LPG (Liquefied Petroleum GAS) یا گاز مایع

گاز مایع كه بصورت مخفف LPG نامیده می شود معمولاً عمدتاً از دو تركیب هیدروكربنی پروپان و بوتان با فرمول شیمیایی C4H10, C3H8 تشكیل شده است. بوتان خود شامل دو تركیب ایزوبوتان ونرمال بوتان است. LPG كه معمولاً در برخی نقاط دنیا به نام تركیب عمده آن، پروپان، نیز شناخته می شود بعنوان محصول فرعی فرآیندهای تصفیه و تولید گاز طبیعی و پالایش نفت خام تولید می شود. LPG در آمریكا عمدتاً از 90% پروپان، 5/2% بوتان و هیدروكربنهای سنگین و مقدار كمی نیز اتان و پروپلین تشكیل شده است. گاز مایع فاقد رنگ، بو و مزه است و بطور كلی زیان آور نیست ولی در صورتیكه حجم زیادی از آن استشمام گردد باعث بیهوشی خواهد شد. به منظور آگاهی از نشت گاز مایع تركیبات گوگرد دار بنام مركاپتان شامل "اتیل مركاپتان" و "متیل مركاپتان" به گاز مایع افزوده می شود. LPG در شرایط فشار و دمای عادی بصورت گاز است و تحت فشار atm10-8 ، اجزا آن به مایع تبدیل می شود. بنابراین نگهداری و حمل و نقل این محصول به سادگی امكان پذیر است. البته تركیبات LPG برای مكانهای مختلف و در فصول مختلف متفاوت است. برای مثال گاز مایع ارائه شده به مصرف كنندگان در ایران در فصول مختلف بین (90-50) درصد بوتان و (50-10) درصد پروپان و تا 2% تركیبات سنگین تر مثلاً پنتان دارد. به علت كیفیت سوخت گاز مایع LPG و كاهش انتشار آلاینده ها، استفاده از این سوخت در جهان به صورت فزاینده ای مورد توجه بوده و در كشورهای مختلف مانند ایتالیا (با 1500000 خودرو)، ژاپن، امریكا، انگلیس استفاده از این سوخت جایگزین مورد حمایت و تشویق دولتها می باشد.

مزایای LPG شامل در دسترس بودن ( دركشورهای تولید كننده)، ایمنی، نیاز به تغییرات جزیی در موتور خودروها و بازدهی مناسب سوخت می باشد. جهت مایع نمودن، این گاز در فشار حدود 8 تا 10 اتمسفر در مخازن فلزی با استحكام مناسب ذخیره می شود. چون این مخازن مجهز به شیر قطع جریان در صورت نشت از خطوط انتقال سوخت هستد استفاده از آنها ایمن تر از بنزین می باشد.

LPG به موتور محفظه احتراق به صورت بخار وارد می شود، لذا روغن را از دیواره سیلندرها نمی شوید، یا در شرایط سرد بودن موتور، روغن را رقیق نمی كند. همچنین، مواد آلاینده مانند اسید سولفوریك، یاذرات كربن را وارد روغن موتور نمی نماید.

بنابراین موتورهایی كه با سوخت گاز مایع كار می كنند هزینه تعمیرات و نگهداری كمتری خواهند داشت. چون LPG دارای عدد اكتان بالا حدود (RON=105) می باشد قدرت موتور یا بازدهی سوخت بدون افزایش ضربه در موتور، با افزایش ضریب تراكم قابل افزایش است.

معایب LPG:

در مقایسه با بنزین، LPG دارای محتوای انرژی (energy content) كمتر است، لذا مخزن سوخت باید بزرگتر از مخزن بنزین بوده و بعلت اینكه مخزن تحت فشار می باشد سنگین تر خواهد بود و هزینه خودروهای با سوخت LPG بین 2000 –1000 دلار گرانتر از خودروهای بنزینی می باشد. البته قیمت LPG در سطح جهانی تقریبا" مشابه قیمت بنزین است.

