, который не имеет запаха и является одним из простейших углеводородов. Гбо метан – одним из первых получило широкое распространение в нашей стране. Объяснялось это относительной простотой и дешевизной заправки автомобилей этим типом топлива, а также его доступностью.

Описание метана

Метан, в отличие от бензина, не нужно подвергать дополнительной обработке после выработки. Достаточно компрессионной установки, которая способна сжать газ до уровня в 210 Па. После сжатия, с будущим топливом проводят подготовительные действия:

• Проводят очистку от примесей,
• Добавляют одорант для получения запаха,
• Немного высушивают.

Чтобы утечка газа была вовремя обнаружена, в него добавляют специальную присадку (одорант) этилмеркаптан. Именно благодаря ему, в случае утечки, мы чувствуем знакомы всем «запах газа».

После окончания подготовительных процедур, газ охлаждают и заправляют в специальные транспортировочные баллоны, в которых топливо доставляют до автозаправочных станций.

Плюсы метана

К плюсам этого топлива относят:

1. Высокое октановое число, по разным оценкам от 108 до 120. Это положительно влияет на динамику автомобиля и увеличивает срок эксплуаации двигателя.
2. Метан легче воздуха, это значит, что при утечке газ будет испарятся в атмосферу, а не собираться под автомобилем, как пропанобутановая смесь.
3. Газ имеет постоянный и качественный состав, в отличие от пропанобутановой смеси, которая может быть летняя или зимняя, с большим либо меньшим преобладанием компонентов смеси.
4. Метан не подвержен влиянию температуры окружающей среды, автомобиль работает стабильно и при температуре -30 и при температуре + 40 градусов.
5. Считается, что взрывоопасная концентрация этого газа в воздухе достигается при величине более 5%, что вдвое больше, нежели у пропана. Поэтому принято говорить о том, что метан более безопасное топливо нежели пропан.

При возникновении даже малейшего запаха газа в салоне автомобиля следует немедленно остановиться, и попытаться выявить утечку. Если на месте выявить утечку газа не удалось, двигаться дальше следует исключительно на бензине.

Минусы метана

Одним из минусов считается КПД такого вида топлива. В среднем двигатель автомобиля сжигает на 10-20% газа больше, нежели бензина, при этом потеря мощности автомобиля может составлять от 5 до 25-30 процентов. Связано это с тем, что метан имеет меньшую теплоотдачу, нежели бензин, а при попадании в цилиндры двигателя занимает там больший объем.

Из первого минуса вытекает второй. В баллон помещается в среднем, около 15 кубометров газа, а по расходу топлива 1 кубометр газа примерно равен 1 литру бензина. В итоге получаем либо малый запас хода, либо громоздкую конструкцию из баллонов с газом. Обычно автомобилисты выбирают второй вариант.

И заключительный минус выплывает из первых двух. С увеличением количество баллонов возрастает и масса автомобиля, а следовательно, увеличивается и средний расход топлива авто.

Небольшое количество газозаправочных станций, и их, практически полное отсутствие, за пределами города — также можно отнести к минусам этого топлива.

Баллоны ГБО метан

Баллоны для метана должны иметь более прочные стенки, нежели для пропановых резервуаров. Связано это с высоким давлением, под которым содержится природный газ. Давление в баллоне достигает порядка 220 атмосфер. Стенки баллона гбо для метана должны иметь толщину от 0,6 см и выше. Коррозия и следы механического воздействия недопустимы!

Чтобы максимально увеличить прочность такого баллона используют бесшовную конструкцию. Зачастую вес баллона ГБО для метана начинается от 60 кг, а объем газа, который может быть размещен в резервуаре, находится в пределах от 11 до 15 кубометров.

Еще одним отличием от привычного пропана является форма баллона – для метана баллон должен быть исключительно цилиндрический. Использование тороидальных баллоном в этом случае недопустимо.

Крепятся метановые баллоны максимально надежно, в местах вероятных трений устанавливают специальные прокладки, которые со временем нужно менять, предотвращая трения баллонов.

Баллоны для ГБО метан проходят множество предпродажных подготовок и испытаний, которые включают поджог баллона, огнестрельный выстрел, падение с высоты и прочее.

Цена баллона ГБО для метана колеблется в пределах сотен долларов, что значительно превышает цену на баллоны пропана.

