دسته بندی سایت
پیوند ها
ايران كشور ما داراي منابع سرشار نفت و گازميباشد و چنانكه بر همه روشن است مقادير عظيم گازهاي طبيعي حاصل از استخراج نفت تا همين چند سال بيش بدون هيچگونه استفاده سوزانده شده و از بين ميرفت. بنابراين با وجود گاز طبيعي فراوان در ايران و در نتيجه در دسترس بودن و ارزاني آن و سوختن تميز با ارزش حرارتي قابل ملاحظه آن همه اينها و خيلي خواص ديگر ميتواند انسان را بر آن دارد كه از گاز نيز مثل ساير مواد سوختني حاصل از نفت درسوخت ماشينهاو دستگاههاي سوختي استفاده كنند بطوركلي در دنيا امروزه مهمترين سوخت مورد استفاده در انواع موتورهاي درون سوز شامل : بنزين ، گازوئيل، گاز و گاز مايعميباشند كه همه از تركيبات هيدركربورهاميباشند.كه ميزان استفاده از هر كدام از مواد سوختني فوق در هر منطقه در درجه اول به فراواني و ارزاني بستگي دارد.
هدف از اين بررسي آشنائي به خواص گاز مايع و امكان استفاده از آن در موتورهاي درون سوز ميباشد. و چنانكه خواهيم ديد موتورهاي گاز مايع سوز شبيه انواع بنزيني است. ولي نظر به سوخت ويژهايكه در اين موتورها بكارميرود ، نياز به برخي و سايل و ابزاري مخصوص بخو د دارد . مطالب مورد بحث در اين مجموعه صرفا يك بررسي مقدماتي جهت شناسايي ساختمان سيستم سوخت رساني موتورهاي گاز مايع سوز و نحوه كارآنهاميباشد .
كه در ادامه اين بحث به بررسي كامل انواع سوخت هايگازي مورد استفاده در موتورهاي بنزيني و همچنين به نحوه كار موتورهاي بنزيني و گازيميپردازيم كه همچنين به بررسي انواع آلايندههايموجود در موتورهاي بنزيني و گازي و همچنين مقايسه بين آنها از نظر ميزان آلايندههاو همچنين به بررسي تاثير گاز سوز كردن موتورهاي بنزيني از نظر عملكرد موتور و مقايسه بين موتورهاي بنزيني و گازي از نظر عملكردميپردازيم كه به صورت يك سري نمودارهاو دادههايآماري به دست آمده از يك سري منابع ، آورده شده و در كل به نتيجه گاز سوز كردن موتورميپردازيم و در پايان يادآور ميشويم كه در صورت گاز سوز شدن صحيح اتوميبلهاكاركرد آنها تفاوت چشم گيري نكرده و قدرت و كشش ماشين حدود 5 درصد نسبت به بهترين حالت كار با بنزين ( كه معمولا ماشينهاهيچ وقت در اين حالتنميباشد) پائينميآيد كه به هيچ وجه محسوس نميباشد.
وسايل نقليه سوخت جايگزين....... VehcileFuelledAlternativelAFV
فشار موثر متوسط ترمز....... PressureEFFectiveMeanBreakBMEP
هيات نظارت بر منابع هواي كاليفرنياBoardResourcesAirCaliforniaCARB
گاز طبيعي فشرده شده............ GasNaturalCompressedCNG
سيستم كاهش غلظت اكسيژن نيتروژن در موتورهاي كم مصرف De_No x
عامل خرابي....................................... DF
تزريق مستقيم........................... EnjectionDirectDI
خودروهاي سازگار با محيط زيست VehiclefriendlyEnvironmentallyEnnacedEEV
چرخه مجدد گازهاي خروجي......... RecirculationGasExhaustEGR
اتحاديه و سايل نقليه گازي اروپا AssociutionVehicleGasNaturalEuropeanENGVA
خود روهايي كه آلايندگي آنها معادل صفر است VehicleEmmissionZero EquivalentEZEV
تزريق مستقيم بنزين............... EnjectionDirectGasolineGDI
هيدروكربنها............................ CarbonsHydroHC
موتور احتراق داخلي............. EngineCombustionInternalICE
وسايل نقليه سبك..................... VehicleDutyLightLDV
گاز مايع طبيعي.................... GasNaturalLiquifiedLNG
صافي Nox رقيق.................................... LNT
گازمايع نفت طبيعي............... GasPetroleumLiquifiedLPG
اتحاديه گاز مايع نفت طبيعي AssociationGasPetroleumLiquifiedLPGA
وسايل نقليه گاز طبيعي.............. VehicleGasNaturalNGV
اتحاديه وسايل نقليه گاز طبيعي AssociationVehicleGasNaturalNGVA
هيدرو كربنهايغير متان....... gasesorganicmethaneNon- NMHC
اكسيدهاي نيتروژن...................... oxidesNitrogenNOx
توليد كنندگان قطعات اوليه... ManufactureEquipmentoriginalOEM
مواد خاص.............................. MatterParticularPM
قسمت در ميليون........................ millionPerPartPPM
اتسوگيو متري............................ StoichiometricSM
وسايل نقليه با آلودگي بسيار كم VehicleEmissionLowSuper SULEV
كل هيدروكربنها..................... CarbonsHydroTotalTHC
وسايل نقليه با آلودگي فوق العاده كم VehicleEmissionLowultraULEV
وسايل نقليه با آلودگي صفر......... VehicleEmissionZeroZEV
-بايستي داراي ارزش حرارتي قابل ملاحظهايباشد
-درحرارتهايكم نيز بتواند بصورت بخار در آيند
-بخار سوخت بتواند با مخلوط مناسب اكسيژن فوراً بسوزد
-توليداتي كه از احتراق چنين سوختهاييحاصلميشود بايستي زيان آور نبوده و براي سلامت محيط زيست خطرناك نباشد
-آنها را بتوان در شرايط طبيعي حمل و نقل كرده ، چه از نظر سادگي عمل و چه از نظر اصول ايمني
- توليد آنها از نظر اقتصادي مناسب باشد.
-سيستم مصرف مصرف كننده اقتصادي باشد. [1]
سوختن بطورعموم عبارت است از تركيب با اكسيژن كه به منجر به ايجاد محصولي بنام اكسيدميشود. سوختن ممكن است خيلي سريع و يا كند باشد. مثلا زنگ زدگي آهن به نتيجه تركيب آهن با اكسيژن بمدت طولاني است و يا سوختن ذغال چوب خيلي سريع انجام ميشود.
در موتورهاي درون سوز نيز تركيب ماده سوختني با اكسيژن اتفاقميافتد و نتيجه توليد اكسيدهاي كربن كه اغلب شامل منواكسيد و دي اكسيد كربن و همين طور مقداري بخار آب و حرارتميباشد.[1] مانند :
CO2+2H2O+QCH4+2O2 :متان
C8H18+12.5O2 8CO2+9H2O+Q : اكتان
معمولترينسوختهايرايج در موتورهاي درون سوز، عبارت از، بنزين ، نفت ، گاز و گاز مايع و گازوئيل ميباشد. كه چهار نوع اول در موتورهائي كه با سيستم جرقه شمع كارميكند مورد استفاده قرارميگيرند و گازوئيل نيز سوخت موتورهاي ديزل را شامل ميشود. [1]
بايد دانست كه 23 درصد حجم هوا را اكسيژن تشكيلميدهد، كه در سوختن تاثير دارد و 77 درصد بقيه شامل نيتروژن و ساير گازها است كه در عمل احتراق تاثيري ندارد. البته نيتروژن در حرارتهايبالا تا حدوديميسوزد و ايجاد اكسيدهايازت كرده، كه در آلودگي محيط زيست تاثير بسزايي دارند.