با توجه به اینكه گاز مایع بعنوان محصول فرعی پالایشگاههای گاز و نفت تولید می شود لذا فراوانی منابع آن كاملاً محدود است. لذا بعنوان راه حل اساسی در كاهش الودگی و جایگزینی سوخت در بسیاری از نقاط جهان نمی تواند مطرح باشد.

به لحاظ ایمنی، چون گاز پروپان سنگین تر از هواست در صورت نشت، بصورت لكه روی سطح زمین باقی مانده و در آبهای زیرزمینی نیز نفوذ می كند. امكان شعله ور شدن آن روی سطح زمین نیز هست. لذا از این حیث باید در حمل و نقل و حین استفاده، نهایت دقت در جلوگیری از نشت LPG صورت گیرد.

از سایر معایب این سوخت می توان به افت قدرت موتور در موتورهای تبدیلی به میزان 10-15 درصد و عدم توانائی مناسب موتور در عبور از سربالائی ها اشاره نمود.

در موتورهای تبدیلی اگر موتور به طور مناسب تبدیل نگردیده باشد در تابستانها گاز بصورت خشك سوخته و باعث جوش آمدن موتور می گردد. و در زمستان نیز برای شروع و استارت موتور دارای مشكل بوده و باید با بنزین موتور تبدیلی روشن گردد.

انتشار گازهای آلاینده:

از دیدگاه زیست محیطی استفاده از LPG بصورت استاندارددارای كمترین چرخه حیات انتشار گازهای گلخانه ای در مقایسه با سایر سوختهای تجاری است. پتانسیل كاهش اوزون با استفاده از این سوخت به نصف بنزین كاهش می یابد، همچنین انتشار هیدروكربنهای نسوخته 3/1 اكسیدهای نیتروژن 20%، منواكسید كربن 60% در مقایسه با بنزین كاهش می یابد

گاز طبیعی مایع (LNG)

گاز طبیعی چنانچه در فشار اتمسفر تا دمای F º260- سرد شود، به حالت مایع تبدیل می شود. LNG شامل بیش از 95 درصد متان و درصد كمی اتان و پروپان و سایر هیدروكربورهای سنگین تر است. سایر تركیبات و ناخالصی های گاز طبیعی مانند اكسیژن، آب، گازكربنیك و تركیبات گوگردی طی فرآیند سرد كردن از گاز طبیعی جدا شده و گاز طبیعی در حالت مایع بدست می آید. البته LNG تا حد 100 درصد متان خالص نیز قابل دستیابی است. حجم LNG 600/1 حجم گاز طبیعی و دانسیته آن 42/0 دانسیته آب است. این ماده، مایعی بی بو، بی رنگ و غیر سمی است و نسبت به فلزات یا سایر مواد حالت خورندگی ندارد. LNG وقتی تبخیر یا با هوا تركیب شود در دامنه غلظت 5 تا 15 درصد می سوزد. LNG یا بخار آن در محیط و فضای باز حالت انفجاری ندارد. كلیه آزمایشات انجام شده و خواص LNG، ایمن بودن این سوخت را كاملاً تائید می كند زیرا نشت مایع LNG یا ابربخارات آن به محض تماس با زمین یا در اثر حرارت محیط به سرعت در هوا تبدیل به گاز شده و چون در این حالت از هوا سبك تر است در محیط پراكنده و منتشر می شود. LNG در وهله اول برای خودروهای سنگین دیزلی (HEAVY DUTY VEHICLE) كاربرد دارد. به لحاظ ارزش حرارتی و دانسیته انرژی، مشابه سوخت دیزل (گازوئیل) هست.

LNG در دمای ºF260- و فشار اتمسفریك در حالت مایع اشباع ( در دمای جوش مایع) است. بنابر این مانند هر مایع در حال جوش چنانچه در فشار ثابت نگهداری شود (حتی با افزایش حرارت) در دمای ثابت خواهد ماند.

