Автомобильные газовые топлива и топлива ненефтяного происхождения.
Предыдущая41424344454647484950515253545556Следующая
В настоящее время широкое применение находят альтернативные виды топлива – природный газ и сжиженный нефтяной газ (пропан-бутан). В качестве топлива для автомобилей планируется также использовать жидкий водород, спирты, синтетическое топливо.
Автомобильные газовые топлива должны отвечать следующим требованиям:
· хорошая смешиваемость с воздухом для образования однородной горючей смеси;
· высокая калорийность образуемой горючей смеси;
· отсутствие детонации при сгорании в цилиндрах двигателя;
· минимальное содержание смолистых веществ и механических примесей, а также веществ, вызывающих коррозию поверхностей деталей, окисление и разжижение масла в картере двигателя;
· минимальное образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания;
· способность сохранять состав и свойства во времени и объеме;
· невысокая цена производства и транспортировки.
Сжатые газы.
Природный газ – это полезное ископаемое (газ метан).
Природный газ как топливо для автомобилей имеет ряд преимуществ перед бензином и сжиженным нефтяным газом на пропан-бутане:
· двигатель на природном газе не более опасен, чем бензиновый, и менее, чем на пропан-бутане: в первую очередь благодаря тому, что природный газ легче воздуха и при утечке не скапливается, а поднимается вверх, удаляется по вентиляционным каналам, не создавая взрывоопасной смеси;
|
|
|
· автомобиль на сжатом газе намного чище бензинового. Большую часть выбросов составляют безвредные водяные пары. Количество двуокиси углерода в выхлопных газах ниже на 25 %, и моноокиси углерода (СО) – в несколько раз;
· запасы природного газа в природе намного больше, чем нефтепродуктов – бензина и пропан-бутана;
· сжатый метановый газ гораздо дешевле бензина и пропан-бутана;
· природный газ имеет более высокое октановое число, чем бензин, что позволяет повышать степень сжатия и, как следствие, мощность двигателя;
· использование природного газа в качестве топлива позволяет увеличить срок службы двигателя на 50-70 %, срок службы свечей – на 30-40 %, расход масла снижается благодаря увеличению периодичности его замены в 2-3 раза.
К недостаткам природного газа как автомобильного топлива можно отнести:
· переводится в сжиженное состояние только при очень низкой температуре (-163º С);
· высокая стоимость баллонов для хранения сжатого газа по сравнению с обычными бензобаками, а также с баллонами для сжиженного пропан-бутанового газа.
Природный газ, используемый в качестве топлива для автомобилей находиться в болонах в сжатом состоянии под большим давлением (до 20МПа), что требует применения высокопрочных баллонов, имеющих значительную массу и изготовленных из высококачественных сталей. В связи с этим полезная грузоподъемность автомобилей снижается на 15-20 % по сравнению с грузоподъемностью базовых автомобилей. Запас хода газобаллонных автомобилей работающих на сжатом природном газе, ниже запаса хода автомобилей, работающих на бензине и сжиженном газе, в 1,5 -2 раза.
|
|
|
Сжиженные газы.
Основными компонентами сжиженных газов являются два углеводорода: пропан С3Н8, бутан С4Н10 и их смеси. Критическая температура пропана +97º С, а бутана +126º С, поэтому эти углеводороды при температурах ниже критических и незначительном увеличении давления можно перевести в жидкое состояние (при +20º С для сжижения пропана и бутана требуются давления, равные соответственно 0,716 и 0,103 МПа). Для хранения сжиженных газов газобаллонные автомобили имеют баллоны объемом до 250 л, рассчитанные на рабочее давление 1,57 МПа. Этого давления достаточно, для того чтобы поддерживать чистый пропан в жидком виде при температурах ниже +48,5º С.
Сжиженный нефтяной пропан-бутановый газ обладает рядом преимуществ перед бензином:
|
|
|
· увеличивается срок службы моторного масла в 1,5-2 раза, благодаря отсутствию растворяющих и смазывающих свойств газа;
· практически не содержит серы, которая вызывает сильную коррозию деталей и износ;
· не накапливаются смолистые отложения в топливной системе и камере сгорания (сжиженный нефтяной газ растворяет их), улучшается работа системы зажигания и возрастает срок службы свечей зажигания на 40 %;
· снижается токсичность выхлопных газов: окиси углерода (СО) в 2-3 раза, окиси азота (NO) 1,2 раза, углеводородов (СН) в 1,3-1,9 раза, обеспечивается сохранность катализаторов;
· уменьшается вероятность детонации двигателей (у газа более высокое октановое число – около 105), улучшается динамика его работы, в полтора раза увеличивается межремонтный пробег и к тому же снижается уровень шума при работе на 2-3 дБ;
· газовое топливо более дешевое (примерно в 1,5-2 раза) в сравнении с бензином.