بطوركلي يك مخلوط سوخت وهوا به نسبت 1 : 15 با در نظر گرفتن وزن صحيح آنها يك احتراق . كامل و طبيعي دارد. در صورتيكه مخلوط از نظر سوخت قوي تر باشد آنرا غني و اگر هوا بيشتر باشد آنرا رقيقميگويند كه مخلوط سوختهايغني راميتوان از ايجاد دوده در اگزوز، كاهش يا ضعف قدرت و بالاخره گرم كردن موتور تشخيص داد. همينطور براي شناسائي مخلوط رقيقميتوان از ايجاد شدن Back f iring در مدخل ورودي گاز و كاربراتور كه مهمترين عامل شناسائي اين پديده است، و همچنين دير روشن شدن موتور ، ضعيف شدن قدرت موتورو بالاخره گرم كردن به اين موضوع پي برد.
با توجه به منحني شماره (1-1) كه در مورد بنزين است و از تغيير تنظيم كاربراتور بوجود آمدهاندنشانميرسد كه ماكزيمم راندمان ، زماني خواهد بود كه نسبت ميزان هوا به سوخت 1 : 16 باشد و ماكزيمم قدرت هنگامي صورتميگيرد كه اين ميزان 1 : 12ميباشد. بنابراين تنظيم صحيح جايي بين اين دو حد قرار دارد.
با توجه به منحنيهامشاهدهميشود، تنظيم كاربورا تور در حالتي كه نسبت اختلاط هوا و
سوخت 1 : 14 باشدميتوان راندمان واقعي را تا 96 در صد راندمان ماكزيمم بالا ببرد. از منحنيهايقسمت پائين شكل نيز مشاهدميشود كه در حالت اختلاط 1 : 15 ميزان توليد منواكسيد كربن كه گازي بيرنگ و تقريبا بي بو و لي خطرناك است به حداقل خودميرسد ، و تمام گاز سوخته شده بصورت دي اكسيد كربن از اگزوز خارجميشود. [1]
با توجه به جدول شماره (1-1) ملاحظه ميشود، گاز طبيعي ( Natural gas ) گرچه سوخت مناسب و داراي ارزش حرارتي خيلي خوب در حدود 55830 كيلوژول در هر كيلوگرم (24000 Btu . در پوند) ميباشد. معهذا آنرانميتوان براحتي بصورت مايع مورد استفاده قرار داد. زيرا بايد دانست كه براي تبديل آن به مايع در حدود 15000 تا 18000 سانتي متر جيوه ( 197 تا 236 اتمسفر) فشار لازم است و در نتيجه لزوم ايجاد مخازن عظيم و يا كم حجم ولي سنگين بمنظور تحمل فشار چنين گازي مقرون بصرفه نخواهد بود.
نوع سوخت |
وزن كيلوگرم در هر ليتر |
ارزش حرارتي |
ميزان سوخت مورد نياز به ازاي |
||
كيلوگرم |
ليتر |
كيلوگرم |
ليتر |
||
گاز طبيعي |
- |
55830 |
* 40977 |
064/0 |
* 087/0 |
بوتان |
58/0 |
49622 |
28747 |
072/0 |
125/0 |
بنزين |
74/0 |
46525 |
34608 |
076/0 |
103/0 |
* برحسب متر مكعب
در جدول شماره (1-2) سوختهايگازي مورد استفاده در موتورهاي درون سوز با مشخصات آنها آورده شده است.
تركيب شيميايي |
فرمول شيميايي |
نقطه جوش بر حسب درجه سانتي گراد |
نام معمول |
حالت در شرايط فشار جو در Cْ10- |
نسبت وزن هوا به سوخت |
درجه اكتان |
متان |
CH4 |
8/163 - |
گازطبيعي |
گاز |
110 |
|
اتان |
C2 H6 |
8/88 - |
گازطبيعي |
گاز |
104 |
|
پروپان |
C3H10 |
4/44 - |
گازمايع قابل اشتعال |
گاز |
1 : 15 تا1 : 16 |
100 |
بوتان معمولي |
C4 H10 |
0 |
گازمايع |
گاز |
1 : 15 |
92 |
ايزوبوتان |
C4 H10 |
2/10 - |
گاز مايع |
گاز |
1 :5/15 |
گازهاي متان و اتان داراي نقطه جوش خيلي پايين بوده و مايع كردن آنها مانند گازطبيعي فوق العاده مشكل است و فشار خيلي زيادي در حد گاز طبيعي براي اين كار لازم ميباشد. و در نتيجه نگهداري و انبار كردن آنها نيز بعلت نياز به مخازن سنگين و حجيم مقرون بصرفه نيست .