مادام كه بخار LNG از مخازن خارج می شود (boil off)، دمای مخزن ثابت می ماند. اجزاء سیستم خودروهای با سوخت LNG:

از لحاظ انتقال سوخت به موتور، مشابه موتورهای با سوخت CNG است و سوخت به صورت بخار وارد موتور می شود. فرق اساسی بین موتورهای CNG, LNG در نحوه نگهداری و تحویل سوخت است.

مخازن ذخیره LNG دوجداره می باشند و برای فشار كاری حداكثر تا 230 psi یا 16bar طراحی شده است. این مخازن دارای لوله و اتصالات لازم برای خارج كردن گاز در صورت افزایش فشار ( با توجه به انتقال حرارت از محیط به مخزن) و یا انتقال سوخت در زمان مصرف هستند. این مخازن مجهز به سیستم اعلام پایان سوخت گیری (پرشدن مخزن) نیز هستند. موتور خودروها گاز را در فشار 4 الی 9 بار (60-120 psi) مصرف می كند.

معایب استفاده از LNG:

بسیاری از مردم به استفاده از مواد در دماهای پایین عادت نداشته لذا نیاز به آموزش خاصی در زمینه استفاده از سوخت در دمای خیلی پایین هست.

در ایستگاههای سوخت گیری خطوط انتقال گاز از مخزن به خودرو ( شامل لوله ها شیرآلات و وسایل اندازه گیری) جهت انتقال LNG در حالت مایع باید پیش از شروع ، سوخت تا دمای ºF 260- سرد شوند در غیر اینصورت منجر به تبخیر بخشی از سوخت می شود.

- حداكثر پرشدن مخزن دوجداره Cryogenic تا حد ماكزیمم ظرفیت، امكان پذیر نیست زیرا به اندازه لازم فضای خالی در بالای سطح مایع جهت تبخیر یا جوشیدن مایع باید در مخزن در نظر گرفته شود.

مزایای استفاده از LNG:

دانسیته انرژی بالاتری نسبت به سوختهای گازی دارد، زیرا به شكل مایع ذخیره می شود. مسافت پیمایش بیشتر و وزن كمتر مخازن ذخیره، استفاده از آن را در خودروهای كوچكترامكان پذیر می سازد. سرعت سوختگیری بالا به نحوی كه در خودروهای بزرگ زمان سوختگیری 4 الی 6 دقیقه می باشد (10 الی 40 گالن در دقیقه). ارزیابی و كنترل تركیب سوخت با دقت بالایی امكان پذیر است و با توجه به اینكه LNG تولید شده برای خودروها تا 99 درصد متان دارد، لذا كنترل و تعیین مناسب تركیب سوخت بازدهی موتور و سوخت را نیز افزایش می دهد.

دانشنامه مرجع مهندسی ایران
www.smsm.ir

مطالب تصادفی:

مقایسه سیستم های مایکروویو P-P و P-MP - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
سونوگرافی (Ultrasound) چیست؟ - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
مترور، متره و برآورد - تعریف متره و برآورد و انواع آن - جمعه بیست و دوم بهمن 1389
رشته ی مهندسی مکاترونیک چیست؟ - پنجشنبه بیست و یکم بهمن 1389
WiMAX چطور کار می‌کند؟ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
رزین ‌وینیل ‌استر - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
مـعـمـاری در ایران باستان - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش دوم - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
پركامبرین در ایران – بخش اول - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
Welding Stainless Steel - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نکات کاربردی در استفاده و نگهداری از لپ تاپ - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربرد بیوتكنولوژی در استحصال نیكل و كبالت - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
كاربردهای نانوتكنولوژی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389
نانوتكنولوژی و فراپزشكی - دوشنبه هجدهم بهمن 1389

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - خودرو
نوشته شده در جمعه ۶ اسفند ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |