2014-02-24
1018
В автомобильных двигателях используют сжиженные газы, получаемые в процессе перегонки нефти. Эти газы обладают высокой теплотой сгорания, транспортабельны, перевозятся транспортом любого вида. При работе на сжиженных газах двигатели имеют высокие технико-экономические и санитарно- гигиенические показатели. Сжиженные газы переходят из газообразного состояния (паровой фазы) в жидкое (жидкую фазу) при температуре окружающего воздуха и относительно небольших давлениях.
Для автомобильного транспорта по ГОСТ 27578–87 выпускают сжиженный газ марок ПА – пропан автомобильный и ПБА – пропан-буган автомобильный. Физико-химические показатели этих газов даны в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Физико-химические показатели сжиженных автомобильных газов марок ПА и ПБА
| Показатель | ПА | ПБА |
| Массовая доля компонентов, %: | ||
| сумма метана и этана | Не нормируется | |
| пропан | 90 ± 10 | 50 ± 10 |
| сумма углеводородов выше С4 | Не нормируется | |
| сумма непредельных углеводородов, не более | ||
| Давление насыщенных паров, избыточное, МПа, при температуре: | ||
| +45ºС, не более | — | 1,6 |
| –20ºС, не менее | — | 0,07 |
| –35ºС, не менее | 0,07 | — |
| Массовая доля серы и сернистых соединений,%, не более | 0,01 | 0,01 |
| В том числе сероводорода, не более | 0,003 | 0,003 |
Примечание. В газах обеих марок огсутствует жидкий остаток при температуре 40ºС и не содержатся свободная влага и щелочи.
|
|
|
В систему питания двигателей, работающих на сжиженном газе, входят баллоны общей вместимостью 225 л, рассчитанные на давление 1,6 МПа.
Газ марки ПБА предназначен для всех климатических районов при температуре окружающего воздуха не ниже –20ºС, а марки ПА – в зимний период для тех климатических районов, где температура воздуха ниже –20ºС. Рекомендуемый температурный интервал применения газа марки ПА от –20 до –35ºС. В весенний период с целью полного израсходования запасов сжиженного газа марку ПА допускается применять при температуре до 10ºС.
По ГОСТ 20448–88 выпускают сжиженные газы следующих марок: СПБТЗ – смесь пропана и бутана техническая зимняя для коммунально-бытового потребления; СПБТЛ – смесь пропана и бутана техническая летняя для коммунально-бытового потребления и других целей; БТ – бутан технический для коммунально- бытового потребления и других целей (табл. 5.4).
Таблица 5.4 – Основные нормативные показатели сжиженных газов разных марок
| Показатель | СПБТЗ | СПБТЛ | БТ |
| массовая доля компонентов, %: | |||
| сумма метана, этана и этилена, не более | |||
| сумма пропана и пропилена, не менее | Не нормируется | ||
| сумма бутанов и бутиленов: | |||
| не менее | Не нормируется | — | |
| не более | — | — | |
| Жидкий остаток (в том числе углеводороды С5 и выше) при 20ºС, % по объему, не более | |||
| Давление насыщенных паров избыточное, МПа, при температуре: | |||
| +45ºС, не более | 1.6 | 1.6 | 1.6 |
| –20ºС, не менее | 0,16 | — | — |
| Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, %, не более | 0,015 | 0,015 | 0,015 |
| В том числе сероводорода | 0,003 | 0,003 | 0,003 |
П р и м е ч а н и е. В сжиженных газах СПБТЗ, СПБТЛ и БТ не содержатся свободная влага и щелочь.
|
|
|
Основные компоненты сжиженного газа, обеспечивающие оптимальное давление насыщенных паров в газовом баллоне, – пропан и пропилен. Давление насыщенных паров существенно влияет на работу газовой установки автомобиля. На рисунке 5.2 показана зависимость давления насыщенных паров рнас пропанобутановых смесей от температуры t Давление паров растет с повышением температуры, причем у пропана значительно быстрее, чем у бутана. Чем больше в пропанобутановой смеси пропана, тем выше упругость паров смеси. Зная давление смеси при определенной температуре, можно оценить процентное содержание в нем пропана и бутана.