Редуктор ГБО для метана

Подача газа осуществляется при помощи мембранного двухступенчатого редуктора, который аналогичен одноступенчатому редуктору для пропана. Цена редуктора для ГБО метан не сильно отличается от аналогичных пропановых узлов системы.

Коррекция зажигания

Для более эффективного использования газовой смеси производят корректировку зажигания. Связано это с тем, что газ имеет более ввысоке октановое число, а сгорает чуть медленнее. Поэтому для предотвращения прогара клапанов, увеличения динамики и снижения потребления топлива на автомобили с ГБО 4 поколения устанавливают вариатор угла опережения зажигания. В карбюраторных же автомобилях, которые оснащены ГБО первого или второго поколения, с той же целью, производится ручная корректировка трамблера, путем смещения его на определенный угол.

Безопасность

Установка ГБО метан требует повышенных мер безопасности, к которым относят:

• Выносное заправочное устройство, в обязательном порядке, устанавливается за пределами багажного отделения, как правило, над или под бампером.
• Исключается установка ВЗУ в лючок бензобака или в багажном отделении автомобиля.
• Повышенное внимание уделяется магистралям ГБО метан. Магистрали должны быть уложены в специальные вентиляционные рукава, а сам рукав должен оснащаться каналом выхода за пределы автомобиля.
• Магистрали должны иметь деформационные витки, которые способствуют предупреждению разрыва, деформации или протиранию вследствие вибрации.

На этом все, если же у Вас остались любые вопросы — смело задавайте их в комментариях кстатье.

ГБО метан

3.7 (73.33%) 6 votes

 

 

gbo4auto.ru

Метан как газ и моторное топливо для автомобилей

Метан (компримированный природный газ, КПГ, сompressed natural gas, CNG) – горючий газ, который является основным компонентом природного газа. Газ метан практически не оставляет вредных продуктов сгорания.
Метан используется для газообеспечения населенных пунктов, но нас интересует его другое назначение, а именно – в качестве моторного топлива для автомобилей.

К сожалению 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 газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Заправки метана в России пока еще не совсем хорошо развиты, но развиваются довольно быстрыми темпами. Сеть АГНКС состоит уже более чем из 300 метановых заправок. Так что установка газа метана на автомобили сейчас не происходит массово из-за 3х факторов:
1) Сеть метановых заправок еще недостаточно развита.
2) Газовое оборудование для метана довольно-таки дорогое, в основном из-за баллонов, которые должны выдерживать давление 200 атмосфер.
3) Метановые баллоны несколько уменьшают грузоподъемность автомобиля, поэтому метановое ГБО чаще устанавливается на грузовые автомобили, такие как ЗИЛ, ГАЗон, ГАЗель.

Источники получения метана
Основной компонент природных (77-99 %), попутных нефтяных (31-90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана – болотный, или рудничный газ). Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля.

Химические свойства метана
Метан горит бесцветным пламенем. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Газ метан вступает с галогенами в реакции замещения (например, Ch5 + ЗС12 = СНС13+ ЗНС1).

Соединения включения
Метан образут соединения включения – газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана
Сырьё для получения многих ценных продуктов химической промышленности – формальдегида, ацетилена, сероуглерода, хлороформа, синильной кислоты, сажи. Для получения водяного газа (Ch5 + Н2О = СО + ЗН2), Метан применяется как моторное топливо.

Показатели	Значение
Температура кипения метана	-164,5°С
Температура плавления метана	-182,5°С
Плотность метана по отношению к воздуху	0,554 (20°С)
Теплота сгорания	50,08 МДж/кг (11954 ккал/кг)
Цвет метана	отсутствует
Запах метана	отсутствует
Содержание в природных газах	77-99%
Содержание в попутных нефтяных газах	31-90%
Содержание в рудничных газах	34-40%
Образование при термической переработке нефти и нефтепродуктов	10-57%
Образование при коксовании и гидрировании каменного угля	24-34%
Температура воспламенения метана	650-750°С
Скорость взрывного горения метана	500-700 м/сек
Давление газа при взрыве в замкнутом объёме	1 Мн/м2

