Curs Motoare

download Curs Motoare

of 566

  • date post

    24-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    1.249
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Curs Motoare

1

PARTEA I - COMBUSTIBILI ALTERNATIVI

2

PARTEA I COMBUSTIBILI ALTERNATIVI

Autori: Veneia SANDU Corneliu COFARU

1. GAZUL PETROLIER LICHEFIAT1.1. GENERALITI Gazul petrolier lichefiat, numit de asemenea i gaz petrolier lichid, GPL sau gaz auto este un amestec de hidrocarburi gazoase i este utilizat ca i combustibil n aparate de nclzire i vehicule. Ca toi combustibilii fosili, gazul petrolier lichefiat nu este o surs de energie regenerabil. Gazul petrolier lichefiat (GPL) este un amestec de propan (C3H8) i butan (C4H10) n proporii diferite, obinut ca produs secundar la rafinarea ieiului, n proporie de 5% din ieiul brut. Sursele din care se obin gazele petroliere lichefiate GPL sunt: a) separarea gazului asociat produselor petroliere brute; b) cmpurile de gaze naturale; c) staiile de separarea gazului ; d) rafinarea ieiului brut. Diferite ri utilizeaz diferite proporii de propan butan, dup cum urmeaz: Tabelul 1.1. Proporia de propan - butan din GPL Anotimp ar Romnia Germania Anglia Elveia Belgia, Olanda Frana Austria SUA 60 50 90 40 50 10 60 50 80 90 40 50 20 10 30 70 50 50 95 Var propan [%] butan [%] 5 95 Iarn propan [%] butan [%] 5

Propanul i butanul se lichefiaz relativ uor, temperatura de fierbere la presiunea atmosferic fiind: -42,6 C pentru propan i de -0,5 C pentru butan.

Gazul petrolier lichefiat

3

Dac n cazul utilizrii gazelor naturale, staiile de alimentare trebuie s dispun de instalaii de comprimare de la presiunea reelei de gaze la presiunea din buteliile vehiculului (20 MPa), n cazul GPL alimentarea staiilor i distribuia lui rezervoarele autovehiculelor se realizeaz pe instalaii asemntoare distribuiei carburanilor convenionali. Datorit proprietilor fizico-chimice i ecologice, GPL este recomandat ca un combustibil alternativ pentru aproape toate categoriile de autovehicule. Tabelul 1.2. Proprietile GPL (95% propan, 5% butan) comparativ cu cele ale benzinei Caracteristica Densitate (15 C) [kg/l] Putere caloric inferioar [kJ/kg] [kJ/l] Cldura de vaporizare [kJ/kg] Raportul dintre cldura de vaporizare i puterea caloric [kJ/MJ] Cifra octanic CO/M CO/R GPL 0,51 46350 23600 352,26 7,6 97 110 Benzin 0,75 43200 32400 397,44 9,2 82,5 92

GPL este un gaz, la presiunea atmosferic i temperatura normal a mediului ambiant, dar el poate fi lichefiat la aplicarea de presiuni moderate sau cnd temperatura este redus suficient. El poate fi condensat uor, ambalat, stocat i utilizat, ceea ce l face s fie o surs de energie ideal pentru o serie larg de aplicaii. Aceste gaze pot fi utilizate n stare lichefiat la 6 10 bar, iar la 15C devin lichide la 4,4 bar, la -15C devin lichide la 1,7 bar i la 50C devin lichide la 12,2 bar. n mod normal, gazul este pstrat n form lichid, sub presiune, n recipiente de oel, butelii sau rezervoare. Presiunea din interiorul containerului depinde de tipul de GPL i de temperatura exterioar. La temperaturi i presiuni normale, GPL se evapor. Din aceast cauz, GPL este furnizat n recipiente de oel presurizate (cu coninut redus de carbon). Pentru a permite dilatarea lichidului din container, recipientele nu trebuie s fie umplute complet; de obicei, ele sunt umplute n proporie de 80-85% din capacitatea lor. Acest amestec este foarte sensibil la

