Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Октябрь » 7 » Топливо для ДВС ч.3
10:53
Топливо для ДВС ч.3

Вкратце познакомившись с классическими углеводородными топливами, переходим к газообразным топливам. Первое упоминание о газообразных топливах для ДВС относится к первым упоминаниям о самих ДВС, и датируется 1860-м годом. Это был первый двигатель внутреннего сгорания, он питался природным газом, но, не нашел широкого употребления. Так как, сжиженный газ тогда перевозить и использовать на транспортных средствах не позволял уровень технического прогресса. А, использование газовых двигателей на стационарных установках было неудобно из-за их большей сложности по сравнению с паровыми двигателями того времени.

Это было обусловлено несовершенством газовых двигателей, в первую очередь, низким давлением, при котором происходило сгорание. Оно составляло всего 4 атм. Это приводило к низкому КПД, всего около 3-4%, что было на уровне лучших паровых машин того времени. Удельная мощность такого двигателя составляла 4 л.с. на тонну веса.

Серьезный прогресс наметился в конце 19-го начале 20-го веков, и был связан с освоением промышленностью производства ДВС на жидком топливе. Достаточно было заменить систему подачи топлива, и готово. Но, в эпоху становления двигателестроения, ни кто не задумывался о экологии, а экономия топлива явно проигрывала технологическим сложностям производства.

Широкое распространение автомобилей с газовым питанием началось, и вскоре закончилось, в годы первой мировой войны. Это было связанно с необходимостью широкого использования автомобильного транспорта, как в войсках, так и в тылу. При этом, достаточно развитой и отлаженной системы добычи и транспортировки нефти, а так же ее переработки в топливо, не оказалось практически ни у одной страны мира. Дефицит жидкого топлива решали использованием персональных газогенераторов для каждого авто. В основном они использовались на грузовиках.

Суть процесса состояла в установке сбоку корпуса небольшой печи, в которой тлели дрова. Продукты сгорания древесины поднимались по печи вверх и попадали в область раскаленных углей, где происходило превращение диоксида углерода в оксид углерода (угарный газ): СО22СО. Такое топливо называли "генераторный газ”, он содержит в основном: 32-36% оксида углерода, 2-8% водорода, 1-2% водяного пара, остальное азот. Этот процесс идет с небольшим выделением энергии, но, его хватало для хода процесса. Важно было не превысить подачу воздуха в печь, иначе, продукты полного окисления древесины заглушат двигатель. Угарный газ является горючим газом, он подается из печи в карбюратор двигателя, где смешивается с воздухом и сгорает в цилиндре вместо паров бензина. Рядом с водителем сидел помощник, который через открытое окно подкидывал поленья в печь

КПД такого процесса оставляло желать много лучшего, но, за неимением, обходились этим. На небольшой, 120-150 кг. поленнице сухих березовых дров, грузовик с 2 тоннами груза в кузове мог пройти по шоссе около 50 км. На практике, бывало и хуже, но, выбирать было не из чего.

К этой системе возвращались в СССР и Германии в годы ВМВ. В Германии в связи с дефицитом нефтепродуктов, в СССР в связи с плохими дорогами и нарушением снабжения в начальный период войны.

Использование природного газа в качестве топлива для ДВС представляет существенный интерес на сегодняшний день, так как, природного газа осталось значительно больше, чем нефти. Кроме того, газ легче и быстрее смешивается с воздухом, что приводит к более полному и быстрому сгоранию смеси. Недостатками природного газа являются: более высокая пожарная опасность, сложности с транспортировкой и хранением и низкое октановое число газа. Последний фактор является основным его недостатком, но, при октановом числе около 70-80 единиц, природный газ стоит в 2-3 раза дешевле качественного бензина АИ95. Этот фактор является решающим.

Долгое время (80-е – 90-е годы прошлого века) газовое топливо не находило широкого круга поклонников в связи с плохо отлаженной инфраструктурой. Не везде имелись под рукой необходимые заправки и сервисы, дорого стоило оборудование системы газового питания. Сегодня, эти проблемы решены практически во всем мире.

Серьезным недостатком, как жидкого, так и газообразного топлива ДВС является высокое содержание в продуктах сгорания сажи, угарного газа, оксидов азота, канцерогенных продуктов неполного окисления углеводородов и пр. неприятных довесков. Природный газ, хотя и обеспечивает несколько более полное сгорание, но, разница всего на 10-15%.

Поиск решения этих проблем необходим, как в связи с глобальными экологическими проблемами, так и в связи с эксплуатационными показателями транспортных средств. Одним из самых ранних методик решения этих проблем было предложение еще в 20 – 30-е годы прошлого века, использование вместо жидких углеводородов этилового спирта. Но, эта идея не нашла должной поддержки. Да и были причины. В первую очередь, нефть тогда стоила дешевле этанола.

Некоторое внедрение этанола в топливо для ДВС нашло употребление в ЮАР в годы эмбарго, и в Индии, богатой лесом. Там использовали дешевый синтетический этанол из не пищевого растительного сырья. Он имел техническую чистоту и добавлялся в топливо в количестве 20-40%. Об экологии тогда не думали, на первый план выходили экономические показатели.

Этанол имеет октановое число около сотни и имеет достаточно ограниченную сырьевую базу. В отличие от него, метанол имеет октановое число около 120 и настолько широкую сырьевую базу, насколько только можно себе вообразить. Его синтез обходится в два раза дешевле, чем синтез этанола и сырьем является синтез-газ или просто смесь оксида углерода с водородом. Оксид углерода можно в простейшем случае получить из любого соединения углерода. Наиболее удобными являются: нефть, уголь, природный газ, торф, горючие сланцы, древесина, отслужившие свое полимеры, макулатура и др.

Гипотетически, можно ездить и на ацетоне, и на скипидаре, и на этилацетате, но, метанол наилучшим образом сочетает невысокую стоимость, высокое октановое число, широчайшую сырьевую базу, высокую экологическую безопасность и технологичность производства. По состоянию на 2005 год, один литр бензина стоил около 23 рублей, один литр этанола стоил 16 рублей, один литр метанола стоил около 8-9 рублей. Это при плотности метанола около 1 гр./см3, что компенсировало несколько более низкую теплоту сгорания относительно бензинов.

Сегодня, в некоторых странах мира, включая Россию, в дизельное топливо добавляют 5-20% метанола. Это первый шаг к его повсеместному внедрению, к сожалению, слишком медленному. Процессы получения метанола достаточно разнообразны, и являются темой отдельной беседы.

Мы кратко рассмотрели большую часть топлив для ДВС, остались топливные присадки и катализаторы горения. О них поговорим как-нибудь потом.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1410 | Добавил: Chemadm | Теги: газообразное топливо, Альтернативная энергетика, ДВС на газе | Рейтинг: 4.7/26
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]