Το υγραέριο ως καύσιμο

Το υγραέριο χρησιμοποιεί­ται και για την κίνηση οχημάτων όχι μόνο για επι­βατικών IX αλλά και περονοφόρων ή άλλων παρόμοιων οχημάτων. Όπως ήδη αναφέραμε το υγραέριο είναι μίγμα προπανίου-βουτανίου. Το προπάνιο έχει σημείο βρασμού τους -42^oC για αυτό κι όταν απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα αεριοποιείται αμέσως κι αρκεί ένα απλό ακροφύσιο για να διοχετευτεί στο θάλαμο καύσης. Το βουτάνιο βράζει κοντά στους 0^οC, οπότε σε χαμηλότερες θερμοκρασίες εξατμίζεται και δεν αεριοποιείται. Για να έχει πρακτική εφαρμογή, το προπάνιο αναμιγνύεται σε μεγαλύτερη αναλογία σε σχέση με το βουτάνιο και αποθηκεύεται σε κυλινδρικές ή δακτυλιοειδής δεξαμενές σε πίεση 10-12 bar. Στα πρατήρια καυσίμων το υγραέριο αποθηκεύεται σε πίεση έως 24bar ώστε να μπορεί να ρέει και να γεμίζει τα ρεζερβουάρ των αυτοκινήτων.

 

Θερμογόνος δύναμη

Ένα κρίσιμο στοιχείο για την αξιολόγηση του υγραερίου ως καύσιμο είναι η τιμή της κατώτερης θερμογόνου δύναμης η οποία εκφράζει την ποσότητα ενέργειας που εκλύεται από την τέλεια καύση ενός κιλού καυσίμου. Η κατώτερη θερμογόνος δύναμη για το υγραέριο είναι 11.000 Kcal/kg ενώ στη βενζίνη είναι κοντά στα 10.500 Kcal/kg. Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται μεγαλύτερη κατανάλωση για να παραχθεί το ίδιο έργο. Θεωρητικά για το υγραέριο απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα κατά 35% για να παράγει το ίδιο έργο και στην πράξη η διαφορά αυτή κυμαίνεται από 10 έως 20% λόγω του ότι το υγραέριο απαιτεί περισσότερο αέρα για την πλήρη καύση του. Στο παρακάτω πινακάκι μπορούμε να συγκρίνουμε τη τιμή της θερμογόνου δύναμης για διαφορετικούς τύπους καυσίμου.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Στοιχειομετρικό μίγμα

Η στοιχειομετρική αναλογία καύσης του υγραερίου είναι 15,5:1 κατά βάρος, δηλαδή απαιτούνται 15,5 μέρη αέρα για την πλήρη καύση ενός μέρους καυσίμου. Η βενζίνη έχει στοιχειομετρική αναλογία 14,7 kg αέρα / kg καυσίμου ενώ το φυσικό αέριο που αποτελείται κυρίως από μεθάνιο 17,4 kg αέρα/ kg καυσίμου.

Όπως είπαμε το στοιχειομετρικό μίγμα καυσίμου-αέρα απαιτεί περισσότερο αέρα στην περίπτωση των αερίων καυσίμων, οπότε εντός του κάθε κυλίνδρου υπάρχουν λιγότερά γραμμάρια αερίου καυσίμου σε σχέση με την βενζίνη. Σε κάθε  θερμοδυναμικό κύκλο καταναλώνεται λιγότερο καύσιμο, ενώ η παραγόμενη ισχύς είναι μικρότερη , παρόλο που η θερμογόνος  δύναμη του αερίου καυσίμου είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τη βενζίνη. Η μείωση της ισχύος ενός κινητήρα που λειτουργεί με υγραέριο είναι περίπου 10% σε σχέση με την βενζίνη.

 

Βαθμός οκτανίου

Τα αέρια καύσιμα έχουν βαθμό οκτανίου μεγαλύτερο από την βενζίνη (>100) και επομένως  ο λόγος συμπίεσης μπορεί να είναι μεγαλύτερος. Αυτό θα οδηγούσε σε αύξηση της ισχύος του κινητήρα όμως ο λόγος συμπίεσης εξαρτάται από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του κινητήρα, τα οποία μπορούν να αλλάξουν μόνο αν γίνουν σημαντικές παρεμβάσεις στον κινητήρα.

Για να μειωθεί το φαινόμενο της προανάφλεξης (πειράκια) θα πρέπει να ρυθμιστεί κατάλληλα το μίγμα προπανίου και βουτανίου. Η βέλτιστη αναλογία για συνθήκες καλοκαιριού είναι 50% προπάνιο και 50% βουτάνιο. Όμως για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της εξάτμισης του βουτανίου τους χειμερινούς μήνες αυξάνεται η αναλογία προπανίου στο υγραέριο η οποία φτάνει στο 70% με το υπόλοιπο 30% να είναι βουτάνιο.