Определение количества СПГ (м3) в одном баллоне объемом 50 л
Давление газа в баллоне, кгс/см2	Температура окружающей среды, °C
	– 30	– 20	– 10	0	+ 10	+ 20	+ 30	+ 40
10	0,55	0,55	0,54	0,53	0,53	0,53	0,52	0,52
20	1,15	1,12	1,16	1,10	1,09	1,07	1,06	1,04
30	1,79	1,70	1,70	1,69	1,65	1,63	1,61	1,57
40	2.41	2,33	2,30	2,27	2,22	2,17	2,15	2,13
50	3,2	3,05	2,98	2,94	2,84	2,81	2,75	2,72
60	4,05	3,76	3,66	3,57	3,53	3,45	3,41	3,27
70	5,00	4,61	4,43	4,32	4,17	4,07	4,02	3,89
80	6,45	5,71	5,33	5,20	4,88	4,76	4,65	4,55
90	7,63	6,72	6,25	5,92	5,63	5,49	5,29	5,17
100	8,77	7,69	7,24	6,76	6,49	6,25	5,95	5,81
110	9,82	8,59	7,97	7,53	7,24	6,96	6,63	6,47
120	10,91	9,38	8,95	8,45	8,00	7,79	7,32	7,14
130	12,04	10,16	9,85	9,29	8,78	8,33	8,02	7,83
140	12,8	11,11	10,77	10,14	9,59	9,09	8,75	8,54
150	13,16	11,90	11,36	10,87	10,27	9,74	9,38	9,15
160	13,79	12,50	12,12	11,43	11,11	10,39	10,13	9,76
170	13,93	13,28	12,69	11,81	11,49	10,90	10,63	10,37
180	14.29	13,64	13,24	12,50	12,00	11,54	11,25	10,98
190	14,62	14,18	13,57	12,84	12,50	12,03	11,59	11,18
200	14,93	14,29	13,81	12,99	12,66	12,50	12,19	11,63

Использованы материалы из книги “Газобаллонные автомобили: Справочник / А. И. Морев, В. И. Ерохов, Б. А. Бекетов и др. – М.: Транспорт, 1992.”

 

Смотрите также

elitegas.ru

Сравнение двух видов ГБО: Пропан-бутан и Метан отличия и особенности установки

Здравствуйте. Сегодня на gboshnik.ru продолжим разговор о двух типах газового топлива и более детально сравним метан и пропан-бутан. Вы узнаете не только об отличиях между метаном и пропан-бутановой смесью, но и о технических особенностях этих двух типов топлива.

Как-то мы уже сравнивали пропан и метан в одной из статей, кому интересно вот ссылка. Однако тогда мы не углублялись в техническую составляющую и рассматривали исключительно отличия одного типа топлива от другого. Сегодня же поговорим о том, как отличается установка ГБО на метане от установки пропан-бутанового ГБО.

Как вы знаете, в качестве альтернативы бензину и солярке сегодня все чаще выступает газ, который стоит дешевле и позволяет неплохо экономить. Однако само газовое топливо, которое используется в автопромышленности, может быть двух видов: метан, а также пропан-бутановая смесь. Каждый тип топлива имеет ряд отличий, и как я уже говори, заключаются они не только в химическом составе, но и в оборудовании, которое необходимо для интеграции того или иного типа ГБО на тот или иной автомобиль. Об этом мы как раз сегодня и поговорим.

Пропан-бутан

Данный тип топлива чаще всего называют просто “Пропаном” или газом, подразумевая пропан-бутановую смесь. Это объясняется большой популярностью данного типа топлива и его доступностью по сравнению с метаном. Смесь пропана и бутана хранится в специальном резервуаре, который в большинстве случаев просто называют баллоном под давлением 16 атмосфер. Топливо находится в сжиженном состоянии, отсюда и название сжиженный нефтяной газ СНГ. Как уже понятно из расшифровки аббревиатуры СНГ — пропан-бутановая смесь является продуктом нефтепереработки. Октановое число пропан-бутана варьируется в диапазоне от 95 до 110. То есть, как вы понимаете, на данном топливе мотор будет работать с повышенной степенью сжатия. За счет последнего увеличивается КПД самого топлива, а также температурный режим двигателя. Стенки баллона, в котором хранится СНГ, имеют толщину порядка 3-х мм и вес в районе 30-40 кг, зависимости от того какой тип и объем баллона. Вместительность резервуара может достигать 120 л на авто с большим объемом двигателя, сам баллон может быть цилиндрическим или тороидальным. При использовании пропана расход топлива увеличивается примерно на 10-20%. Кроме того, из-за особенностей состава пропан-бутанового топлива мощность двигателя снижается примерно на 10-15%

