Материал: 2295

эксплуатационные параметры (свойства) смесей ГСН.

2.3. Эксплуатационные свойства смесей ГСН

Здесь специально выделяются параметры смесей, оказывающие влияние на надежность и показатели работы двигателя при использовании ГСН.

Давление насыщенных паров оказывает наибольшее влияние на работу газовой установки автомобиля. По максимальному давлению насыщенных паров газа рассчитывают прочность газового баллона. Кроме того, сжиженный газ должен иметь достаточное минимальное избыточное давление (0,01-0,2 МПа) для обеспечения нормальной работы топливоподающей аппаратуры. Однако при одной и той же температуре различные углеводородные газы имеют разные давления насыщенных паров.

Давление паров смеси сжиженных газов зависит как от температуры, так и от состава смеси. Давление смеси газов можно определить по значению составляющих (парциальных) давлений углеводородных газов, входящих в состав смеси пропорционально концентрациям, а для смесей, содержащих пропан и бутан, по давлению и температуре можно судить о процентном содержании компонентов (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Зависимость упругости паров пропанбутановых 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

Плотность паровой фазы газа оказывает влияние на массовый заряд газовоздушной смеси, поступающей в

цилиндры двигателя, а следовательно, на мощность и топливную экономичность двигателя. Плотность жидкой фазы углеводородных газов позволяет судить о концентрации энергии в единице объема.

эффективность его работы.

2.4. Основные моторные свойства ГСН

К основным моторным свойствам газов относят детонационную стойкость, теплоту сгорания в смеси с воздухом и теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания стехиометрической смеси.

По двум последним параметрам в литературных источниках приводятся стабильные показатели. Что касается детонационной стойкости газовых топлив, то целесообразно раскрыть более полно этот параметр с учетом химического состава смесей ГСН, вырабатываемых нашими заводами.

На моторных установках детонационная стойкость газовых смесей по моторному методу определения октановых чисел (ММ) и исследовательскому методу определения октановых чисел (ИМ) была определена в СибАДИ в 1970 г. аспирантом Н.Г. Певневым.

Детонационную стойкость газовых топлив можно определить по метановому числу. В качестве одного из компонентов эталонной смеси используют метан, обладающий самой высокой стойкостью к детонации из всех применяемых на автомобильном транспорте углеводородов, в качестве легко детонирующего компонента - водород. Метановое число испытуемого газа соответствует объемному содержанию (в процентах) метана в эталонной смеси его с водородом, которая при работе специального газового двигателя на выбранных режимах вызывает такую же детонацию, как и испытуемое газовое топливо.

Но поскольку ГСН используют в большинстве случаев в универсальных карбюраторах ДВС, то наиболее полную сопоставимую картину по детонационной стойкости будет отражать ее оценка по шкале октановых чисел. Кроме того, с учетом состава газовых смесей и доказанного автором условия, что детонационная стойкость смеси подчиняется правилу аддитивности, детонационную стойкость смесей ГСН целесообразно представить в виде номограмм, где в зависимости от химического состава легко определяем октановое число (ОЧ) смеси (рис. 2.2, 2.3, 2.4).

Химический состав вырабатываемых сжиженных газов на установках "Омскнефтеоргсинтеза", по данным центральной заводской лаборатории, характеризуется данными, приведенными в табл. 2.2.

Одним из определяющих параметров пригодности использования в газовых модификациях ДВС вырабатываемых смесей является детонационная стойкость. По этому параметру входящие в смесь углеводороды в наибольшей степени различаются между

собой.

Смеси сжиженных газов по детонационной стойкости подчиняются правилу аддитивности. Зная химический состав газовой смеси и фактическую детонационную стойкость входящих компонентов, подсчитали октановые числа газовых смесей приведенного химического состава.

Для простоты и удобства обсуждения результатов подсчета предлагается графический метод определения октановых чисел газовых смесей. Предлагаемый метод основан на том, что содержание в смесях С, Н - С Н, по статистическим данным, незначительно и при подсчете октанового числа смеси оно изменяет конечный результат не более чем на одну октановую единицу. Октановые числа топлив определяют на установках ИТ-9 с погрешностью в одну октановую единицу (ГОСТ 571-66 и ГОСТ 8226-66). Такую же погрешность мы будем допускать при подсчете октановых чисел указанных смесей без учета содержания С2 и С5, рассматривая их как трехкомпонентные, но при условии, что

i 1

Ui 1,0, где Ui–количество компонентов от 1 до 3.

i n

Если в трехкомпонентной смеси оставлять значение объемного содержания одного компонента постоянным, то концентрации двух других компонентов будут изменяться в определенном интервале значений. Если придать различные постоянные значения наибольшему по объему из входящих в смесь углеводороду, то концентрации остальных компонентов смеси будут изменяться в интересующих нас пределах.

Таким образом, охватывается весь диапазон изменений концентраций компонентов сжиженных газов. Представляя результаты подсчета графически, мы видим, что октановые числа для смесей с различными значениями наибольшего по концентрации компонента укладываются в ряд эквидистантных прямых.

Cодержание пропилена в смеси, доли единицы

Рис. 2.2. Номограмма для определения октановых чисел сжиженных нефтяных газов с установки АГФУ:

А – по моторному методу; Б – по исследовательскому методу. Цифры на кривых (0,4; 0,5; 0,6 и т.д.) означают объемное содержание превалирующего компонента в смеси – пропана (в долях единицы). Стрелками показано, как пользоваться номограммой