گازهاي پروپان و بوتان در شرايط عادي بصورت گاز بوده ، وليميتوان آنها را تحت فشار بصورت مايع در آورد و در مخزن ذخيره كرده و مورد استفاده قرار داد. بايد دانست تركيبات بعداز بوتان مثل پنتان C5 H12 و هگزان C6 H16 و غيره بصورت مايعميباشند كه جزو گازها محسوبنميشوند و تشكيل دهنده مواد سوختي ديگر مثل بنزين هستند[1]
در حال حاضر در موتورهاي بنزيني از انواع مختلف گازها استفاده ميشود ، كه به بررسي تعدادي از آنها كه در حال حاضر بيشتر از بقيه موارد مورد استفاده قرارميگيردميپردازيم .
گازهاي طبيعي مورد استفاده در حمل و نقل غالبا به دو صورت گاز طبيعي فشرده ( CNG ) و گاز طبيعي مايع (LNG )ميباشد. [2]
هنگامي كه گاز طبيعي تحت فشار اتمسفر به دماي تقريبا Fْ260- نزديك شود تبديل به مايعميشود كه اين گاز مايع را گاز طبيعي يا LNG گويند. هر حجم اين گاز طبيعي معادل گاز طبيعي فضا اشغالميكند . وزن اين گاز تقريبا معادل نصف وزن آب است يا بطور دقيق معادل 45 % وزن آب است.
گاز طبيعي مايع بدون بو ، بدون رنگ ، غيرخورنده و غير سميميباشد و اين گاز در حالت بخار با 5 الي 15 درصد با هوا ميسوزد. [2]
گاز طبيعي تركيب شده از گازهاي متان در حدود 90 درصد وشامل اتان ، پروپان و هيدروكربنهاي سنگينميباشد . و همچنين از مقدار كمي نيتروژن، اكسيژن، دي اكسيد كربن و تركيبات گوگرد و آب كه در خط لوله گاز طبيعي پيداميشود. مايع كردن اين گاز باعث از بين رفتن اكسيژن ، دي اكسيد كربن و تركيبات گوگرد و آبميشود. كه با مايع كردن اين گاز طبيعيميتوان آن رابه 100 % گاز متان تبديل كرد. [2]
گاز مايع طبيعي در استوانههايدو جداره باعايق بندي بسيار خوب ذخيرهميشود ، تانكهاي ذخيره اين گاز داراي نسبت عرض به ارتفاع كمميباشد . كه فشار ذخيره سازي آنها در اين مخازن كم و در حدود Pisg 5 و يا كمتر بايد باشد. اين مايع براي اينكه مستقل از فشار بخواهد مايع قرار بگيرد بايد در دماي كمتر از 117- قرار گرفته شود. [2]
عايق بندي كه براي سرد نگه داشتن گاز مايع طبيعي بكارميرود باز همنميتواند جوابگو باشد بخاطر همين آن را در يك محفظه بنام يخ جوشان كه يك مايع بسيار سرد در دماي جوشميباشد نگهميدارند هنگامي كه گرما به مخزن دادهميشود مايعميجوشد و به بخار تبديلميشود دما تغييرنميكند. اين بخار از مخزن خارج شده و فشار در داخل مخزن ثابتميماند و اگر بخار خارج نشود فشار و دما بالاميروند، اين مانند حالتي است كه آب مايع در حال جوش در ديگ بخار(بويلر)ميباشد. LNG يك گاز طبيعي است كه مانند بقيه گازها و سوختها حمل و نقل و ذخيرهميشود[2]
استفاده از گاز LNG به چند دليلميباشد كه شامل دليلهاي زير است.
1-LNG گازيميباشد. كه در هنگام سوخت به صورت گازمي سوزد و منافع استفاده از اين گاز هنگامي مورد توجه قرارميگيرد كه با سوخت بنزين و گازوئيل مقايسه شود.
