Этот параметр характеризует количество тепла, выделяемое при сгорании 1 м3 газа. Он равен:
для пропана – 22…24 тыс. ккал. (91…99 МДж/ м3);
для бутана – 28…31 тыс. ккал. (118…128 МДж/ м3).
Пределы взрываемости
Это очень важная с точки зрения безопасности характеристика. При определенном соотношении смесь газов с воздухом или кислородом может взрываться. Вероятность взрыва зависит от скорости распространения огня. Чем она выше, тем опаснее ситуация. В свою очередь скорость распространения огня зависит от пропорции газов. Нужно иметь в виду, что при увеличении температуры границы взрываемости расширяются.
При смешении газа с воздухом он становится взрывоопасным при следующих соотношениях:
пропан – 2,1%…9,5%;
бутан – 1,5%…8,5%;
смесь – 1,5%…9,5%.
Плотность
Плотность газообразной фазы в норме составляет:
пропана – 2,019 кг/ м3;
бутана – 2,703 кг/ м3. Плотность жидкой фазы – 0,5…0,6 кг/л.
Как видим, пары СУГ весят больше воздуха, плотность которого равна 1,29
кг/м3. Это приводит к тому, что при утечках газ собирается внизу помещения, где в относительно малом количестве может образовать с воздухом взрывоопасную смесь. Визуально это может быть похоже на дымку или стелющийся туман. При утечках из подземных коммуникаций и емкостей СУГ заполняют непроветриваемые углубления, подвалы, канализационные колодцы и остаются там довольно долго. Визуально обнаружить утечки трудно. Не выходя на поверхность, они растекаются под землей на довольно большие расстояния.
Объемное расширение
Объемное расширение жидкой фазы в 16 раз выше, нежели у воды. Это создает опасность разрыва баллона при увеличении температуры.
4. Физико-химический свойства (метан) компримированного (сжатый природный газ) (КПГ)
Компримированный природный газ — это вид топлива, характеризующийся, помимо всего прочего, и относительно невысокой степенью пожароопасности. Нижний порог его воспламенения составляет 645 °С. Для бензина этот показатель, к
6
примеру, равен 550 °С. Опасная концентрация КПГ в воздухе равна 4-15% от объема последнего.
Также природный газ:
a)В 1.6 раз легче воздуха. То есть при утечке он просто быстро поднимается вверх и рассеивается.
b)Не отличается токсичностью.
Согласно нормативам, этот вид топлива относится к 4 классу по степени чувствительности. К примеру, тот же бензин считается более опасным в этом плане веществом и относится к материалам 3 класса опасности.
Таким образом, компримированный газ имеет температуру воспламенения в 640680 °С и состоит в основном из углеводородов. Также такое топливо характеризуется следующими физико-химическими характеристиками:
a)молекулярной массой — 16.4
b)полярностью при нормальных условиях — 0.718 кг/м
c)необходимым количеством воздуха для сгорания — 9.52.
При содержании в воздухе в количестве 5-6% метан горит у источника тепла. При концентрации же в 5-16% смесь может уже взрываться. Если метана в воздухе содержится больше 14-16% такую свою особенность он теряет. Наибольшую силу взрывы метановой смеси имеют при концентрации газа в воздухе в 9.5%.
К особенностям природного газа, помимо всего прочего, относят и то, что он имеет высокую детонационную стойкость. Это также относят к плюсам такого вида топлива. Из-за детонационной стойкости КПГ двигатели автомобилей работают мягче, чем при применении бензина.
Также при дросселировании такого газа, к примеру, в редукторе, его температура резко падает. Называют такую особенность природного газа эффектом ДжоуляТомсона. Из-за этого КПГ требует высокой степени сушки, что обязательно нужно учитывать при эксплуатации автомобилей на таком топливе.
5. Физико-химический свойства (метан) компримированного (сжатый природный газ) (КПГ) и (метан) сжиженного природного газа (СПГ)
Компримированный природный газ — это вид топлива, характеризующийся, помимо всего прочего, и относительно невысокой степенью пожароопасности. Нижний порог его воспламенения составляет 645 °С. Для бензина этот показатель, к примеру, равен 550 °С. Опасная концентрация КПГ в воздухе равна 4-15% от объема последнего.
Также природный газ:
c)В 1.6 раз легче воздуха. То есть при утечке он просто быстро поднимается вверх и рассеивается.
d)Не отличается токсичностью.
