Альтернативные топлива для автомобилей

Характеристика сжиженных нефтяных газов. Свойства пропана и бутана. Недостатки сжиженного и сжатого газа по сравнению с бензином. Хранение водорода на борту автомобиля. Состав биогаза и сырье для его получения. Синтетические топлива из углей и сланцев.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Альтернативные топлива для автомобилей



1. Газообразные топлива

Пропан-бутан(сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски- liquified petroleum gas LPG) - это смесь двух газов. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов.

БутамнC₄H₁₀- предельный углеводород (алкан), имеет два изомера:

н-бутан (диэтил) CH₃-CH₂-CH₂-CH_3;

2-метилпропан (изобутан, триметилметан) CH(CH₃)₃

ПропамнC₃H₈ -газ, представитель класса алканов. Химическое строение: CH₃-CH₂-CH₃, при температуре 25 °C сжижается под давлением около 1 МПа.

Таблица 1 - Характеристика сжиженных нефтяных газов

Наименование показателя	Норма для марки
	СНГГОСТ 27578	GPLAUTO PETROM
	ПА	ПБА	Tip A	Tip B
1. Массовая доля компонентов, %:
сумма метана, этана	Не нормируется
пропан	85+10	50+10	35	65
сумма непредельных углеводородов, не более	6	6
Октановое число по моторному методу, минимум	95	90	89	89
2. Избыточное давление насыщенных паров 150 кПа, минимум при температуре, °С			Минус 10	Минус 5
3. Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре
плюс 45(40) °С, не более		1,6	(1,55 )	(1,55)
минус 20 °С, не менее		0,07
минус 35 °С, не менее	0,07
4. Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более	0,01	0,01	0,01	0,01
в том числе сероводорода, не более	0,003	0,003	отрицательно	отрицательно

ПА - пропан автомобильный; ПБА - пропан-бутан автомобильный; GPL - gazpetrolier lichefiat



Марка газа ПБА допускается к применению во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха не ниже минус 20°С.Марка ПА применяется в зимний период в тех климатических районах, где температура воздуха опускается ниже минус 20°С и рекомендуемый температурный интервал ее применения от минус 20°С до минус 35°С. В весенний период времени с целью полного израсходования запасов сжиженного газа марки ПА допускается ее применение при температуре до 10°С.

Рисунок 1- Зависимость давления паров газа от температуры

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 баллон не заполняется сжиженным газом полностью, оставляется паровая подушка, 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.

Компримированный (сжатый) природный газ (КПГ). Основным компонентом данного газа является метан СН₄. На борту автомобиля сжатый газ храниться в баллонах при давлении 20 мПа.

Характеристика компримированного газа для автомобилей в соответствии с межгосударственным стандартом СНГ

Наименование показателя	Значение	Метод испытания
1 Объемная теплота сгорания низшая, кДж/м3, не менее	31800	По ГОСТ 22667
2 Относительная плотность к воздуху	0,55-0,70	По ГОСТ 22667
3 Расчетное октановое число газа (по моторному методу), не менее	105	СН4 =110; С2Н6 =108 С3Н8 =108; С4Н10 =108
4 Концентрация сероводорода, г/м3, не более	0,02	По ГОСТ 22387.2
5 Концентрация меркаптановой серы, г/м3, не более	0,036	По ГОСТ 22387.2
6 Масса механических примесей в 1 м3, мг, не более	1,0	По ГОСТ 22387.4
7 Суммарная объемная доля негорючих компонентов, %, не более	7,0	По ГОСТ 23781
8 Объемная доля кислорода, %, не более	1,0	По ГОСТ 23781
9 Концентрация паров воды, мг/м3, не более	9,0	По ГОСТ 20060
Примечание - Значения показателей установлены при температуре 293 К (20°С) и давлении 0,1013 МПа.

Преимущества сжиженного и сжатого газа по сравнению с бензином:

1) более высокая детонационная стойкость;

2) меньшая цена;

3) более равномерное распределение по цилиндрам двигателя;

4) отсутствует разжижение картерного масла и смывание масляной пленки со стенок цилиндра и соответственно меньше износ деталей;

5) выше теплотворная способность;

6) меньше содержание СО и СН в отработавших газах

Недостатки сжиженного и сжатого газа по сравнению с бензином: