CNG的属性
天然气的特性
2.2.1、比重
常温、常压下的甲烷、天然气比重和与空气比重的比值
单位 比重 与空气比重的比值
甲烷 kg/m3 55%
天然气 kg/m3 60%
天然气比重小于空气,当从贮存容器、管道中泄漏出来后,天然气将向上移动,扩散到空气中。
2.2.2、热值
热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量,分为高热值和低热值。
天然气要紧成份的热值:
成份 高热值104(kJ/kg) 低热值104(kJ/kg)
甲烷
汽油的低热值为×104kJ/kg。天然气的单位重量热值高于汽油。按体积计量计算,1立方米天然气的热值高于1升汽油的热值。
2.2.3、沸点
在常温、常压下,天然气为气体状态;
甲烷的沸点-162℃,在此温度以上,天然气呈气态。由于超级低的沸点,天然气超级难于液化,一样采纳气体状态贮存和输送天然气。
2.2.4、颜色、味道和毒性
甲烷(天然气)是一种无色、无味的物质,且没有毒性;
天然气在空气中的浓度较高时,对人体有必然的麻醉作用。
为便于识别其在空气中的存在,在生产进程中添加了少量的臭味剂(硫醇、硫醚等物质)。
2.2.5、点火极限
气态的天然气与空气形成混合气,混合气浓度在必然范围内时能够被点燃、燃烧,超过那个范围将不能被点燃,那个范围的上下限即为点火下限和点火上限。
天然气的点火上限和点火下限别离为5%和15%。
2.2.6、理论空燃比
单位重量(或体积)燃料完全燃烧需要的空气重量(或体积)即为该燃料的理论空燃比。
汽油、甲烷的(重量)理论空燃比别离为:一、:1。
相同质量的燃料完全燃烧,天然气需要更多的空气。
依照体积计算,天然气的理论空燃比约为10:1。
2.2.7、辛烷值
辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力,辛烷值越高,表示抗爆性越好,发动性能够采纳更高的紧缩比。
目前利用的汽油辛烷值一样为90、93。
天然气的辛烷值一样在120~130之间,其抗爆性要好于汽油。
2.2.8、自燃温度
在没有外界火源的条件下,由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度转变而引发天然气自行着火燃烧,天然气自行着火燃烧的最低温度即为自燃温度;
天然气的自燃温度为732℃;汽油的自燃温度为232~482℃;较高的自燃温度说明天然气的平安性好于汽油。
2.2.9、起燃方式:
天然气自燃温度高,难于压燃,适宜外火源点燃,同时高的辛烷值,适合在较高的紧缩比下点燃工作。
天然气在汽车上利用一样采取两种方式工作:
在天然气单燃料或两用燃料车上,采纳电火花点燃的工作方式;
在柴油/天然气双燃料车上,在天然气工作时,一样喷射少量的柴油,利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。
3、车用天然气的质量要求
项目 质量指标
高位发烧值(MJ/m3) >
硫化氢(H2S)含量(mg/m3) < 15
总硫(以硫计)含量(mg/m3) < 200
*尘埃含量(mg/m3) <15
*尘埃微粒直径(μm) <10
二氧化碳(CO2)含量V/V <
*氧气(O2)% <
*含水量(mg/m3) 一样地域<16,冬季温度在-20℃~-40℃时应<10。
水露点℃ 在汽车驾驶的特定区域内,在最高压力下,水露点不该高于-13℃,当最低温度低于-8℃,水露点应比最低气温低5℃。
“*”:目前未列入国家标准