Метан

Метан также называют сжатым природным газом СПГ так как он имеет природное происхождение. Этот газ не имеет запаха и цвета и является простейшим углеводородом. Из-за особых химических характеристик хранение данного газа в жидком состоянии невозможно. Этот тип альтернативного топлива для двигателей внутреннего сгорания используется реже нежели СНГ (пропан) по ряду причин, о которых вы скоро узнаете. Простые баллоны для метановой установки не подходят по той причине, что метан содержится в специальных резервуарах под высоким давлением порядка 220 атмосфер. Стенки такого баллона довольно толстые, от 0.6 см и толще. Для увеличения прочности используется бесшовная конструкция баллона. Вес такого баллона превышает 60 кг, а объем газа, который в них хранится, варьируется в диапазоне от 11 до 15 кубометров. Кроме того, баллоны для метана используются исключительно цилиндрические, тороидальные не подходят ни в коем случае. Отличается также и КПД топлива, на метане мотор сжигает на 10-20% больше нежели на бензине. То есть, в переводе на цифры получается, что 1 кубометр метана равен 1 литру бензина. Из-за чего на метановом ГБО принято использовать сразу несколько довольно громоздких баллонов. Снижение мощности при этом составляет порядка 20%, это объясняется тем, что метан имеет меньшую теплоотдачу, а при поступлении в двигатель занимает большой объем в цилиндрах. Отличия касаются также и степени сжатия, у СНГ приемлемым является соотношение 11:1, в то время как для СПГ этот показатель составляет — 13:1. При этом необходимо понимать, что существенное увеличение степени сжатия сделает невозможным использование бензина в качестве топлива.

Подача газового топлива осуществляется посредством мембранных редукторов, для пропана используются одноступенчатые редукторы, для метана — двух. Цена газовых редукторов примерно одинаковая, чего не скажешь о баллонах. Как я писал выше, для метана используется более прочный бесшовный баллон, цена которого может варьироваться в диапазоне от $400 до $800.

Коррекция зажигания. Для улучшения эффективности работы мотора при использовании ГБО применяют корректировку зажигания. Из-за более высокого октанового числа газовое топливо горит медленнее, а значит зажигать ее следует раньше. На ГБО 4 поколения используется специальное устройство под названием вариатор УОЗ, о котором я уже рассказывал в предыдущих своих статьях. Также может производиться перепрограммирование микроконтроллера. В карбюраторных ДВС производится ручная корректировка трамблера, он смещается на определенный угол.

Отличается также и установка пропан-бутанового ГБО и ГБО работающего на метане. В большей мере речь идет о безопасности. Так для метановых установок выносное заправочное устройство (ВЗУ) должно устанавливаться за пределами багажного отделения, то есть на внешней стороне кузова (как правило бампер). В то время как для пропана место ВЗУ может располагаться где угодно, в бампере, в лючке бензобака, в багажнике и т. д.

Большое внимание уделяется метановым газовым магистралям, которые должны проходить в специальных вентиляционных рукавах. Сам рукав должен оснащаться эжектором с выходом в забортное пространство. Магистрали должны быть оснащены деформационными навивками, которые позволяют предупредить разрыв, протирание от вибрации или деформацию в случае аварии.

Метановые баллоны крепятся максимально тщательно и надежно, в местах вероятных трений устанавливаются специальные мягкие прокладки.

Что касается пропан-бутана, здесь обязательно наличие мультиклапана, который выполняет сразу несколько функций: контролирует заполнение баллона, стравливает избыточное давление, а также выступает в качестве запорной арматуры. Баллоны должны регулярно проходить процедуру освидетельствования и располагаться вне краш-зоны. То есть в местах с наименьшей вероятностью повреждения в случае ДТП, как правило, это область заднего ряда сидений, багажник или место где располагается запаска.

На сегодня все. Как видите отличий между двумя типами газа довольно много и заключаются они даже не в химическом или молекулярном составе… Важно знать и понимать на каком именно газе ездит ваш автомобиль для того, чтобы знать на какой заправке вам заправляться, а также как именно и с какой частотой вам обслуживать ваш автомобиль.

Свои вопросы и пожелания вы можете оставить, используя форму для комментариев. Буду рад если вы дополните меня, в случае если я упустил какой-то важный момент. Всем пока, спасибо за внимание и до новых встреч на ГБОшнике.

gboshnik.ru

ГБО Метан или пропан бутан что лучше ?

