από tasos1 » Σάβ 18 Αύγ, 2012 17:38
Τι είναι το υγραέριο και πως παράγεται
Το υγραέριο ή καλύτερα ΥΑΠ (υγροποιημένο αέριο πετρελαίου) ή αγγλικά LPG (Liquefied Petroleum Gas), είναι ένα μίγμα υδρογονανθράκων, από τους όποιους οι πιο γνωστοί είναι το βουτάνιο και το προπάνιο. Πρόκειται για αέρια υποπροϊόντα της διύλισης του πετρελαίου, απαραίτητης για να βγουν τα κανονικά καύσιμα.
Υπάρχουν επίσης σε μικρές ποσότητες στα σημεία όπου από γεωτρήσεις αναβρύζουν φυσικά αέρια. Τα αέρια αυτά έχουν στην κανονική τους μορφή μικρή θερμογόνο δύναμη (Ικανότητα παραγωγής θερμικής ενέργειας ανά μονάδα βάρους ή ανά μονάδα όγκου, που εκφράζεται συνήθως σε Kcal/m3 ή Kcal/kg). Έτσι τα υγροποιούν με πίεση και πετυχαίνουν αυξημένη θερμογόνο δύναμη στην μονάδα του όγκου και μειωμένα έξοδα μεταφοράς και αποθήκευσης.
Σε θερμοκρασία 20°C χρειάζεται πίεση 8 bar για να υγροποιηθεί το προπάνιο και 1.5 bar για το βουτάνιο. Είναι λοιπόν αρκετά εύκολο και οικονομικό, να τοποθετηθεί το ΥΑΠ σε μπουκάλες, δοχεία και δεξαμενές υπό πίεση και να μεταφερθεί και να αποθηκευτεί, μ' αυτή τη μέθοδο. Το ΥΑΠ έχει θερμογόνο δύναμη περίπου 11000 Kcal/kg ενώ π.χ. η βενζίνη έχει περίπου 10.500 Kcal/kg. Έχει ειδικό βάρος 0,568 kg It, ενώ η βενζίνη έχει 0,768 kg/It. Αποτελείται πάντοτε από μίγμα προπανίου - βουτανίου. Στα όρια που κυμαίνονται οι αναλογίες αυτές, καθορίζονται νομοθετικά σε κάθε κράτος. Για να γίνει οποιαδήποτε καύση του ΥΑΠ, πρέπει το υγρό να ατμοποιηθεί και μετά να φθάσει μέχρι τον καυστήρα μόνο με την πίεση των ατμών του. Σε κανονικές θερμοκρασίες δεν υπάρχει πρόβλημα. Το Βουτάνιο όμως, κάτω από +0,5°C δεν έχει αρκετή πίεση ατμών, ενώ το προπάνιο αντέχει μέχρι τους -40°C. Έτσι το χειμώνα, η αναλογία προπανίου στο μίγμα αυξάνει. Έτσι ευκολύνονται οι εκκινήσεις στην καύση.