4、紧缩天然气汽车的特点
紧缩天然气汽车贮存的天然气量相对较少,且贮存容器的重量造成整车重量增加很多。但在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能利用CNG,又能利用汽油的两用燃料车目前普遍利用,这种方式改装方便、本钱低,但整车性能下降较多。
、排放性能:
天然气作为一种气体燃料,与空气混合更均匀,燃烧加倍充分,排放的CO 、HC等有害物质更少;其他一些没有受排放法规操纵的有害成份(如对区域环境阻碍的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少;
在所有碳氢燃料中,天然气的碳氢比小,碳与氢的比例为4:1,CO2排放量比汽油少25%左右,有利于爱惜全世界的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性,将天然气确信为真正的清洁燃料而加以推行利用。
、经济性:
保护费用:天然气可不能稀释润滑油,燃烧后没有积碳,可减少发动机磨损,延长润滑油改换周期,保护保养费用低,延长发动机寿命;
燃料费用:按1立方米天然气相当升汽油计算,可减少燃料费用50%以上。利用CNG作为汽车燃料,可大大降低燃料费用。
、动力性:
目前的CNG车大体是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车,发动机的紧缩比、点火系统、进气系统等均没有变更,因此造成利用CNG时发动机的动力性能没有取得充分发挥;
天然气的理论空燃比为10:1,在进入发动机时,天然气将占有约10%的体积空间,致使吸入发动机的空气量减少约10% ,进气效率下降,从而引发动力性的下降;
天然气性质稳固,燃烧速度慢,点燃需要更多的能量;
与利用汽油相较,利用CNG时的动力性约下降15%左右。
、平安性:
系统的每一个部件的设计、生产、查验充分考虑了平安性:
储气瓶必需是指定的专业厂家生产;
储气瓶的承压能力是CNG工作压力的数倍;
每一个储气瓶出厂之前必需100%进行平安查验;
储气瓶发上设有平安阀、手动截止阀,保证平安利用和便于保护;减压器上设有平安阀,保证在系统显现故障时的平安性;
天然气性质稳固,密度小,自燃温度温度高,平安性好于汽油燃料。
国内外的利用体会说明,因CNG系统发生的平安事故要远低于汽油车、柴油车。
、续驶里程:
紧缩方式贮存天然气,贮存燃料的能量密度低,相同体积的贮存容器,续驶里程仅相当于汽油的1/4,且贮存容器的重量大, 致使整车自重增加。关于小型车,在设计时考虑到自重增加的限制,和车上有限的空间,不许诺安装过量的天然气储气瓶,因此利用天然气的续驶里程较少。
五、紧缩天然气在车辆上的贮存
常温、常压下的天然气密度超级低,为有效的贮存天然气,一样采纳紧缩方式贮存天然气,以提高天然气的贮存量。汽车上利用的CNG的最高压力为20MPa(相当于将天然气紧缩200倍)。
成份
液化石油气是石油炼制进程中的副产品或对油田伴动气处置进程中的轻烃产品。LPG的要紧成份为丙烷,丁烷,另外含有少量丙烯,丁烯及其它烃类物质。LPG大部份组分在常温下为气态,通过加压处置后,气态LPG可被液化,加压的大小取决于各组分的含量。尽管不同的厂家生产的LPG的组成有不同,但在常温下,都能在的压力下被液化,因此LPG具有贮存容器压力品级低,重量轻,便于贮存等优势。
LPG的要紧成份为丙烷和丁烷,因此丙烷和丁烷决定了LPG的要紧性质。
物理特性
比重
液态比重:15℃时液态丙烷,丁烷的比重别离为L和L,LPG的比重约为L,而汽油的比重在~L间。
