ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства моторных топлив из газа из "Газовое моторное топливо " В качестве моторного топлива может применяться практически любой горючий газ. В настоящее время принято различать следующие виды газов, использующихся для питания двигателей внутреннего сгорания природный газ, нефтяной газ, биогаз. Имеют некоторое распространение и другие виды горючих газов, например, коксовый, но для транспортных двигателей они не используются. В начале 70-х годов внимание многих фирм и исследователей, включая ВНИИГаз, привлекло водородное топливо, которое рассматривается как экологически чистое. Однако до настоящего времени этот вид ГМТ остается только в виде перспективного, поскольку не разработаны промышленные способы его производства в достаточных для массового применения количествах. Тем не менее водород следует рассматривать как важный вид ГМТ. [c.19] Состав природного газа существенно зависит от месторождения, где он добыт, но всегда основную часть составляет метан - не менее 85% объема. Именно по этому показателю газ и относят к природному, независимо от способа получения. Газ с таким содержанием метана может добываться и на нефтяных месторождениях, однако, его и в этом случае считают природным, а не нефтяным. Другими компонентами природного газа, как правило, оказываются легкие углеводороды метанового ряда этан, пропан, нормальный и изо-бутан, пентаны. Часто в природном газе встречаются инертные компоненты азот, углекислый газ, реже содержатся водород, окись углерода, кислород. Общее содержание добавок к метану не превышает 15%. [c.19] Нефтяной газ в основной массе добывают в качестве попутного на нефтяных месторождениях или получа ют при переработке нефти, также в виде технологичес кого спутника. При этом основными составляющими нефтяного газа оказываются пропан и нормальный бутан. Причем примеси изо-бутана, как правило, не превышают 20% содержания нормального бутана. Соотношение между пропаном и буманом и в добываемом нефтяном газе, и в получаемом при переработке нефти колеблется в широких пределах от почти чистого пропана, до почти чистого бутана. [c.20] Однако в общей массе газа преобладает бутан. Следует также учитывать, что пропан является более ценным химическим сырьем, чем бутан. Поэтому ресурсы бутановой фракции для использования в качестве моторного топлива оказываются значительнее, чем пропа-новой. Нефтяной газ может также содержать и другие углеводороды, в том числе и непредельные (пропилен, бутен). В то же время присутствие в нем инертных составляющих незначительно, их физические параметры сильно отличаются от параметров главных компонентов нефтяного газа, вследствие чего они естественным путем отгоняются и не задерживаются в смеси. Различие соотношения главных компонентов нефтяного газа в исходном сырье (попутном газе при добыче и переработке нефти), а также относительная простота разделения сырья на фракции создают условия для производства специального моторного топлива с контролируемым в определенных пределах составом. Это обстоятельство является важным отличием нефтяного газа от природного. Последний в пределах применяемых на практике технологий не допускает контроля состава, что накладывает определенные особенности на условия его использования. [c.20] Первая группа показателей представляется наиболее важной в оценке качества применяемого продукта, что однако не исключает анализ и других групп, не говоря уже о том, что технология получения топлива может сыграть решающую роль в вопросах его конкурентоспособности с другими. [c.23] Из формулы (1.1) видно, что объемная теплота сгорания углеводородных газов связана с их плотностью прямой зависимостью, близкой к линейной, то есть более плотные газы имеют более высокую объемную теплоту сгорания. Нетрудно убедиться, разделив фор мулу (1.1) иа о что массовая теплота сгорания снижается с увеличением плотности газовой смеси В табл.5 приведены значения теплот сгорания чистых ве ществ, входящих в состав топливных газов. Данные таблицы подтверждают отмеченные зависимости. [c.24] Используя экспериметальные значения приведенные ниже формулы для расчета других показателей, можно сравнить энергетические факторы различных топлив. [c.27] Сравнительные данные по некоторым видам