2-سوخت گاز طبيعي نسبت به سوختهاي معمولي(بنزين و گازوئيل ) داراي آلودگي كمترميباشند كه اين آلودگي شامل مواد خاص( PM ) ، مونواكسيدكربن (Co ) ،تركيبات نيتروژن Nox و هيدروكربنهاي غير متان (NMHC )
3-LNG چگالي بالاتري نسبت به ديگر سوختهاي جايگزين دارد كه با يك مقايسه به اين سوختها براي بدست آوردن برد يكسان 105 گالن از LNG معادل يك گالن از بنزين و 107 گالن از LNG معادل يك گالن گازوئيلميباشد.
4-LNG از نظر انرژي ارزانتر از بنزين و گازوئيلميباشد.
5-زمان سوخت گيري LNG معادل سوختهايي است كه جايگزين آنها شده است.
6-LNG ميتواند مانند ديگر سوختها ي مايع توسط وسايل نقليه به ايستگاههاي سوخت گيري برداشته شود.
7-علاوه بر وجود بعضي از عدم اعتمادهانسبت به LNG ولي آزمايشها نشانميدهد كهLNG كه به عنوان سوخت نسبت به گازوئيل خطرناكتر نيست و امن ترميباشد . دماي احتراق اين سوخت Fْ500 از گازوئيل بيشتريميباشد . و در حدود 5 الي 15درصد با هوا تركيبميشود و در هواي آزاد منفجرنميشود. [2]
گاز طبيعي فشرده(CNG ) گازي است كه فشرده شده و در تانكهاي سيلندر جوش داده شده ذخيرهميشود. كه فشار ذخيره سازي Psi 3600 (پوند براينچ مربع ) است و تركيبات آن مانند تركيبات گاز طبيعي درون خط لولههايمحليميباشد كه مقداري از آب آن گرفته شده است. LNG و CNG به صورت گاز كم فشار و در فشار حدود Psig 300 وارد موتورميشود و CNG معمولا به اشتباه به عنوان تنهاسوخت قابل مصرف در وسايل نقليه عنوانميشود كه LNG ميتواند جهت توليد CNG استفادهميشود. كه بيشتر در ماشين هايسنگين از آنها استفادهميشود. [2]
LPG (Liquid Petroleum gas) كه در بعضي موارد پروپان مايع هم خواندهميشود كه معمولا با LNG اشتباهميگيرند كه فرق بين LNG و LPG در موارد زير است.
1-LPG اكثرا از پروپان تشكيل شده است در حدود 95 درصد آن را پروپان تشكيل داده است و مقادير كمي از بوتان.
2-LPG تنها با اعمال فشارميتوان در تانك ذخيره شود.
3-LPG معمولا گازهاي سيلندريميباشد. كه موارد استفاده بيشترLPG در ماشينهاي سبكميباشد .
استفاده از گازطبيعي فشرده( CNG ) در خودروهاي سبك و نيمه سبك موضوعي است كه هم اكنون در برنامه وزارت نفت قرار دارد. از طرفي تحقيقات جديد در دنيا به مزيت هاهاي استفاده از گاز طبيعي مايع (LNG ) نيز اشارت قابل ملاحظهايدارد. [2]
LNG در مقايسه با گاز طبيعي فشرده شده (CNG ) داراي مزيتهايياست . عدد اكتان بالاتر، يكنواختي، ثبات ، كيفيت و سرعت سوخت گيري بالاتر ( حدود 10 الي40 گالن در هر دقيقه ) از مزيتهايآن به حسابميآيد. LNG ازلحاظ چگالي حجمي انرژي وساير خصوصيات، مشابه گازوئيل است و در خودروهاي سنگينميتوان ازآن بعنوان سوخت استفاده نمود. اين نوع خودروهابرعكس خودروهاي سواري با محدوديت فضا جهت ذخيره سازيLNG مواجه نيستند. از سوي ديگر به سبب توقفهايطولاني در خودروهاي سواري ، سوختLNG مناسب اين نوع خودروهانيست زيرا به مرور زمان تبخير ميشود. البته بايد داشت كه هم سرعت تبخير و هم ميزان تبخير ،بستگي مستقيم به مقدار و سرعت نشتيLNG دارد. ابعاد و نوع محيطي كه در آن LNG تبخيرميشودو نيز شرايط جوي وميزان فشار LNG بر سرعت و ميزان تبخير تا حدي تاثير گذار است. مقادير كم LNG كه از خودرو نشتميكند به محض تماس با سطح زمين بخارميشود .