ΥΑΠ και κινητήρας OTTO
Με βάση τις παραπάνω ιδιότητες βγαίνει το συμπέρασμα ότι εφόσον το ΥΑΠ είναι ελαφρύτερο από τη βενζίνη, η κατανάλωση σε λίτρα ΥΑΠ θα είναι πολύ μεγαλύτερη (35% περίπου) από την κατανάλωση βενζίνης γιατί ο κινητήρας, για να αποδώσει το ίδιο έργο, χρειάζεται τις ίδιες Kcal που περιέχονται στο βάρος του καυσίμου. Βέβαια στην πρακτική αυτή η υπερκατανάλωση θα είναι πολύ πιο χαμηλή. Και ορίστε γιατί: Ένας κλασικός κινητήρας αναρροφάει μέσα από το καρμπιρατέρ του δύο ρευστά: ένα αέριο (αέρας) και ένα υγρό (βενζίνη). Οι πυκνότητές τους και οι νόμοι που καθορίζουν τη ροή τους είναι διαφορετικά, (π.χ. ο αέρας είναι συμπιεστός και η βενζίνη δεν είναι). Είναι λοιπόν προφανές, ότι και αν οι σχετικές παροχές τους για τέλεια καύση σε ορισμένες συνθήκες στροφών και ανοίγματος πεταλούδας είναι εντάξει, δεν μπορεί η σχέση αυτή να παραμένει σταθερή σε κάθε συνδυασμό στροφών και θέσης της πεταλούδας. Το καρμπιρατέρ έχει ακριβώς αυτό το ρόλο, δηλαδή να εξασφαλίζει σταθερότητα στη σχέση ανάμεσα στις δύο παροχές σε όλες τις συνθήκες. Παρ' όλα αυτά, το μίγμα που δίνει το καρμπιρατέρ δε φθάνει σε όλους τους κυλίνδρους το ίδιο. Ένας από τους λόγους είναι π.χ. ότι ένα τμήμα των ατμών της βενζίνης συμπυκνώνεται στα τοιχώματα των σωληνώσεων εισαγωγής και των κυλίνδρων. Ένας άλλος λόγος είναι ότι τα σταγονίδια της βενζίνης είναι πιο βαριά από τα μόρια του αέρα και έτσι παρουσιάζουν μεγαλύτερη αδράνεια στις μεταβολές της αναρρόφησης. Γι’ αυτό όλα τα καρμπιρατέρ έχουν αντλία επιτάχυνσης που ρίχνει βενζίνη μέσα στους κυλίνδρους όταν πατήσουμε το γκάζι απότομα.
sx1.jpg
Γυρίζοντας τώρα στο μίγμα αέρας - ΥΑΠ, βλέπουμε ότι τα δύο ρευστά έχουν τις ίδιες πυκνότητες περίπου. Έτσι το μίγμα θα είναι πιο ομογενές, και η αναλογία πιο σταθερή και πιο ακριβής. Δεν χρειάζεται λοιπόν να αντισταθμίσουμε τη συμπύκνωση της βενζίνης στους αγωγούς και η κατανομή στους κυλίνδρους θα είναι πιο ομοιόμορφη. Εξάλλου, επειδή το μίγμα είναι από μόνο του αέριο, καίγεται καλύτερα, γρηγορότερα και πιο τέλεια από το μίγμα αέρας - βενζίνη. Γι’ αυτό το λόγο η καύση του ΥΑΠ αφήνει πολύ μικρότερα κατάλοιπα από τη βενζίνη και προκαλεί πολύ λιγότερη μόλυνση. Έτσι λοιπόν σε σχέση με τη βενζίνη η ποσότητα του οξειδίου του άνθρακα είναι μειωμένη κατά 90%, οι άκαυστοι υδρογονάνθρακες κατά 50%, και οι περιεκτικότητες σε μόλυβδο και θείο μηδενικές. Τέλος, επειδή γίνεται καλύτερη καύση του μίγματος, η θερμογόνος δύναμή του κατ' όγκον είναι μεγαλύτερη, κι έτσι η υπερκατανάλωση σε λίτρα από 35% πέφτει στα 15%. Από την άλλη μεριά το ΥΑΠ επειδή δεν συμπυκνώνεται και επανεξατμίζεται στις σωληνώσεις εισαγωγής, δεν κρυώνει και μπαίνει θερμό στους κυλίνδρους. Αυτό σημαίνει λιγότερη μάζα ΥΑΠ στους κυλίνδρους λόγω διαστολής και συνεπώς λιγότερες θερμίδες, λιγότερη ισχύς (περί τα 5%) αλλά και πιο ομαλή λειτουργία. Πράγματι, ξένοι συνάδελφοι που δοκίμασαν στο δρόμο αυτοκίνητα εξοπλισμένα με ΥΑΠ βρήκαν ισχύ μειωμένη κατά 3-6%, κατανάλωση σε λίτρα αυξημένη από 5-20% και τις στροφές της μέγιστης ροπής μειωμένες κατά 500 σ.α.λ.