Чтобы воплотить в жизнь идею битопливного автомобиля, сейчас не обязательно обладать своим автозаводом. Установка в машине вспомогательной системы подачи альтернативного топлива — природного газа доступна для фактически каждого, достаточно желания и некоторых вложений, которые с лихвой окупятся.

Прочитав статью, можно более подробно узнать, как лучше перевести автомобиль на метан или пропан, да еще быстро возвратить затраченные на это деньги сниженным расходом топлива и большим ресурсом двигателя.

{toc]

Метан или пропан-бутан что лучше выбрать?

Выбор двух разных газовоздушных смесей

У двигателей внутреннего сгорания есть возможность применять вместо бензина или солярки две различные разновидности газового топлива: сжиженный углеводородный (он же нефтяной) газ или компримированный (сжиженный) природный газ. Первый представляет собой смесь, где пропан соединен с незначительным количеством бутана, а второй содержит простейший встречающийся в первозданном виде в природе углеводород — метан.

В чем разница между ними, и какой вариант газа выгоднее для автовладельца? Ответить на эти ключевые вопросы поначалу не так легко однозначно — чтобы говорить о предпочтительности пропана или метана, необходимо детально изучить структуру и принцип работы обоих видов газов.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

Оценив объективно преимущества и недостатки каждого варианта, уже можно будет остановиться на выборе одного из них, взвесить все «за» и «против» и сделать осознанный рациональный выбор.

Мнение, популярное в среде автовладельцев, активно использующих ГБО, о том, что смесь пропан-бутан в транспорте применять лучше метана, в свете современной практики звучит устаревшим. Совершенствование технологий, подогретое постоянной жестокой конкуренцией на рынке энергетических ресурсов, продвигается с каждым днем, и в данный момент можно говорить о том, что по отношению к старым весомым недостаткам газобаллонное оборудование нивелировалось: оборудование под метан теперь ненамного тяжелее, чем под пропан, и баллоны стали поскромнее в плане размеров. Стоимость на комплектующие метановым ГО машины детали по-прежнему кусается — почти в два раза больше. Но нужно при этом помнить, что расходная сумма, потраченная на метановое ГБО, в ущерб пропановому отобьётся большей экономией и не помешает в итоге ездить, наслаждаясь всеми прелестями газа.

Повсеместная экономия

Сам по себе метан представляет собой сжатый под давлением природный газ.

Заправлять метан в автомобиль так дешево и просто — его нет нужды специально обрабатывать, превращая в горючее (чего не скажешь про тот же бензин). Достаточно газовое сырье, добытое из шельфа, ужать компрессионной установкой до уровня разреженности в 210 Па, затем с газом проводят минимальные необходимые процедуры подготовки: высушивание, тонкую очистку от загрязнений и смешивание с одорантом. Сам по себе метан запаха лишен полностью, поэтому, чтобы возможные утечки были легко обнаружены, в него добавляют маркер — этилмеркаптан, который и создает пресловутый «запах газа».

Закончив технические процедуры, сжатый метан охлаждают и наполняют им транспортировочные баллоны, которые и доставят уже полностью готовый топливный продукт к месту заправки в автомобиль. Впечатляющее октановое число горючего превышает пропан и колеблется в диапазоне 108-120. Метан значительно легче воздуха, и при нарушенной герметичности резервуара или магистрали испарения метана зависают облаком в воздухе.

Взрывоопасной считается концентрация метана в воздухе свыше 5 %, что вдвое превышает аналогичный показатель пропана.

Поэтому можно говорить о том, что метан чуть более опасный, чем пропан, хотя даже слабое содержание любого природного газа в салоне машины ничего хорошего здоровью находящихся в нем людей не принесет.

Расход смеси пропан-бутан выше в 1,15-1,20 раза потребления двигателем бензина, эквивалентный объем метана (метановые баллоны считается кубометрами) равен примерно 1, т. е. расход получается таким же. Цена же этого количества метана в 2,5 раза ниже стоимости аналогичного бензина марки А-95.