Согласно нормативам, этот вид топлива относится к 4 классу по степени чувствительности. К примеру, тот же бензин считается более опасным в этом плане веществом и относится к материалам 3 класса опасности.
7
Таким образом, компримированный газ имеет температуру воспламенения в 640680 °С и состоит в основном из углеводородов. Также такое топливо характеризуется следующими физико-химическими характеристиками:
d)молекулярной массой — 16.4
e)полярностью при нормальных условиях — 0.718 кг/м
f)необходимым количеством воздуха для сгорания — 9.52.
При содержании в воздухе в количестве 5-6% метан горит у источника тепла. При концентрации же в 5-16% смесь может уже взрываться. Если метана в воздухе содержится больше 14-16% такую свою особенность он теряет. Наибольшую силу взрывы метановой смеси имеют при концентрации газа в воздухе в 9.5%.
К особенностям природного газа, помимо всего прочего, относят и то, что он имеет высокую детонационную стойкость. Это также относят к плюсам такого вида топлива. Из-за детонационной стойкости КПГ двигатели автомобилей работают мягче, чем при применении бензина.
Также при дросселировании такого газа, к примеру, в редукторе, его температура резко падает. Называют такую особенность природного газа эффектом ДжоуляТомсона. Из-за этого КПГ требует высокой степени сушки, что обязательно нужно учитывать при эксплуатации автомобилей на таком топливе.
Сжиженные углеводородные газы (СПГ) получают на нефтеперерабатывающих заводах из жирных природных или попутно-нефтяных газов и газов нефтеперерабатывающих заводов в результате термической обработки нефти. Сжиженные газы представляют собой смесь тяжелых углеводородов, в основном пропана - С3Н8 и бутана - С4Ню.
При нормальных условиях (0°С и 760 мм рт. ст.) они находятся в газообразном состоянии, но уже при относительно небольшом повышении давления и понижении температуры переходят в жидкость.
Для коммунально-бытового потребления по ГОСТу 20448-75 предусматриваются следующие марки газов:
СПБТЗ - смесь пропана и бутана техническая зимняя, не менее 75% пропана; СПБТЛ - смесь пропана и бутана летняя, не более 60% бутана.
Температура кипения (испарения) пропана - -40 - -42°С. Температура кипения (испарения) бутана- -0 - -0,5°С.
Жидкая фаза СУГ легче воды почти в два раза (плотность газа - 580 кг/м3, плотность воды -1000 кг/м3).
Паровая фаза СУГ тяжелее воздуха почти в два раза - плотность газа -2,2 кг/м3 ,(плотность воздуха - 1, 2 кг/м3).
Газ взрывоопасен и пожароопасен. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (нижний и верхний пределы взрываемости газа):
от 1,6% до 9,8% .
Температура воспламенения (самовоспламенения) газа- 400-460°С Теплота сгорания сжиженного углеводородного газа -96250-122500 кДж, (калорийность) - (22000-28000 ккал/м3)
Количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1м3 газа - 22 м3 -28 м3 Сжиженный углеводородный газ, как и природные газы, не имеет запаха, поэтому для придания газу специфического запаха в него добавляется одорант -
этилмеркаптан- 60-90 г. одоранта на 1 тонну СУГ.
8
В баллонах и сосудах сжиженный газ находится в двух состояниях одновременно
-жидкая и паровая фазы, а используется в газообразном состоянии (паровая фаза). Жидкая фаза газа обладает высоким коэффициентом объемного расширения и в
случае переполнения сосудов или баллонов при повышении температуры, расширяясь, может привести к разрыву сосудов, баллонов. Поэтому степень заполнения сосудов, баллонов жидкой фазой СУГ не должна превышать 85% объема.
Сжиженный углеводородный газ имеет высокую степень изменения объема при переходе из жидкого состояния в газообразное, то есть, испаряясь, увеличивается в объеме в 250-290 раз.
Сжиженный углеводородный газ не содержит в своем составе отравляющих компонентов, но действует на организм человека удушающе и наркотически. Содержание газа в закрытом объеме или помещении более 30% приводит к кислородной недостаточности ( голоданию) и пострадавший может погибнуть от удушья.
Признаками наркотического отравления являются недомогание и головокружение, вслед за этим наступает состояние опьянения, сопровождаемое веселостью и потерей сознания.