Рис. 5.2. Зависимость давления насыщенных паров пропанобутановых смесей от температуры:
1 – пропан; 2 – 80% пропана + 20 % бутана; 3 – 60 % пропана + 40 % бутана; 4 – 40 % пропана + 60 % бутана; 5 – 20 % пропана + 80 % бутана; 6 – бутан
По максимальному давлению насыщенных паров смеси определяют прочность газового баллона, а для обеспечения нормальной работы топливоподающей аппаратуры смесь должна иметь избыточное давление не менее 0,1 МПа. Изменяя компонентный состав, получают зимние и летние смеси. Так, зимняя смесь СПБТЗ содержит 75% пропана и пропилена, а летняя смесь СПБТЛ – 60% бутана и бутиленов. Бутановые углеводороды (бутан, изобутан, бутилен, изобутилен и др.) обладают наибольшей теплотой сгорания и легко сжимаются.
По плотности жидкой фазы можно судить о концентрации энергии в единице объема сжиженного газа, относящегося к легким жидкостям, плотность которых составляет 0,5...0,55 кг/л. Отличительная особенность сжиженных газов – более высокий коэффициент объемного расширения, чем у жидких нефтепродуктов.
На рис. 5.3 показано изменение плотности сжиженных газов рсж в зависимости от температуры.
Рис. 5.3 Зависимость плотности сжиженных газов от температуры:
1 – пентан; 2 – изопентан: 3 – бутилен и иэобутилен; 4 – бутан; 5 –изобутан; 6 – пропилен; 7 – пропан.
Например, плотность пропана в сжиженном виде при –10ºС равна 0,54 кг/л, а при 30ºС уменьшается до 0,48 кг/л. При этом удельный объем увеличивается на 11%. Данное свойство учитывают при заполнении баллона газом, оставляя около 10% объема на паровую подушку. Если баллон будет полностью заполнен, т.е. будет отсутствовать паровая подушка, то даже незначительное повышение температуры сжиженного газа приведет к резкому увеличению давления в баллоне. Приращение давления в баллоне составляет приблизительно 0,7 МПа на один градус повышения температуры сжиженного газа.
Все компоненты сжиженного газа, кроме метана и этилена, тяжелее воздуха, поэтому при утечках они скапливаются в низких местах (на полу, в канавах, приямках), образуя взрывоопасную смесь. Сжиженные газы менее пожаро- и взрывоопасны, чем пары бензина. Сжиженные газы образуют с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров пропана от 2,1 до 9,5%, изобутана от 1,8 до 8,4%, нормального бутана от 1,5 до 8,5% по объему при температуре 15...20ºС.
Температура самовоспламенения в воздухе при давлении 0,1 МПа (760 мм рт.ст.) составляет: пропана 466ºС. изобутана 462ºС, бутана 405ºС. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны (в перерасчете на углерод): пропана 300 мг/м3, непредельных углеводородов 100 мг/м3.
|
|
|
Сжиженные газы обладают высокой детонационной стойкостью. Например, октановое число пропана, определенное по моторному методу, равно 96, бутана 90. Однако некоторые компоненты газа имеют сравнительно низкие октановые числа. Так. октановое число бутилена 80, а пропилена 85, вследствие чего их содержание в сжиженном газе ограничивают.
На организм человека токсичность компонентов сжиженных газов влияет косвенным образом. Эти газы не вызывают непосредственного отравления, однако при смешивании с воздухом уменьшают содержание в нем кислорода и тем самым обусловливают кислородное голодание человека. Сжиженные газы, попадая на тело человека, вызывают обморожение, напоминающее ожог.
Для ощущения присутствия газа в окружающем воздухе ему придают специфический запах, добавляя резко пахнущие вещества – одоранты. Из них наиболее широко применяют этилмеркаптан: 2,5 г на 100 л сжиженного газа. При такой степени одоризации можно по запаху определить 0,4...0,5% газа в воздухе. Данная концентрация газа в воздухе невзрывоопасна, так как составляет всего лишь 20% нижнего предела воспламеняемости.