-در دماي منفي 160 درجه فارنهايت، بخار LNG در هوا شناورميشود و به سرعت در فضاي محيط ، منتشرميشود. هرگونه نشتي عمده كه باعث ايجاد بخار متراكمي از LNG شود بر اثر حرارت زمين به سرعت در فضا منتشرميشود كه در اين بين باد نيز درانتشار بخار حاصل از تبخير LNG موثر است.
-براي خودروهايي كه عمر مفيد آنها حدود 3 سال است و يا مصرف ساليانه آنها تقريبا 1200 گالنميباشد (خودروهاي سواري و سبك ) ، سوخت CNG مناسب تر است. البته بايد توجه داشت كه اين امر باعثنميشود تا از اهميتLNG كاسته شود. بدين ترتيب كه CNG مورد راميتوان از تبخير LNG و با هزينهايبسيار پايين به دست آورد . بنابراين خودروهايي با سوخت LNG همچنين خودروهايي كه سوخت CNG مصرفميكنندميتوانند از يك جايگاه توزيع سوخت براي سوخت گيري استفاده كنند.
LNG به عنوان سوخت داراي ويژگيهايمتعددي است كه عبارتند از:
1-چگالي بالا: از آنجايي كه LNG بصورت مايعميباشد ، مايع مقدار زيادي از اين سوخت را در فضاي كوچكي ذخيره نمود. در خودروها عوامل چون حداقل وزن ، سوخت، و بيشترين مسافت پيموده شده در هر گالن از مزيتهاييك سوخت به حسابميآيند و در انتخاب نوع سوخت از اهميت بالايي برخوردارميباشند.
2-سرعت سوختگيري : زمان سوختگيري كاميونهابزرگ با سوخت LNG حدود 4 الي 6 دقيقه است اخيراً ميزان خلوص متان در LNG توليد شده ، بيش از99 درصد رسيده است اين خلوص بالا در سوخت LNG ، عملكرد منظم و صحيح سيستم سوخت رساني وموتورخودروهاميشود، در نتيجه ميزان مصرف و نيز آلايندگي خودروها به نحو چشمگير كاهشمييابد.
3-قابل حمل و دسترسي آسان : سوخت LNG راميتوان در مخازني به ظرفيت پانزده هزار و پانصد گالن، روي تريلرها، واگنهايقطار و يا كاميونهايكوچكتر و نيز در مخازن 30 ميليون گالني در كشتيهايمخصوص حمل LNG از جايي به جاي ديگر منتقل نمود. براي انتقال LNG به جايگاههايتوزيع سوخت ، بيشتر از تريلرهايمخصوص اين كار استفادهميشود.
4-تاسيسات توزيع سوخت كم هزينه تر : براي بدست آوردن LNG غالبا گاز طبيعي را به صورت مايع در آورده سپس بوسيله كاميون آنرا حملميكنند، بدين ترتيب با كمترين هزينه از تاسيسات موجود نظير خطوط لوله انتقال گاز طبيعي و منابع تامين گاز ارزان قيمتميتوان حداكثر استفاده را نمود.
5-مخازن ذخيره سازي سبك تر
6-عدم كاهش كارايي موتورها با سوخت LNG
7-شباهت به سوختهايفعلي : جداي از مسائل اقتصادي، انگيزه و مشوق اصلي صاحبان و مديران ناوگان حمل و نقل جادهايبراي تبديل خود روها به LNG ، شباهت LNG به سوختهايمتعارف فعلي و شفافيت عملكرد خودروهابا اين نوع سوخت است. [3]
مبلغ واقعی 16,000 تومان 50% تخفیف مبلغ قابل پرداخت 8,000 تومان
محبوب ترین ها
پرفروش ترین ها