Што е автогас (ТНГ)
ТНГ се залага за Л.квалификуван П.нафта Г.како и е мешавина која е гасовита на собна температура и во суштина се состои од пропан и бутан. Во принцип, ТНГ не се разликува хемиски од "ТНГ", кој многу луѓе го користат за греење и кој се чува во релативно големи резервоари за гас некаде во градината. Само односот на мешање може да се разликува. Камп за гаснење, кој можете да го купите или во мали касети или во поголеми шишиња со гас, содржи мешавини на пропан/бутан и затоа е многу сличен на ТНГ, како што е и „полесниот гас“. Многу детали за ТНГ и неговата употреба може да се најдат на Википедија. Не сакам да ја повторувам содржината таму, туку гледам на ТНГ од хемиска и енергетска гледна точка. Значи, ако текстот на оваа страница е премногу „хемиски“ за вас, информациите што ги барате може да ги најдете на страницата на Википедија.
ТНГ - ДИН ЕН 589
DIN EN 589 ги специфицира својствата на ТНГ и на тој начин ги дефинира разликите помеѓу гас за кампување и ТНГ што се користи за греење, за кои постојат посебни стандарди. Силно советувам да не се обидуваат да работат автомобил со течни гасови што не се во согласност со DIN EN 589, бидејќи и електрониката на системите за гас и самиот систем се дизајнирани во согласност со DIN EN 589. Ако се користи мешавина што не е во согласност со стандардот, притисокот и калориската вредност на гасот може да бидат надвор од спецификацијата со непредвидливи последици. За жал, како и повеќето DIN, DIN EN 589 чини пари. Стандардите се заштитени со авторско право и не се дистрибуираат бесплатно. Можете да го набавите на пример на www.din.de, каде што во моментов е DIN EN 589 (03.02.2017) за 73,90 €.
Пумпа за ТНГ Вестфален АГ рече дека односот бутан: пропан е 60:40 лето и 40:60 зима. На прашањето, Вестфален АГ исто така ми рече дека тоа се масовни проценти. Стапките на мешање веројатно ќе бидат слични со другите даватели на услуги.
Поголемата содржина на пропан во зима треба да го прилагоди притисокот на пареата при пониски температури на воздухот на оној на летниот гас, бидејќи пропанот има поголем притисок на пареа од бутанот на иста температура.
Пропан и бутан
Хемиски, пропанот и бутанот се многу слични. И двете се составени од молекули кои содржат само атоми на јаглерод и водород, но молекулата на бутан е малку поголема. Молекулата на пропан се состои од 3 јаглерод и 8 водородни атоми (C3H8), додека бутанот е C4H10.
| Претставување во моделот | ||
| формула | C3H8 | C4H10 |
| Густина на течен Гас на 20 ° C | 501,8 g/l | 574,2 g/l |
| пониска калориска вредност | 12,87 kWh/kg i | 12,70 kWh/kg i |
| Енталпија на согорување | -2217 kJ/mol 1 | -2874 kJ/mol 1 |
| Точка на топење | -188 ° С ii | -138,3 ° С iii |
| точка на вриење | -42 ° C ii | -0,5 ° С iii |
Табелата накратко ги сумира основните својства на обете супстанции. Густините ми беа убезно соопштени од Вестфален АГ. Објаснување за калориската вредност може да се најде на овие страници под „Која е калориската вредност?“.
Производството, понатамошните својства и другите употреби на двете супстанции не се дискутирани овде, бидејќи ова е опишано во Википедија и за пропан и за бутан.
За енергетска употреба на ТНГ, т.е. за возење, ТНГ треба да се запали. Затоа, прво ќе се разгледа согорувањето на пропан или бутан.
согорување
пропан
Следната хемиска реакција се јавува при согорување на пропанот:
Значи, ако сакате да согорите молекула на пропан, потребни ви се 5 молекули на кислород и ќе добиете три молекули на јаглерод диоксид и 4 молекули вода. Ако се претворат 1 мол пропан, т.е. 6,023 · 10 23 молекули, 2217 kJ енергија се ослободува за време на реакцијата, ако тоа се одвива под стандардни услови (25 ° C, 1013 hPa или 1013 mbar). Согорувањето природно не се одвива на собна температура, но на значително повисока температура. Како и да е, грешката при пресметување со стандардни големини е само мала, па затоа тука ќе се одречам од конверзија.
Во принцип, не е важно дали пресметувате со енталпија на реакција или директно ја користите калориската вредност од табелата - во секој случај, резултатот е дека кога ќе изгорите 1 кг пропан, 12,87 kWh (46,32 MJ) за управување со автомобил достапна е корисна енергија.
Бидејќи 1 mol пропан тежи 44 g, 1 kg содржи пропан
1000g: (44 g/mol) = 22,73 mol
Молекули на пропан. Бидејќи со согорувањето на 1 мол пропан произведува 3 мол јаглерод диоксид, се добива согорувањето од 22,73 мол пропан (1 кг)
3 х 22,73 мол = 68,18 мол
Јаглерод диоксид. Бидејќи 1 mol јаглерод диоксид тежи и 44 g, се добива согорување на 1 kg порпан
68,18 mol x 44 g/mol = 3000 g = 3 kg
Во однос на 1 kWh корисна енергија добивате:
3 kg CO2/kg: 12,87 kWh/kg = 0,233 kg CO2/kWh
Со цел да се добие 1 kWh или 3,6 MJ употреблива енергија за возење со согорување на пропан, се ослободуваат 233 g јаглерод диоксид.
Кога ќе изгори 1 литар течен пропан, густината од горната табела дава 1,505 кг јаглерод диоксид и 6,46 kWh енергија на 20 ° C.
бутан
Следната хемиска реакција се јавува кога гори бутан:
Значи, ако согорите една молекула бутан, потребни ви се 6,5 молекули кислород и добивате 4 молекули јаглерод диоксид и 5 молекули на вода. Ако на овој начин се претвори 1 мол бутан, т.е. 6,023 · 10 23 молекули, се ослободуваат 2874 kJ или 0,798 kWh топлинска енергија.
Кога ќе изгори 1 кг бутан, се добиваат вкупно 12,70 kWh или 3,53 MJ енергија употреблива за возење. Бидејќи согорувањето на 1 мол бутан произведува 4 мол јаглерод диоксид и 1 мол бутан тежи 58 g, пресметката за пропан резултира во:
1000 g: 58 g/mol = 17,24 mol бутан
17,24 мол · 4 = 68,96 мол СО2
68,96 mol CO2 44 g/mol = 3034 g CO2
3,034 kg CO2/kg: 12,7 kWh/kg = 0,239 kg CO2/kWh
Доколку енергијата потребна за возење се добие од бутан, се ослободуваат 239 g јаглерод диоксид на kWh употреблива енергија, т.е. не сосема 3% повеќе.
Кога ќе изгори 1 литар течен бутан, густината од горната табела дава 1,742 кг јаглерод диоксид и 7,29 kWh енергија на 20 ° C.
Споредба на пропан/бутан со бензин/дизел
| Јаглерод диоксид на кг гориво | 3.000 кг | 3,034 кг | 3,023 кг | 3,183 кг |
| Јаглерод диоксид на kWh | 0,233 кг | 0,239 кг | 0,266 кг | 0,270 кг |
| употреблива енергија по кг гориво | 12,87 kWh | 12,7 kWh | 11,38 kWh | 11,8 kWh |
| употреблива енергија на литар на 20 ° C | 6,46 kWh | 7,29 kWh | 8,5 kWh | 9,8 kWh |
| Емисии на јаглерод диоксид на литар (20 ° C) | 1,505 кг | 1,742 кг | 2,26 кг | 2,65 кг |
| Јаглерод диоксид на км кога се консумира од еквивалент на 6 литри дизел на 100 км | 137 гр | 141 гр | 156 гр | 159 гр |
Табелата ги сумира нумеричките вредности на горенаведените делови повторно накратко и ги споредува со вредностите за бензинот и дизелот, како што може приближно да се утврдат од двата статии на Википедија iv, v.
По површен поглед, бутанот се чини дека е многу поголем „убиец на климата“ од пропанот, бидејќи се произведува скоро 16% повеќе јаглерод диоксид на литар. Овој прв впечаток е погрешен, затоа што не возиме со „литри“, туку со енергија и бидејќи бутанот содржи и околу 13% повеќе енергија од пропанот, потрошувачката во литри со чист бутан е теоретски 13% помала отколку со Употреба на чист пропан.
За влијанието врз климата, не мора да се разгледува количината на јаглерод диоксид на литар гориво, туку количината на јаглерод диоксид произведена на kWh (или MJ), и тука бутанот, со околу 3% поголеми емисии на јаглерод диоксид, прави само нешто полошо од пропанот. Бензинот и дизелот се значително полоши тука. Сепак, можете исто така да видите дека енергетската содржина на еден литар дизел е значително поголема од онаа на еден литар бензин и дека сепак е значително поголема од онаа на пропан или бутан. Ова е една од причините зошто потрошувачката со дизел е толку мала и дека со ТНГ е релативно голема. Како и да е, емисиите на јаглерод диоксид со дизел се значително поголеми за секој километар отколку оние со ТНГ. Од еколошка гледна точка, малата потрошувачка (во литри) на дизел не носи никакви предности, како што покажува последната линија на табелата. Ако трчавте автомобил што троши 6 литри на 100 км со дизел со иста енергетска ефикасност со Попан, емисиите на јаглерод диоксид ќе се зголемат секој Километрите паѓаат од 159 g на 137 g.
ТНГ - мешавина од пропан и бутан
Автогасот (ТНГ) сега е мешавина од пропан и бутан што содржи повеќе бутан во лето отколку во зима. Вестфален-АГ специфицира состав од 40% пропан и 60% бутан во лето и 60% пропан и 40% бутан во зима за бензински пумпи што ги снабдува, а тоа е процент на маса, а не процент на волумен. Поради големата сличност помеѓу пропанот и бутанот, нема чудни ефекти на мешање, како што се оние што се јавуваат кога солта се раствора во вода. Повеќето својства на смесата одговараат на оние на одделните супстанции со соодветно пондерирање. Во продолжение, ова ќе се покаже со помош на пресметка на густина.
На 20 ° C густината на пропанот е 501,8 g/l, а онаа на бутанот е 574,2 g/l. Со сооднос на мешање од 40:60 пропан: бутан, густина од:
0,4 х 501,8 g/l + 0,6 x 574,2 g/l = 545,2 g/l
За зимската мешавина со 60% пропан, соодветно се добива:
0,6 х 501,8 g/L + 0,4 x 574,2 g/L = 530,8 g/L
Двете пресметани вредности се согласуваат точно со густините што Westубезно ми ги стави на располагање Westfalen-AG за двете мешавини на 20 ° C и со тоа ја докажуваат прифатливоста на оваа пресметка.
согорување
Кога гори ТНГ, се гори мешавина од пропан/бутан, поради што согорувањето во моторот на автомобилот може да се смета како согорување на одделните материи. Горенаведените бројки резултираат соодветно:
| Јаглерод диоксид на кг гориво | 3,020 кг | 3,014 кг | 3,023 кг | 3,183 кг |
| Јаглерод диоксид на kWh | 0,237 кг | 0,235 кг | 0,266 кг | 0,270 кг |
| употреблива енергија по кг гориво | 12,77 kWh | 12,80 kWh | 11,38 kWh | 11,8 kWh |
| употреблива енергија на литар на 20 ° C | 6,96 kWh | 6,79 kWh | 8,5 kWh | 9,8 kWh |
| Емисии на јаглерод диоксид на литар (20 ° C) | 1,65 кг | 1,60 кг | 2,26 кг | 2,65 кг |
| Јаглерод диоксид на км кога се консумира од еквивалент на 6 литри дизел на 100 км | 139,4 гр | 138,6 гр | 156 гр | 159 гр |
Може да се забележи дека летниот и зимскиот ТНГ тешко се разликуваат, но дека и двата доведуваат до значително помала емисија на јаглерод диоксид отколку бензинот, па дури и дизел, ако некој претпостави иста енергетска ефикасност, т.е. потрошена е иста количина kWh на 100 км. Пресметка со ист број литри би била погрешна, бидејќи еден литар ТНГ содржи многу помалку енергија од еден литар дизел.
Влијание на надворешната температура
Гласините
Во основа, сите мотори работат малку помалку ефикасно при пониски надворешни температури, односно предизвикуваат малку поголема потрошувачка отколку на повисоки температури. Ова се должи на фактот дека моторот ја достигнува својата оптимална ефикасност само на повисока работна температура и во зима е потребно подолго време за да се достигне оваа температура и затоа еден е на пат подолго време со физички и технички посиромашна ефикасност, т.е поголема потрошувачка. Се разбира, ова е особено важно кога возите на кратки растојанија. Ова не е единствената причина зошто треба да ги користите велосипедот или стапалата наместо автомобилот на кратки растојанија. Сепак, енергетската ефикасност на различни температури овде не треба да се разгледува понатаму. Наместо тоа, ќе се свртам кон промената на ТНГ на различни температури, бидејќи читате многу чудни работи за тоа на различни форуми.