气态比重:15℃时气态丙烷、丁烷的比重别离为m3和m3,均大于空气比重。因此,当LPG从贮存容器中泄漏出来后,将挥发成气态,在地表周围积聚,缓慢扩散。
(2) 沸点
汽油的沸点为25~232℃,常温下呈液态。丙烷和丁烷的沸点别离为—℃和—℃,因此丙烷和丁烷以气态存在。LPG有较好的挥发性,更易和空气混合。
另外可将LPG冷却到沸点以下,转变成液体,贮存在隔热的容器内,既经济又方便。
(3) 蒸发潜热
液体燃料蒸发成气体时,将从周围吸收热量,这确实是蒸发潜热。在沸点时,丙烷和丁烷的蒸发潜热别离约为kg和kg。LPG汽车在工作时,LPG在蒸发器内蒸发、气化成气态,将使LPG温度急剧下降,严峻时将使LPG凝固、冻结蒸发器。为此,需要利用具有较高温度的发动机循环水为蒸发进程提供热量。
(4) 蒸气压
LPG被注入密闭容器内后,其中一部份液体蒸发成气体,同时,少部份气体转变成液体,随着密闭容器内压力的升高,蒸发量慢慢减少、液化量慢慢增多,最终蒸发和液化达到平稳,容器内压力稳固在固定值,现在的蒸气压力即为蒸气压。20℃时汽油的蒸气压几乎为零,丙烷、丁烷的蒸汽压别离为cm2和cm2。
(5) 自燃温度
自燃温度是与空气接触的燃料在此温度下将会点燃并持续燃烧,它对一种燃料来讲并非是物理化学常数。汽油的自燃温度约为220℃,丙烷、丁烷的自燃温度别离约为470℃和365℃。
(6) 热值
热值又称发烧量是燃料燃烧时发出的热量。热值分为高热值和低热值。高热值包括燃烧生成物冷却到原始温度后放出的全数热量,低热值那么不包括这部份热量。由于燃烧后排出的水蒸气所含热量无法利用,因此发动机热力计算时一样用低热值。
按质量计算,丙烷、丁烷的低热值别离为kg和kg,而汽油为kg,按体积计算,(液态)丙烷、丁烷的低热值别离为L和L,汽油为L。因此单位重量LPG的热值高于汽油,而单位体积的LPG的热值只是汽油的80%-90%。
(7) 点火极限
燃料和空气混合后形成的混和气的浓度过浓(燃料过量)和过稀(燃料不足)是难于被点燃的。浓度在必然的范围内,燃料与空气混合气才能够被点燃,这一浓度范围的上、下限值别离是燃料的点火极限的上限和下限。依照燃料在空气中的容积比,汽油的点火极限的上下限别离为%和%,丙烷为%和%,丁烷为%和%。点火极限之间的浓度范围为燃料的燃烧范围。LPG的燃烧范围比比汽油宽,可在大范围内改变混合比。采纳稀薄燃烧技术后,可提多发动机的经济性、改善排放性能。
(8) 理论空燃比
燃料和空气混合后形成的可燃混合气,其中所含空气和燃料的质量比称为空燃比。按理论上1kg燃料完全燃烧需要空气的千克数混合后形成的混合气的空燃比称为理论空燃比。实际的空燃比和理论空燃比的比值称为过量空气系数。
汽油的理论空燃比为,丙烷、丁烷的理论空燃比别离为和。能够看出,使相同质量的燃料完全燃烧,LPG需要的空气量稍多于汽油。依照体积计算,丙烷、丁烷的理论空燃比别离为和。
(9) 辛烷值
燃料的抗爆性是指燃料在发动机气缸内燃烧时幸免产生爆燃的能力,亦即抗自燃能力,是燃料的一个重要指标。抗爆性用燃料的辛烷值表示,辛烷值越高,燃料的抗爆性越好,(90号)汽油的辛烷值(RON)为92,LPG的辛烷值高于汽油,可适应更高的紧缩比。
(10) 受热膨胀
温度升高时,LPG体积有较大的膨胀,其单位温度的的膨胀量是水的15~20倍,约为铁金属的100倍。
(11) 气/液容积比
15℃时,丙烷、丁烷的气液容积比(单位重量的丙烷、丁烷的气态容积和液态容积的比)别离为273和236。因此,当液态LPG从贮存容器或管道内泄漏出来时,其体积迅速膨胀、并蒸发成气体。