При неполном сгорании СУГ (т.е. при нехватке первичного или вторичного воздуха , отсутствии тяги в дымоходе) действуют на организм человека отравляюще, т.к. выделяется оксид углерода ( СО, окись углерода, угарный газ).
Опасная концентрация газа - загазованность, превышающая 20% нижнего предела взрываемости (НКПР, т.е. 0.4% по объёму).
6. Классификация и общие сведения об устройстве газобаллонного оборудования для автомобилей
Различается карбюраторное и инжекторное оборудование. Имеет нумерацию поколений: первое, второе, третье, четвёртое, пятое и шестое. Используемый газ: пропан-бутан (сжиженный газ), метан (сжатый).
Конструкционно газобаллонное оборудование состоит из:
1.Заправочное устройство
2.Электромагнитный газовый клапан
3.Блок высокого давления
4.Газовый редуктор
5.Дозатор газа
6.Смеситель газа
7.Электромагнитный бензиновый клапан
8.Блок управления электромагнитными клапанами
9.Переключатель вида топлива
10.Манометр высокого давления
11.Трубопроводы и шланги
12.Баллон газовый с арматурой
Первое поколение газобаллонного оборудования автомобиля (ГБО)
Принцип работы первого поколения основан на регулировании давления газа, поступающего из редуктора-испарителя, и последующей дозировке количества подаваемого газа механически. Эти системы устанавливали на два типа
9
двигателей: карбюраторные, моновпрысковые. В первом поколении ГБО используются как вакуумные, так и электронные газовые редукторы (без лямбдазонда). Это — традиционные устройства со смесителем газа.
В комплект газобаллонного оборудования первого поколения входили как вакуумные, так и электрические редукторы с электронным управлением.
Второе поколение ГБО
Системы второго поколения имеет в своём составе электрический редуктор и электронное дозирующее устройство, которое опирается на сигналы датчика содержания кислорода (лямбда-зонд) в выпускном коллекторе двигателя, датчика положения дроссельной заслонки (TPS — Throttle Position Sensor) и датчика частоты вращения коленвала (RPM). Газовый электронный блок управления (лямбдаконтроллер) получает сигналы от указанных выше датчиков и поддерживает необходимый (стехиометрический) состав газовоздушной смеси как на установившихся, так и на переходных режимах работы двигателя.
Третье поколение ГБО
В системах газобаллонного оборудования третьего поколения электронный блок вместе с дозатором распределителем обеспечивает распределённый синхронный впрыск газа во впускной коллектор с помощью механических форсунок. Электронный блок опирается на сигналы датчика положения дроссельной заслонки (TPS), датчика содержания кислорода в выпускном коллекторе двигателя (лямбдазонд), датчик частоты вращения коленвала (RPM), датчика абсолютного давления (MAP) и регулирует режим подачи газа.
Индивидуальная подача газа в каждый конкретный цилиндр осуществляется дозирующим устройством — газовым инжектором. Механические форсунки открываются за счёт избыточного давления в магистрали подачи газа. Электронный блок ГБО третьего поколения создаёт собственные топливные карты и из-за особенностей конструкции шагового дозатора недостаточно оперативно корректирует состав газовоздушной смеси.
Четвёртое поколение ГБО
Данная система, с помощью электромагнитных форсунок, обеспечивает распределённый последовательный или параллельный впрыска газа. Принцип действия этой системы отличается от предыдущих поколений более точной дозировкой топлива, т.к. подача топлива осуществляется рядом с бензиновой форсункой.
Работа электромагнитных газовых форсунок корректируется при помощи газового блока управления (аналог штатного автомобильного электронного блока управления (ЭБУ) мотором). Газовый блок управления считывает сигналы (сгенерированные бензиновым ЭБУ) идущие на бензиновые форсунки и на их основе производит расчёт сигналов для управления газовыми форсунками. В расчёте порции газа используются данные с датчиков: температура газа, давление газа, температура редуктора, разрежение в коллекторе. Управление впрыском газа фактически осуществляется на основе сигналов штатного ЭБУ. Блокировка подачи бензина осуществляется газовым блоком путём разрыва сигнала на бензиновой форсунке и эмуляции работы бензиновой форсунки, для предотвращения образовании ошибки "Обрыв форсунки".
10