Како и кај сите супстанции, освен водата, волуменот постојано се зголемува со зголемување на температурата и се намалува со намалување на температурата. Ова се однесува и на бензинот и дизелот, како и на ТНГ. Резултатот е дека при ниски температури добивате поголема количина гориво со секој литар отколку на повисоки температури, бидејќи секој литар е малку потежок - така што густината е зголемена. Значи, во зима добивате повеќе енергија за истите пари со ист обем и соодветно помалку во текот на летото. Наводно, овој ефект се претпоставува дека е толку голем со ТНГ што треба да се префрли на бензин во лето од финансиски причини - ова беше препорачано на некои форуми. На емисиите на јаглерод диоксид на километар не влијае влијанието на промената на густината, ниту на потрошувачката на енергија. Сепак, моето сопствено субјективно чувство ме тера да верувам во поголема потрошувачка на гас во лето (мерено во литри!). Детали за мојот експеримент за потрошувачка може да се најдат во „Заштеда на енергија со претворање во ТНГ?“ опишани и не треба да се повторуваат овде.
Благодарение на пријателската поддршка на Westfalen AG, која ни обезбеди маси за густина за летен и зимски LPG за температури помеѓу -30 ° C и +40 ° C, сега можеме да ја расветлиме оваа темница.
Зависност од температура на густината на ТНГ
Како што може да се види од дијаграмот, густината на ТНГ се намалува скоро рамномерно со зголемувањето на температурата, додека онаа на летниот ТНГ со 60% пропан е секогаш околу 12-16 g/l поголема. На иста температура, еден литар ТНГ тежи малку повеќе во лето отколку во зима. Сепак, бидејќи температурите се малку пониски кога се продава зимски ТНГ, секогаш добивате приближно иста маса на ТНГ во секоја сезона
Емисии на јаглерод диоксид на литар ТНГ на различни температури
Како што може да се види од дијаграмот за емисии на јаглерод диоксид, емисиите на јаглерод диоксид на литар ТНГ за летен ТНГ се секогаш 40 - 50 г на литар ТНГ повисоки отколку за зимскиот ТНГ, но дури и на -40 ° С не се ни приближува до вредностите на бензинот или дизел.
Енергетската содржина на ТНГ на различни температури
Енергетската содржина на еден литар летен ТНГ е околу 0,2 kWh поголема од онаа на зимскиот ТНГ на која било температура и се намалува со зголемувањето на температурата, како и густината и емисиите на јаглерод диоксид на литар. Потрошувачката треба да се зголемува со зголемувањето на температурата, бидејќи секој литар снабдува помалку енергија. Во исто време, сепак, секој литар произведува и помалку јаглерод диоксид, така што емисиите на јаглерод диоксид треба да останат постојани. Сепак, потрошувачката во литри, а со тоа и трошоците за гориво по километар се зголемуваат со зголемувањето на температурата, бидејќи секој литар обезбедува сè помала количина на енергија и на тој начин овозможува сè пократок опсег. Со секој степен на зголемување на температурата, губите околу 0,016 kWh или околу 0,2% енергија на литар поради зголемувањето на волуменот. Зголемување на температурата од 5 ° C доведува до околу 1% повисоки трошоци за гориво за истото гориво, 25 ° C повисоки температури доведуваат до околу 5% повисоки трошоци - само мал ефект во споредба со дополнителната потрошувачка како резултат на сега безбедно вклучената климатизација.
Резултат
Промената на густината на ТНГ со промена на температурата нема никакво влијание врз емисиите на јаглерод диоксид и само занемарливо мало влијание врз трошоците за гориво, претпоставувајќи споредлива енергетска ефикасност на моторот. И на двата фактори влијаат однесувањето на возењето и работата на системот за климатизација во лето во далеку поголема мера отколку од промената на густината. Во споредба со управувањето со возилото со Бенин или дизел, предностите и недостатоците на работењето со ТНГ во лето и зима се исти, бидејќи густината на бензинот и дизелот се менува на сличен начин со оној на ТНГ и во секој случај ефектот е само многу мал е.