4

PARTEA I COMBUSTIBILI ALTERNATIVI

variaiile de temperatur-creterea dilatrii funcie de temperatur este foarte mare, 0,25% din volum la creterea temperaturii cu 1C. Raportul dintre volumul gazului vaporizat i cel al gazului lichefiat variaz funcie de compoziie, presiune i temperatur, dar este aproximativ 250:1. n stare gazoas, la presiunea atmosferic i temperatur normal, GPL devine lichid la 15C, cnd presiunea este sczut ntre 1,7 i 7,5 bar. GPL este folosit pe scar larg drept combustibil verde pentru motoarele cu ardere intern, deoarece el reduce emisiile poluante. El are cifra octanic Research (COR) ntre 90 i 110 i puterea caloric superioar ntre 25,5 MJ/l (pentru propanul pur) i 28,7 MJ/l (pentru butanul pur). GPL, ca i combustibil gazos, este o alternativ la benzin i motorin. n mod special, el este atractiv din punct de vedere al utilizrii la autovehicule deoarece este stocat n stare lichid i folosit n stare gazoas; acest lucru fcnd posibil obinerea unei densiti mari de stocare a energiei i obinerea unei combustii curate i silenioase. Deoarece GPL are o cifr octanic mare, motoarele cu GPL pot fi concepute cu raport mare de compresie, acesta fiind mult mai eficient dect cel al motoarelor convenionale pe benzin, dei au o performan mai mic fa de motoarele diesel (cu 20%), datorit diferenei n eficiena ciclului de ardere. La vehiculele grele, utilizarea GPL are ca rezultat o funcionare mai uniform i silenioas deoarece el asigur un cuplu mai mare la o turaie mai mic. Fabricanii nu construiesc n mod normal maini care s funcioneze cu GPL. De obicei, acestea sunt adaptate dup ce au fost procurate pe pia. Exist proiecte de maini care permit o dubl alimentare cu combustibil, astfel nct pe acelai vehicul poate fi utilizat att combustibilul convenional, ct i GPL. Aceste proiecte necesit dublarea capacitii de stocare a combustibilului, meninnd rezervoarele originale de combustibil i adugnd stocarea GPL. 1.2. BENEFICII PENTRU MEDIUL NCONJURTOR I SOCIAL GPL este unul dintre cei mai curai combustibili disponibili, producnd de departe mult mai puin bioxid de carbon dect benzina i mai puine particule i oxizi de azot dect combustibilul diesel (motorina). Testele paneuropene efectuate n 2003 pe vehicule noi au artat c utilizarea GPL a condus la reducerea cu 20% a CO2 fa de benzin i cu 1,8% fa de motorin. Pe drumurile urbane, n medie, un singur vehicul diesel emite aceleai

Gazul petrolier lichefiat

5

particule fine ca i 120 de vehicule alimentate cu GPL i aceeai cantitate de NOx ca i 20 vehicule GPL. Vehiculele alimentate cu GPL pot ajuta echilibrarea considerabil a costurilor sociale i a daunelor produse de poluare asupra sntii i a cldirilor; nivelul de zgomot fiind mai mic dect la arderea n motorul diesel. Alte surse referitoare la emisiile GPL consemneaz urmtoarele: automobilele alimentate cu GPL produc cu 90% mai puine emisii de particule i cu 90% mai puini oxizi de azot dect cele cu combustibil diesel. Motoarele cu GPL produc cu 75% mai puin monoxid de carbon dect cele cu benzin i au un potenial de formare a ozonului cu 87% mai mic. Teste recente au evideniat urmtoarele avantaje ale motoarelor cu GPL, privitor la emisii: Comparativ cu benzina cu coninut de sulf ultra sczut 11% pn la 13% mai puin CO2 15% pn la 80% mai puini NOx 20% pn la 40% mai puine hidrocarburi HC 30% pn la 35% mai puin CO Comparativ cu combustibilul diesel cu coninut ultra sczut de sulf 80% pn la 95% mai puine particule 99% pn la 99,8% mai puine particule ultra fine 90% pn la 99% mai puini NOx 1.3. BENEFICII ECONOMICE n majoritatea rilor, GPL este comercializat aproximativ la jumtate din preul benzinei, sau al combustibilului diesel, fiind susinut prin taxe de drum mai mici. Structura sa chimic simpl determin o ardere curat iar faptul c el este deja n stare gazoas la intrarea n cilindrul de ardere, l face s ard mai curat cu depuneri mai mici n motor, acest lucru reprezentnd o funcionare mai uniform i pentru mai mult timp. Majoritatea automobilelor care au un motor cu aprindere prin scnteie pot fi adaptate la GPL, iar costul conversiei va fi rapid amortizat prin costuri de funcionare mai mici.

