Сжиженный газ
- Сжиженный газ, используемый
как автомобильное топливо, представляет собой смесь пропана (С3Н8),
бутана (С4Н10) и незначительного количества (около 1%) непредельных
углеводородов.
- Сжиженный газ могут вырабатывать как из нефти, так и из конденсатной
фракции природного газа. Образующаяся в процессе переработки смесь
углеводородов С1…С6 поступает на абсорбционно-газофракционирующую
установку, где в специальных колоннах происходит разделение на отдельные
фракции.
- Пропан и бутан очищаются от сернистых соединений, щелочи, воды и
других компонентов. В зависимости от марки ГСН, пропан и бутан смешиваются
в необходимых соотношениях.
- Физико-химические свойства
Существует две марки cжиженного нефтяного газа (ГСН): ПА — пропан автомобильный и ПБА — пропан-бутан автомобильный.
| Показатель |
ПА — пропан автомобильный |
ПБА — пропан-бутан автомобильный. |
| Массовая доля компонентов, %: |
| метан и этан |
Не нормируется |
| пропан |
90±10 |
50±10 |
| углеводороды С4 и выше |
Не нормируется |
| непредельные углеводороды, |
6 |
| объем жидкого остатка при +40 °С |
Отсутствует |
| Давление насыщенных паров, МПа: |
| при +45 °С, не более |
— |
1,6 |
| при –20 °С, не менее |
— |
0,07 |
| при –35°С, не менее |
0,07 |
— |
| Массовая доля серы и сернистых соединений, %, не более |
0,01 |
| в том числе сероводорода, %, не более |
0,003 |
| Содержание свободной воды и щелочи |
Отсутствует |
- Марка газа ПБА допускается к применению
во всех климатических районах при температуре окружающего воздуха
не ниже -20°С. Марка ПА используется в зимний период в тех климатических
районах, где температура воздуха опускается ниже -20°С (рекомендуемый
интервал -20°С…-25°С). В весенний период времени с целью полной
выработки запасов сжиженного газа марки ПА допускается ее применение
при температуре до 10°С. Более высокая температура может привести
к нежелательному повышению давления в газоподающей системе автомобиля
и ее разгерметизации.
- В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном газе, предназначенном
для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать
пропан для лучшей испаряемости смеси: пропан остается в жидком состоянии
при температуре ниже -42 "С, для бутана эта температура составляет
-0,5 °С. На газозаправочные станции согласно ГОСТу 27578—87, введенному
с 1 июля 1988 г., 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.
- Плотность жидкой фазы газа зависит от температуры,
с увеличением которой плотность уменьшается. При нормальном атмосферном
давлении и температуре 15 °С плотность жидкой фазы пропана составляет
0,51 кг/л, бутана - 0,58 кг/л. Паровая фаза пропана тяжелее воздуха
в 1,5 раза, бутана - в 2 раза. Температура кипения бензина выше
температуры окружающей среды, а сжиженный газ испаряется при более
низких температурах. Это означает, что бензин в баке находится,
как правило, в жидком состоянии при атмосферном давлении, а сжиженный
газ в баллоне - при давлении, соответствующем температуре окружающей
среды.
- Удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты,
выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива, - важнейший количественный
показатель его энергетических возможностей. Различают высшую и низшую
теплоту сгорания. В качестве характеристики газового топлива применяют
низшую теплоту сгорания - стандартную величину, определяющую энергетические
свойства газа и показывающую, какое наименьшее количество теплоты
может выделиться при сгорании единицы его массы
- Октановое число газового топлива выше, чем бензина,
поэтому детонационная стойкость сжиженного газа больше, чем бензина
даже самого высшего качества. Это позволяет добиться большей экономичности
использования топлива в двигателе с повышенной степенью сжатия потребляющих
высокооктановый (и дорогой) бензин. Среднее октановое число сжиженного
газа - 105 - недостижимо для любых марок бензина.
- Диффузия. Газ легко смешивается с воздухом и равномерней
наполняет цилиндры однородной смесью, поэтому двигатель работает
ровнее и тише. Газовая смесь сгорает полностью, поэтому не образуется
нагар на поршнях, клапанах и свечах зажигания.
