|
|
Горючие газы, сжижаемые без
понижения температуры, получили наибольшее распространение в качестве
моторных топлив. К ним относятся пропан-бутановые фракции нефтяных (попутных)
газов. В этих газах кроме бутана и пропана в небольших количествах содержатся
пропен, бутен, изобутан и изобутен. В 18 приведены основные показатели
качества этих газов.
Данные свидетельствуют о том, что газы, сжижаемые без
понижения температуры, представляют собой как бы предбензи- новые фракции
нефти и по многим параметрам близки к бензину. По своему химическому строению
они являются алканами, изоалка- нами и алкенами, что определяет их основные
химические свойства» детонационную стойкость, химическую стабильность и др.
Их можно рассматривать как газы, которые при давлении 1,5—2,0 МПа в условиях
обычных температур становятся бензиноподобной жидкостью (плотность бензинов
720—730 кг/м3, а сжиженных газов около 600 кг/м3).
Поэтому эти газы очень удобно применять в качестве топлива
для автомобильных двигателей. Достаточно заменить бензиновый бак специальным
тонкостенным баллоном, а карбюратор смесителем, поставить редуктор-дозатор и
небольшой теплообменник для испарения сжиженного газа.
Горючие газы, сжижаемые при пониженной температуре
К таким газам относится метан, который является основным
компонентом природного газа. Его применение в качестве моторного топлива дает
возможность использовать огромный энергетический потенциал газовых
месторождений. Вместе с тем сжижение метана и его транспортировка в жидком
состоянии связаны с существенными трудностями. Для хранения и транспортировки
жидкого метана (имеющего температуру ниже минус 160 °С) требуется специальная
термостатическая тара с вакуумной или другой надежной терми- изоляцией.
Вызывает осложнения заправка жидким метаном; при сжижение резко увеличивается
стоимость метана. И, наконец, главное заключается в том, что потери метана
при испарении даже в условиях вакуумной изоляции (сосуды Дьюара) составляют
7—8 % в сутки, причем это не только потеря топлива, но и резкое увеличение
риска пожара и взрыва.
В то же время объем жидкого метана почти в 3 раза меньше, чем
объем сжатого до 20 МПа, а масса термостатических сосудов в 8 раз меньше
массы баллонов для сжатого газа (1 кг массы тары на 1 кг газа). Кроме того, предложены различные способы уменьшения и даже полного устранения потерь с
помощью дренажа газа при неработающих двигателях. Во время работы
испаряющийся газ по дренажным трубам через специальные клапаны направляют в
двигатель, и его потери практически прекращаются.
Водород также может быть отнесен к газам, сжижаемым только
при низких температурах, и все сказанное о метане целиком относится и к
водороду, только для сжижения водорода требуются температуры еще более
низкие, всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. В результате
применение водорода в жидком состоянии по сравнению с метаном связано с еще
большими трудностями.
Горючие газы, сжатые при высоком давлении
К этим газам относится горючее с температурой кипения от
—253 до —103 °С. Поскольку их значительно проще сжимать при обычной
температуре, чем сжижать при низких температурах, то они применяются обычно в
сжатом состоянии под давлением до 20— 25 МПа. Основные данные компонентов
газов, сжимаемых без понижения температуры, приведены в 19. Основной
недостаток этих газов — большая масса баллонов (0,5 на 1 кг газа), которые приходиться размещать на автомобиле или другом транспортном средстве. Например,
масса баллонов при переводе двигателя автомобиля ЗИЛ-130 на природный газ
составляет почти 500 кг, и, следовательно, на столько же сокращается
грузоподъемность автомобиля.
По теплоте сгорания сжимаемые газы, применяемые в качестве
топлива, могут быть разделены на следующие группы: высококалорийные (37
800—23 100 кДж/м3); среднекалорийные (23 100— 14 700 кДж/м3); низкокалорийные
(менее 14 700 кДж/м3).
В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания
обычно применяют высококалорийные, реже среднекалорийные газы. Низко-
калорийные газы, такие, как генераторный в настоящее время в качестве
моторного топлива не применяют. К высококалорийным газам относятся попутные
нефтяные газы, полученные в процессе добычи и переработки нефти, и газы,
добываемые из газовых месторождений, — природные газы.
Природный газ, так же как нефть и уголь, является
традиционным источником энергии, одним из главных компонентов энергетического
баланса. Природный газ в зависимости от месторождения имеет несколько
различный состав компонентов, но неизменным в нем остается метан.
данные, характеризующие высококалорийные газы. По теплоте
сгорания эти газы превосходят бензины, а детонационная стойкость может
превышать 100 (по ОЧМ). Там же указаны основные свойства водорода. Обращает
на себя внимание умеренная детонационная стойкость этого газа (70 ОЧМ) и
очень небольшая теплота сгорания единицы объема (9363 кДж/м3, тогда как у
метана 35 600 кДж/м3).
Эту вторую особенность водорода следует иметь в виду при
оценке его как топлива. Имея высокий энергетический потенциал ед. массы (119
757 кДж/кг, что почти в 3 раза больше, чем у бензина), он из-за малой плотности
неудобен в качестве топлива силовых установок транспортных средств.
|