Кроме самого уменьшения расходов на плату за топливо, не меньшую пользу бюджету автовладельца установка метана приносит на расходных материалах, и не так часто приходится ремонтировать на автомобиле комплектующие. Рассматривая основные виды углеводородного топлива (пропан-бутан, бензин, дизельное топливо) видно, что метан работает мягко и бережно с мотором и ходовой. Октановое число метана достигает 120, оно даже не сравнимо с бензином, вследствие чего газовое горючее лучше и плавнее сгорает, не детонируя. Причем, нагар образуется в минимальных количествах — газ не содержит лишних и вредных химических и механических примесей.
Наглядно достоинства метана видны, когда автомобиль используется в городе (регулярные и резкие перепады нагрузок на двигатель ускоряют износ ходовой).

Установка метана позволяет в такой ситуации эффективно увеличить до 4 раз ресурс работы каталитического нейтрализатора и лямбда-зондов уровня кислорода, форсунок и редукторов и в 2-3 раза оттянуть момент необходимой замены расходников, например, свечей зажигания.

Сохранность машины кошелька и окружающей среды

Современное метановое оборудование снабжено впечатляющей разработкой вопросов безопасности и блокирует малейшую утечку газа. Баллон обладает толстыми герметичным корпусом, способным постоянно выдерживать нагрузку в 200 и более атмосфер, препятствуя взрыву при даже масштабной аварии или наезде сзади. По уровню экологичности автомобиль на метане успешно конкурирует даже с электромобилем — полное и чистое газовое сгорание без дополнительных примесей (типа тетраэтилсвинца в бензине) бережет не только комплектующие машины и кошелек, но и природу.

В соответствии с принятыми стандартами обеспечения безопасности, баллоны сжимают газ слабее, чем раньше, как следствие — подача газа в двигатель затормаживается, наблюдается и нарастание длительности прогорания сформированной редуктором газовоздушной горючей смеси.

Данный фактор устраняется настройкой угла опережения зажигания в контроллере ГБО или установкой дополнительных комплектующих — вариаторы угла опережения, которые не только снимут проблему перегрева мотора из-за продолжительного сгорания метана, но и добавят мощности двигателю и снизят расход топлива в среднем на 2-8%.

Громоздкие массивные топливные баллоны по-прежнему остаются самым серьезным недостатком на метановое оборудование, что в сочетании с острым дефицитом специализированных заправочных станций (даже в Москве и области на 50 мест, где можно залить пропан, приходится 1 метановая заправка) превращают нормальную эксплуатацию подобного типа оборудования в сплошные затруднения.

Пропан больше напоминает бензин по способу хранения и содержится в незначительно сконденсированном состоянии под давлением около 7 бар, которое удерживают баллоны. Октановое число превышает 100, и пропан также равномерно распределяется в цилиндрах и сгорает без нагара. Для его хранения поможет установка емкостей поменьше и полегче, которых тем не менее достаточно для преодоления отрезка пути вплоть до 1200 км одним махом (зависит от комплектации конкретного ГБО).

Само топливо несколько дороже метана, но все равно вдвое дешевле, чем бензин.

Изучая свойства обеих разновидностей, приходишь поневоле к выводу, что пропан по всем показателям оптимален для заправки легковых автомобилей — облегченные баллоны, доступная финансово газовая комплектация окупится быстрее при небольших городских пробегах на малолитражке. В грузовике же недостатки метана чувствоваться не будут — баллоны на сотню-другую килограммов для рейсовой фуры серьезной роли не играют, а недешевое газовое ГБО при постоянном использовании окупится за пару месяцев активного пробега.

Второе питание

Монтаж дополнительной газовой системы при правильной настройке и подборе комплектующих ГБО не сказывается на работоспособности заводской бензиновой системы – установка производится полностью параллельно.

Переключение производится нажатием одной кнопки — после модернизации автомобиля на рабочей панели появится соответствующее оборудование: переключатель и показатель датчика расхода альтернативного горючего. У контроллера современного ГБО для инжекторных двигателей есть функция довпрыска бензина на высоких оборотах и перевода автоматическим способом подачи при недостаточном заполнении баллона.

Метановое оборудование всегда негативно выделялось повышенной стоимостью — это связано с необходимостью использовать высокотехнологичные средства контроля и управления и более толстостенные резервуары хранения. Тем не менее, спрос на метан и соответствующая инфраструктура (заправочные станции, специализированные автосервисы, магазины запчастей и расходников) неуклонно растет с каждым годом. Через 40 тысяч километров (усредненные данные) происходит компенсация затрат на комплектующие ГБО, все дальнейшие километры несут вожделенную и ощутимую экономию средств на горючем.

Автор: А. Копылов

gboteh.ru