газового топлива приведены в табл.6. Из данных таблицы видно, что наибольшей мощностью при одинаковых размерностях оптимально сконструированных двигателей должны обладать агрегаты, работающие на сжиженном нефтяном газе, имеющем самый высокий энергетический фактор. Расхождение этого вывода с имеющейся практикой, когда при переводе бензиновых двителей на СНГ наблюдается потеря мощности, доходящая до 7%, объясняется тем, что газовый двигатель в этом случае не имеет оптимальных конструктивных решений. В частности, в них, как правило, сохраняется подогрев рабочей смеси, требуемый для бензиновых двигателей и совершенно не нужный, более того вредный, для газовых машин. [c.27] Хорошо известно, что степень преобразования тепловой энергии в работу, иными словами коэффициент полезного действия двигателя, в первую очередь, зависит от степени сжатия. Этим же показателем в значительной мере определяется мощность двигателя. В двигателях с внешним смесеобразованием, когда в цилиндре сгорает гомогенная смесь, степень сжатия ограничивается возможностью возникновения детонации. Пороговые условия возникновения этого явления в значительной мере связаны с физической и химической природой применяемого топлива. Стандартизированная оценка способности топлива сгорать без детонации осуществляется для жидких топлив путем установления октанового числа (04). Для каждого топлива подбирается эталонная смесь изооктана и нормального гептана, имеющая ту же детонационную стойкость, что и оцениваемое топливо. Процентное содержание изооктана в эталонной смеси и называют октановым числом. На практике выяснилось, что определенное таким образом октановое число зависит от условий испытаний. Поэтому для более полной оценки детонационных свойств топлива применяются два метода моторный и исследовательский, различающиеся мезвду собой некоторыми условиями при проведении испытаний. Большинство жидких топлив, испытанных по моторному методу, показывают меньшее значение октанового числа, чем на испытаниях по исследовательскому. Разницу между октановым числом по исследовательском методу (ОЧИ) и моторному (ОЧМ) называют лабораторной чувствительностью, или просто чувствительностью топлива. Трудности при оценке детонационной стойкости газового топлива оказались более значительными, чем для жидких топлив. [c.30] Особые свойства газа в части детонационной стойкости не могут рассматриваться отдельно, без сопоставления с другими специфическими особенностями, способными влиять на организацию рабочего процесса в двигателе. К таким свойствам относятся пределы воспламенения топлива и связанные с ними пределы эффективного обеднения рабочей смеси. Соотношения пределов воспламенения для некоторых топлив приведены в табл.8. [c.32] Из таблицы видно, что основные горючие компоненты газового топлива и само топливо имеют пределы воспламенения, значительно смещенные в сторону бедных смесей, что дает дополнительные возможности повышения топливной экономичности при его использовании. [c.33] Важными газодинамическими характеристиками вещества являются скорость звука и связанный с ней критический перепад давлений, под которым понимают отношение давлений на входе и выходе сопла, при котором в узком сечении газ течет со скоростью звука. Неидеальность газа и в этом случае оказывает влияние на конечные характеристики. На рис.4 показаны зависимости скорости звука в метане, пропане и бутане от температуры и давления в сопоставлении со скоростью звука, рассчитанной в предположении идеальности газа. [c.38] Различие оказывается весьма значительным, и при расчетах топливной аппаратуры должно учитываться. Еще большее значение для расчета топливной аппаратуры имеет критический перепад давлений, поскольку от него зависит режим работы ступени редуктора. При сверхкритическом перепаде работа ступени более стабильна, однако осложняется регулировка на малых расходах. Наиболее важно знать критический перепад в случае, когда на выходе из сопла поддерживается атмосферное давление. Это условия работы последней ступени газового редуктора, от которой во многом зависят выходные показатели двигателя, в том числе топливная экономичность и экология. Значения критического перепада для наиболее важных топливных газов приводятся в табл.9. [c.41] Вернуться к основной статье