Пропан, бутан и их смесь при относительно небольшом давлении находятся в баллоне, как правило, в жидкой и частично газообразной формах. Сам газ поддерживает давление в баллоне, которое зависит от соотношения пропан-бутан и окружающих условий (температуры, атмосферного давления). Жидкость в резервуаре близка к точке кипения. Она испаряется по мере расхода газа, поддерживая постоянное давление. Чтобы достичь этого эффекта производители зимой увеличивают в смеси содержание пропана, так как он более летуч. Недостатком сжиженного газа является более низкая по сравнению с бензином теплотворная способность (25,45 кДж/дм3 против 31,57 кДж/дм3 у бензина).
|
|
|
ГОСТ 27578-87 «Газы углеводородные сжиженные для автомобильного транспорта» устанавливает следующие марки сжиженных нефтяных газов: ПА – пропан автомобильный для применения в зимний период при температуре от -20 до -30º С; ПБА – пропан-бутан автомобильный для применения при температуре не ниже -20º С.
Топлива ненефтяного происхождения.
В последнее время достаточно широко ведутся работы по использованию в качестве топлива для автомобильной техники метилового и этилового спиртов. Метиловый спирт (метанол) получают переработкой угля, природного газа отходов лесоперерабатывающей промышленности. Этиловый спирт (этанол) вырабатывают из сахарного тростника, свеклы и зерновых культур.
Наиболее перспективным сырьем для производства метанола является каменный уголь.
Метанол и эталон, используемые в качестве топлива для автомобильных двигателей обладают высокой детонационной стойкостью и низкой по сравнению с бензином теплотворной способностью (20934 кДж/кг). Существенным недостаткам метанола является низкая испаряемость при температуре ниже 10ºС, повышенная гигроскопичность, а также высокая стоимость (в 1,5 – 2 раза дороже бензина). Учитывая эти недостатки, применение метанола в качестве самостоятельного топлива без изменения конструкции топливной системы автомобиля не является целесообразным. Метанол можно использовать в качестве добавки к бензину, которая улучшает ряд его эксплуатационных свойств и увеличивает ресурс топлива.
Этиловый спирт как автомобильное топливо превосходит метанол по ряду показателей и может применяться в двигателях как в смеси с бензином, так и самостоятельно.
В настоящее время активно ведутся работы по применению в качестве автомобильного топлива водорода, или его смеси с бензином. Теплотворная способность водорода равна 118045 кДж/кг, что в 2,7 раза превышает теплотворную способность бензина.
Основной проблемой при использовании водорода в качестве автомобильного топлива, является решение вопроса хранения этого горючего на борту автомобиля в количестве, обеспечивающем пробег, равноценный пробегу автомобиля, работающего на традиционном нефтяном топливе, а также снижение себестоимости его производства.
Существует несколько вариантов использования водорода в качестве автомобильного топлива:
· размещение баллонов со сжатым водородом (давление в баллоне до 20 МПа) на автомобиле, что требует чрезвычайно высокой плотности в соединениях топливной системы. При соотношении водорода с кислородом 2:1 образуется взрывоопасная смесь, поэтому незначительная утечка может привести к взрыву;
· применение в качестве топлива сжиженного водорода. Температура сжиженного водорода -253º С, что требует применения криогенных баллонов с двойными стенками для его хранения и транспортирования;
· использовать в качестве автомобильного топлива гидриды. Некоторые металлы и их сплавы способны разместить между своими атомами атомы водорода. Выделение водорода происходит при подогреве гидридов горячей жидкостью из системы охлаждения или непосредственно отработавшими газами. Для зарядки гидридного аккумулятора через восстановленный металлический компонент пропускают водород под небольшим давлением. Процесс зарядки может повторяться несколько тысяч циклов без ухудшения энергоемкости аккумулятора;
· перспективным способом получения водорода (на самом автомобиле) является использование метилового спирта. При его испарении в присутствии катализатора происходит реакция с водяным паром, в результате которой выделяется водород и двуокись углерода.
К преимуществам использования водорода в качестве автомобильного топлива следует отнести его высокую детонационную стойкость, что позволяет увеличить степень сжатия.
Автомобильные масла.
Получение масел.
Подавляющая масса смазочных материалов всех назначений готовится на базе продуктов переработки нефти.
Основным компонентом всех масел, смазок и некоторых специальных жидкостей, применяемых при эксплуатации автомобилей, является жидкое минеральное масло, получаемое из мазута.
По способу производства масла подразделяются на дистиллятные и остаточные, а также компаундированные (смесь дистиллятного и остаточного масла). Дистиллятные получают разгонкой мазута, выделяя из него обычно не менее трех дистиллятов, содержащих углеводороды с температурами кипения в пределах 350-500º С. Разгонку ведут под вакуумом и при продувке водяным паром (с целью предотвращения крекинга мазута).
Остаток от мазута после отбора из него наиболее вязкого масляного дистиллята называется гудроном. Он используется как топливо для котлов, для получения битумов, высоковязких масел и других целей.
В связи с тем что полученные дистилляты содержат в своем составе избыточное количество нафтеновых кислот, смол, сернистых соединений и других веществ их подвергают очистке. С целью очистки применяют тонко помолотые и специально обработанные отбеливающие глины, которые при смешивании с дистиллятами благодаря сильно развитой поверхности адсорбируют смолы, серную и органические кислоты и другие вещества.
Остаточными маслами называются очищенные гудроны.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 685; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!