(12) 色、味、毒性
LPG无色、无味、没有毒性,可是,过量吸入时,会对人体中枢产生麻痹作用。为确保平安利用,要求LPG具有特殊臭味,一样加入硫醇、硫醚等硫化物配制的加臭剂,若是漏气便于发觉。
(13) 侵蚀性
LPG对天然橡胶、油漆等有侵蚀作用,因此,LPG的贮存、输送、减压等设备中的膜片、密封圈、软管等必需采纳耐侵蚀的橡胶。
天然气是由多种烃类物质和少量的其他成份组成的混合气体。天然气中最要紧的成份是甲烷,由于甲烷在所有
的碳氢化和物中具有最大的氢/碳比,因此甲烷燃烧后产生的二氧化碳要低于利用汽油或甲醇的发动机所产生的 二氧化碳量。甲烷的分子结构极为稳固,能够有效的避免发生爆燃现象,这就使得天然气成为一种超级适宜的汽车燃料,它能够产生比传统汽油发动机更高的热效率。
密度
通常状态下,甲烷是一种超级轻的气态物质。常温、常压下,甲烷的密度只相当于空气的密度的55%,天然气的密度约相当于空气的60%。由于天然气的密度远远小于空气,当天然气从输送管道或贮存容器中泄漏到空气中,天然气向上运动,迅速扩散到空气中。由于这一特点,天然气的平安性优于汽油等大多数燃料。
热值
甲烷是最简单的碳氢化合物,一个甲烷分子含一个碳原子和4个氢原子。在碳氢化合物中,分子中含有的碳和氢原子数越多,燃烧后产生的能量越多。同为气体状态,在相同的环境条件下,相同的体积中含有的分子数是相同的,因此分子中含碳和氢原子越多的物质,燃烧产生的能量越多,因此每千克天然气的热值略高于汽油,但每立方米理论天然气混合气热值要比汽油混合气低,甲烷含量越高,相差越大,纯甲烷理论混合气热值比汽油低10%左右。
状态、沸点
在常温常压下,天燃气是一种气态物质,当温度达到-162ºC和低于此温度时,天然气将转换成液态,以液态形式存在。此温度为天燃气的沸点。由于沸点超级低,天然气是超级难于液化的,贮存液态天燃气也是超级困难的。因此一样以气体状态贮存和运输天然气。
颜色、味道和毒性
在原始状态时,天然气是没有颜色、味道和毒性的物质。基于平安的缘故,再生产进程中,在天然气中加入了具有独特臭味的加臭剂。在利用和运输进程中,当天燃气泄漏时,由于独特的臭味,可很容易的检测出泄漏。
混合气发火界限宽
燃料和空气混合形成混合气,混合气的浓度在必然范围内,才能够被点燃、产生能量。混合气浓度过浓或过稀是难于被点燃的。可被点燃的混合气浓度范围的上、下限 别离是燃料点火极限的上限和下限。天燃气与空气混合后的工作混合气具有很宽的发火界限。天然气的点火极限的上限为15%,下限为5%。其过量空气系数的转变范围为~,可在大范围内改变混合比提供不同成份的混合气。
自燃温度
自燃温度是在此温度下,燃料和空气接触会点燃并持续燃烧。关于一种燃料,自燃温度不是一个常数。汽油的自燃温度是220~471℃;天然气的自燃温度为630~730℃。自燃温度很高说明天然气的平安性是超级好的。
起燃方式
天然气的自燃温度比汽油更高,因此天然气不宜压但是适宜用外火源点燃。同时由于其辛烷值远高于汽油,因此它又适宜于在较高的紧缩比下点燃,因为它可在较高紧缩比下点燃做功,因此天然气既能够用电火花点燃,也能够用在柴油/天然气双燃料车上,用柴油压燃方式引燃。
抗爆性和辛烷值
燃料的抗爆性是指燃料在发动机气缸内被点燃、燃烧时,幸免产生爆燃的能力,和抗自燃能力,是燃料的一个重要指标。燃料的抗爆性用辛烷值表示,燃料的辛烷值越大,表示抗爆性越好。汽油的辛烷值一样在81~89之间;天然气的辛烷值约为115~130之间。总之,与汽油相较,天然气有较高的抗爆性能。