Метан как топливо для автомобиля – Метан как перспективное автомобильное топливо – группа компаний Икар

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

Газ как топливо для автомобилей ⋆ Geoenergetics.ru

Газ как топливо для автомобилей ⋆ Geoenergetics.ru

Аналитический онлайн-журнал

geoenergetics.ru

Метан (CNG) вместо бензина. Есть ли смысл?

На полигоне под Вольфсбургом Volkswagen Group провел презентацию новых экологичных двигателей и перспективных силовых установок. На тесте было представлено 27 автомобилей – 19 серийных и восемь прототипов. Наибольший интерес у нас вызвали двухтопливные новинки – Golf и Polo.

Компания Volkswagen по праву считается одной из самых инновационных и передовых в мировом автомобилестроении. Так, например, к 2020 году VW планирует ограничить потребление бензина новыми легковыми автомобилями до пяти литров на 100 км пути, а через пять лет уменьшить эти нормы еще на один литр. Из-за экологических проблем вслед за странами ЕС и США Китай также в этом году планирует ужесточить нормы выбросов вредных веществ. А VW – самая популярная марка в Поднебесной: под этим брендом в прошлом году там продано более трех миллионов автомобилей.

По прогнозам немецких специалистов, к 2050 году автомобилей с традиционными ДВС не останется – их заменят электрические. А пока продолжается модернизация существующих моторов, создаются различные варианты гибридных и электрических силовых установок.

Метан – альтернатива бензину

После уборки урожая зерновых на европейских полях остаются рулоны соломы – их наверняка видели многие из вас и в нашей стране. В Германии успешно освоили технологию их переработки – из семи традиционных рулонов общей массой 1,8 т получают 300 кг метана. Для легкового автомобиля с газовым двигателем такого количества метана достаточно для пробега в 10 000 км. Напомним, метан – сжатый, или компримированный, газ (в Европе – CNG). Он хранится в газообразной фазе под давлением 200–250 атм. Не путать с пропан-бутановой сжиженной смесью (в Европе – LPG) – попутным газом при добыче нефти. Под давлением 10–15 атм он переходит в жидкую фазу и потому удобнее для хранения. Но по своим энергетическим и другим свойствам LPG уступает CNG, к тому же в Европе нефть практически не добывают.

Двухтопливным первенцем VW стал Golf 1.4 TGI – презентован в феврале прошлого года. 110-сильный мотор развивает максимальную мощность в диапазоне 4800–6000 об/мин, а 200 Нм крутящего момента при 1500–3500 об/мин. Максимальная скорость – 195 км/ч, динамика разгона до «ста» – 10,6 с. В двух баллонах – 15 кг метана, а в топливном баке – 50 л бензина. Запас хода – 1270 км. Средний расход газа – 3,6 кг/100 км

Поэтому для улучшения экологических характеристик у традиционных ДВС выбор пал на CNG. Инженеры VW разработали двухтопливные системы питания. Двигатели работают на метане, а бензин используют только при прогреве мотора и в качестве резервного топлива, чтобы доехать до ближайшей газовой заправки. Когда газ израсходован, двигатель автоматически переключается для работы на бензине. Как правило, пробег таких автомобилей на одной заправке превышает 1000 км.

Выгода использования CNG

Оговоримся сразу – метан на европейских АЗС принято считать в килограммах, а не в литрах или кубометрах – так удобнее. Один килограмм метана занимает 1,47 м3. По энергетической ценности один кубометр метана примерно равен одному литру бензина.

Моторный отсек VW Polo из-за двойной системы питания для работы двигателя на метане или бензине плотно упакован. На рентгеновском снимке хорошо видно размещение двух газовых баллонов на 75 л и бензобака на 40 л

На территории Германии около тысячи заправок CNG, и стоит метан примерно 1,1 евро за 1 кг. Поэтому километр пробега на этом газе обходится примерно в три евроцента. Для сравне­ния: на бензине получается более восьми евроцентов – разница почти в 2,5 раза!

В Polo CNG запас метана в баллонах (11,6 кг) показывает указатель под шкалой тахометра, а уровень бензина в баке (40 л) – под спидометром. Как только газ израсходован, двигатель автоматически переключается на бензин

Первенцем стал VW Golf 1.4 TGI – его продажи в Европе начались весной прошлого года по цене 23 400 евро. Новый «Гольф» использует платформу MQB, при проектировании которой инженеры изначально учитывали необходимость выпуска газовых версий. Баллоны установлены под полом багажного отсека не в ущерб его объему. Двухтопливный 110-сильный мотор обеспечивает максимальную скорость в 195 км/ч и динамику разгона до 100 км/ч за 10,6 секунды. 15 кг метана в баллонах и 50 л бензина в баке позволяют на одной заправке проехать 1270 км. На «сотню» пробега средний расход газа – 3,6 кг, а бензина – 5,3 л.

На одной заправке двухтопливный VW Polo CNG способен проехать 1190 км

Вслед за Golf прошедшей осенью появился двухтопливный компактный хэтчбек VW Polo 1.0 TGI по цене 19 800 евро. Его трехцилиндровый турбомотор небольшого объема – всего 1,0 л – развивает 90 л.с. и 160 Нм крутящего момента. С 5-ступенчатой «механикой» автомобиль разгоняется до максимальных 183 км/ч с динамикой 11,9 секунды с нуля до «сотни». В баллоны объемом 75 литров закачивается 11,6 кг газа CNG, а топливный бак вмещает 40 л бензина. Общий запас хода – 1200 км.

Поcле скандального «дизель­гейта» компания VW совершенствует свои моторы – продемонстрирован двухлитровый турбодизель TDI BiTurbo (240 л.с., 500 Нм) нового поколения. Во всех режимах работы он соответствует строгим экологическим нормам Евро 6 – выбросы вредных веществ удалось снизить на 40%

Жаль, что в Украине слабо развита сеть метановых АЗС. При низкой стоимости природного газа эти автомобили наверняка пользовались бы большой популярностью у наших автолюбителей.

www.avtomir.ua

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

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

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