6

PARTEA I COMBUSTIBILI ALTERNATIVI

1.4. ALTE BENEFICII GPL este un produs al industriei de petrol i gaze, astfel nct furnizarea sa pe termen lung este tot att de sigur ct i a petrolului, n mod cert, nu mai puin de 50 de ani. n prezent, n Marea Britanie se afl mai mult de 1200 de staii de alimentare cu GPL i acest numr este n continu cretere. Vehiculele adaptate pot fi setate s funcioneze cu benzin sau cu GPL. Rezervorul de benzin rmne pe main i prin acionarea unui comutator, se poate trece de la un combustibil la altul. GPL este renumit pentru excelena sa siguran, la care contribuie depozitarea, transportul i utilizarea. Ca i combustibil pentru vehicule, GPL este tot aa de sigur, dac nu mai sigur ca i benzina i la fel de sigur ca i combustibilul diesel. n Viena, toate autobuzele funcioneaz cu GPL i n 30 de ani de operare nu a fost nici un incident provocat de utilizarea GPL. Din ce n ce mai muli automobiliti solicit vehicule GPL, i drept urmare, acestea sunt produse de tot mai muli fabricani, incluzndu-i pe Vauxhall, Ford, Citroen, Diahatsu, Fiat, Mercedes, Nissan i Proton. n prezent, n lume sunt operaionale peste 9 milioane de vehicule cu GPL. Coreea de sud este lider cu peste 1,7 milioane, urmat de Italia, Polonia i Turcia, cu peste 1 milion de vehicule, Marea Britanie avnd peste 117.000 de vehicule alimentate cu GPL. 1.5. DEZAVANTAJE GENERALE ALE GPL Exist i o serie de dezavantaje n utilizarea GPL: Complicarea vehiculului - maina este mai nalt i mai grea; Autonomie mai mic, pierderea de putere (5-10%), rspuns lent la accelerare; Timp de alimentare dublu fa de alimentarea cu benzin ; Infrastructuri necesare - pompe, rezervoare, debitmetre.

1.6. CONFIGURAII ALE VEHICULELOR CU GPL n figura 1.1 sunt prezentate circuitele de alimentare cu GPL a unui autovehicul. Sistemele GPL sunt n general proiectate s funcioneze pe mainile cu benzin, dar ele difer prin gradele de sofisticare:

Gazul petrolier lichefiat

7

Figura 1.1.Circuitele de alimentare cu GPL a autovehiculelor

1.6.1. Prima generaie GPL Prima generaie de sisteme GPL utilizau un tub Venturi, sisteme n bucl deschis (fr control lambda) fr control electronic. n general au fost instalate pe motoare cu carburator simplu, sistemul putnd fi reglat n totalitate de ctre instalatorul su.

Fig.1.2. Prima generaie GPL Amestectorul (aer-gaz) acioneaz ca un sistem controlat cu efect Venturi, ntr-o manier similar carburatoarelor cu benzin. GPL vaporizat este antrenat