Свойства СПГ

  Главная       Учебники - ГБО автомобиля      Газобаллонные автомобили (Е. Г. Григорьев) - 1989 год

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

 

 

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СНГ И СПГ

 

 

Свойства СПГ

 

 Они являются смесью различных углеводородов метанового ряда, а также неуглеводородных компонентов — сероводорода, гелия, азота, углекислого газа и др. СПГ получают из ПГ непосредственно на газовых месторождениях или из попутных газов при разработке нефтяных месторождений. ПГ состоят в основном из метана (82 ... 98 %) с небольшими примесями этана (до 6%), пропана (до 1,5%) и бутана (дс- 1 %). ПГ по разветвленной сети газопроводов поступает к газонаполнительным станциям (АГНКС).

По теплоте сгорания СПГ можно подразделить на высококалорийные (QH=23 ... 37,7 МДж/м3), среднекалорийные (Q„=— 15... 23 МДж/м3) и низкокалорийные (Q„=4,2 .. 15 МДж/м3). К высококалорийным газам относятся ПГ, канализационный или биогаз очищенный от углекислого газа; к среднекалорийным газам — коксовый газ, городской и некоторые промышленные газы; к низкокалорийным — доменный, генераторный газы.

Средне- и низкокалорийные горючие газы в настоящее время для автомобильного транспорта в сжатом виде не применяют. СПГ кроме горючих составляющих содержит некоторое количество негорючих компонентов — азот, углекислый газ, пары воды. Для выравнивания теплоты сгорания в СПГ могут вводиться добавки пропана и бутана.

По токсикологической характеристике СПГ в соответствии с ГОСТ 12.1.005—76 относят к веществам класса 4. Предельно допустимая концентрация ПГ на рабочих местах и в рабочих зонах не должна превышать 300 мг/м3 (в пересчете на углерод). Определение содержания углеводородов в воздушной среде осуществляют при помощи газоанализаторов.

 


Таблица 1
 

 

 

В зависимости от источника месторождения различие в содержании метана в ПГ может достигать 23 %. Подобные отклонения для моторного топлива крайне нежелательны. Компонентный состав ПГ различных месторождений представлен в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что основной частью ПГ являются метан и группа более сложных углеводородов (этан, пропан, бутан).

Метан газ без цвета и запаха, мало растворим в воде, легче воздуха (относительная плотность по воздуху 0,55). Его относят к предельным углеводородам, молекулы которых состоят только из углерода и водорода. Высокое содержание водорода в СП Г обеспечивает более полное сгорание топлива в цилиндрах двигателя по сравнению с СНГ и бензином.

Метан представляет собой полноценное топливо для автомобилей с хорошими антидетонационными характеристиками и имеет достаточно высокий удельный термодинамический потенциал. Характеристики метана приведены ниже.

 

 

Молекулярная формула....................CH4

Молярная масса, кг/моль..................16,03

Плотность при температуре 15°С и давлении 0,1 МПа:

в газообразном состоянии кг/м®............0,717

в жидком состоянии, кг/л................0,42

Углеродное число........................2,96

Температура кипения, °С..................—161,7

Удельная теплота испарения, кДж/кг .... 515

Температура самовоспламенения (вспышки), °С 590

Низшая теплота сгорания: в газообразном состоянии, кДж/м» (кДж/кг) 33 800 (49 750)

в жидком состоянии, кДж/л..............20 900

Относительная плотность (по воздуху) .... 0,554

Коррозионная активность................Отсутствует

Токсичность ..............................Не токсичен

Температура горения, СС.............2030

Прочие свойства . . , , ............Цвета, запаха и вкуса не имеет

 

 

 

ПГ по своим свойствам пригоден для использования в качестве топлива для автомобильных двигателей без значительной технологической обработки. Однако, как и любое топливо, газ должен пройти предварительную подготовку не только для хранения на автомобиле, но и для регламентации параметров, влияющих на эксплуатационные качества автомобиля.

СПГ должен быть стабилен не только по компонентному составу, но и по содержанию различных примесей. Так, содержание жидкого остатка, представляющего собой группу тяжелых углеводородов, например, пентана, в газе, не прошедшем технологическую обработку, колеблется в широких пределах.

Наличие инертных газов в СПГ существенно влияет на стабильность показателей газовых двигателей. Зависимость теплоты сгорания горючей смеси от содержания в ней инертных газов имеет линейный характер. Если в горючей смеси содержится 1 % инертных газов при коэффициенте избытка воздуха а=1,0,  то удельная теплота сгорания ее составляет 33 МДж/м3. Увеличение содержания инертных газов до 10 % обедняет состав горючей смеси (а=1,12), а теплота ее сгорания уменьшается на 10 %.

Заданные мощностные топливо-экономические, экологические показатели двигателей, тягово-динамические качества автомобилей, а также их стабильность в эксплуатации могут быть достигнуты только при условии заправки автомобилей высококачественным газовым топливом.

Основные физико-химические свойства СПГ приведены ниже.

 

 

 

Одна из наиболее важных проблем при применении ПГ на автотранспорте связана с содержанием влаги в природном газе и его осушкой, так как содержание влаги в ПГ, перекачиваемых по магистральным трубопроводам нашей страны, может достигать больших величин. Наличие влаги в газовом топливе для автомобилей не должно превышать 9 мг/м3. На АГНКС этот показатель контролируют в начале и конце каждой рабочей смены. Наличие влаги в ПГ вызывает образование ледяных пробок в системе питания двигателя. Опыт эксплуатации показывает, что подобные явления наступают при содержании 15 ... 30 мг/м3 влаги. Точка росы водяных паров составляет —30 °С.

При заправке газового баллона в начальный период происходит охлаждение газа. Понижение температуры газа связано с дроссельным эффектом Джоуля — Томпсона в процессе расширения газа. При снижении давления на каждые 0,1 МПа температура газа снижается на 2,5 °С. Кроме того, в результате торможения струи газа, входящего в баллон, происходит интенсивный теплообмен между баллоном и газом. По мере увеличения степени заполнения баллона дроссельный эффект снижается, в результате чего повышается теплосодержание газа в баллоне по сравнению с его теплосодержанием в аккумуляторах АГНКС.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..