- Давление в баллоне. В закрытом сосуде ГСН образует двухфазную
систему, состоящую из жидкой и паровой фаз. Давление в баллоне зависит
от давления насыщенных паров, которое в свою очередь зависит от
температуры жидкой фазы и процентного соотношения пропана и бутана
в ней. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость ГСН.
Испаряемость пропана выше чем бутана, поэтому и давление при отрицательных
температурах у него значительно выше. Расчетами и экспериментами
установлено, что при низких температурах окружающего воздуха эффективнее
использовать ГСН с повышенным содержанием пропана, так как при этом
обеспечивается надежное испарение газа, а следовательно и холодный
запуск двигателя. Кроме того, достаточное избыточное давление в
баллоне обеспечит надежную подачу газа в двигатель (ГСН марки ПА).
При высоких положительных температурах окружающего воздуха эффективнее
использовать ГСН с меньшим содержанием пропана, так как при этом
в баллоне и трубопроводах будет создаваться значительное избыточное
давление, что может повлиять на герметичность газовой системы (ГСН
марки ПБА). Кроме пропана и бутана, в состав ГСН входит незначительное
количество метана, этана и других углеводородов, которые могут изменять
свойства ГСН. В процессе работы двигателя может образовываться неиспаряемый
конденсат, который отрицательно сказывается на работе газовой аппаратуры.
Этан обладает повышенным, по сравнению с пропаном, давлением насыщенных
паров, что оказывает положительное влияние на поддержание давления
в баллоне при отрицательных температурах и может оказать отрицательное
влияние при положительных температурах.
- Изменение объема жидкой фазы при нагревании. Правилами
Европейской Экономической Комиссии ООН предусмотрена установка автоматического
устройства, ограничивающего наполнение баллона до 80% его емкости.
Данное требование объясняется большим коэффициентом объемного расширения
жидкой фазы, который для пропана составляет 0,003, а для бутана
0,002 на 1°С повышения температуры газа. Для сравнения: коэффициент
объемного расширения пропана в 15 раз, а бутана в 10 раз, больше,
чем у воды.
- Изменение объема газа при испарении
При испарении 1 л сжиженного газа образуется около 250л. газообразного.
Таким образом, даже незначительная утечка ГСН может быть очень опасной,
так как объем газа при испарении увеличивается в 250 раз.
Плотность газовой фазы в 1,5—2,0 раза больше плотности воздуха.
Этим объясняется тот факт, что при утечках газ с трудом рассеивается
в воздухе, особенно в закрытом помещении. Пары его могут накапливаться
в естественных и искусственных углублениях, образуя взрывоопасную
смесь.
- Одорация. Применяется для определения возможных
утечек газа органами обоняния человека. При массовой доле меркаптановой
серы менее 0,001% ГСН должны быть одорированы. Для одорации применяется
этилмеркаптан (С2Н5SH), представляющий собой неприятно пахнущую
жидкость плотностью 0,839 кг/л и с точкой кипения 35°С. Порог чувствительности
запаха 0,00019 мг/л, предельно допустимая концентрация в воздухе
рабочей зоны 1 мг/м3. Во время эксплуатации автомобиля одорант может
накапливаться в топливоподающей аппаратуре, выпускном тракте автомобиля,
на открытых поверхностях деталей. Выделение одоранта может происходить
даже при полностью герметичной газовой системе питания при заправке
автомобиля, сливе конденсата из редуктора и, главным образом, с
отработавшими газами. Попадание одоранта в салон автомобиля происходит
из атмосферы на стоянках через открытые окна и двери, что может
вызывать ухудшение состояния человека. Сернистые соединения одоранта
и самого газа снижают долговечность работы редуктора вследствие
интенсивного старения мембран, резиновых уплотнений и вызывают коррозию
трубопроводов.
Запах одоранта из выхлопной трубы особенно сильно ощущается при
повышенной токсичности отработавших газов двигателя. В случае, когда
их токсичность в норме или несколько ниже нормы, запах одоранта
практически не ощущается и его накопления в салоне автомобиля не
происходит.
|
