FAQ по ГБО (+) / Паливо, ПММ та двигуни

Пора над этим вопросом поставить точку, потому, как показывают споры в топиках форума физику многие забыли давно и на долго.

Особо подчеркиваю, в данном FAQ речь идет о сжиженном газе и к заправкам сжатым газом (CNG или метан) отношения не имеет.
Несколько фактов, которые придётся принять на веру, либо озаботиться выяснением физических параметров самостоятельно:

1. Заправляемый в автомобиль газ есть смесь пропана и бутана, т.н. СПБТ - Смесь ПропаноБутановая Техническая, иногда СПБТ-А(автомобильная).
2. "Газ" - в данном случае понятие достаточно условное. В наш баллон заливают (задувают – это сленг) жидкость, заправка происходит при давлении от 12,5Атм (по правилам) до 15-16Атм у очень ярых заправщиков. После заправки давление в баллоне устанавливается в пределах 1,5-3Атм.
3. Физические свойства жидкостей: Жидкости меняют объем в зависимости от температуры, но не сжимаются, т.е. не изменяют объема в зависимости от давления.
4. Во время заправки исправная система ГБО от Газового клапана, до клапана в ВЗУ абсолютно герметична. Т.е. при заправке, поступивший в систему газ в жидкой фракции не может никуда деться. Заправка прекращается в случаях:
А) Срабатывает автоматика колонки.
Б) Заправку прекращает заправщик кнопкой.
В) Давление в баллоне уравнивается с давлением подачи жидкости.
5. СПБТ нам продают не в килограммах и не в тоннах, т.е. НЕ на вес, нам его продают в литрах, т.е. в единицах объема. При чем отпуск производится именно жидкости, а не паро/газообразной фракции, в заправочных колонках, для обеспечения подачи именно жидкой фазы предусмотрены специальные сепараторы, которые отделяют пузыри газа и возвращают их обратно в емкость хранения. Для контроля этого процесса на современных колонках предусмотрено специальное окошко, и если вы видите в нем пузырьки – значит, на этой колонке не работает сепаратор и вас жестоко обманывают.
6. Литр - единица измерения объема 1 литр равен ровно 1 кубическому дециметру: 1 л = 1 дм^2 = 0,001 м^2;
7. вам придётся поверить мне на слово, что в 40Л баллон вы при всем желании, не сможете влить жидкости более 40 +-250мЛ, и то с учетом горловины, кто не верит - проверяйте самостоятельно.

«Залили больше чем заправочная емкость», такие утверждения очень часто встречаются на форуме, при этом стоит отметить объективность наполнения бензинового бака больше его номинальной емкости из-за различных объективных причин, в первую очередь, некоторая емкость бензина не попадает в бак и «хранится» в заливной горловине, это несколько литров топлива. По утверждению некоторых производителей физическая емкость бензобаков может превышать номинальную, для учета теплового расширения бензина. Т.е. налить бензина более ожидаемого – вполне возможно. Но даже в этом случае, человек, который несколько раз заправлялся «под горлышко» и выезжал топливо «до лампочки» как минимум с точностью до полулитра знает сколько топлива ему должно влиться в бак.
С газом все выглядит несколько иначе, даже зная заправленный объем, расход и ориентировочный остаток нас очень часто поражают цифры при очередной заправке, которые никак не складываются с нашей «арифметикой», но слова заправщика о зверском давлении в колонке и его убедительное лицо, а так же невозможность проверить правильность работы газовой колонки действуют на нас так убедительно, что мы смиряемся и мирно уезжаем. Все ли так радужно? И на сколько стоит доверять словам заправщика о том, что при «таком» давлении колонка реально накачает на несколько литров бОльше, а трубку заправочной магистрали легко умещается пол литра газа? Итого заправщик «легко» заправляет нам в 42Л баллон 43.5л топлива. Кому или чему верить?
В качестве примера я рассмотрю ~~сферического коня в вакууме~~ идеальный случай:
Емкость баллона = 42Л
Газ закончился и баллон пуст.
Заправочная магистраль – медная трубка 8мм, толщина стенки 0,7мм, длина магистрали 1,5М.
Начну пожалуй с заправочной магистрали, что бы она «под ногами не болталась».
Рассчитаем объем цилиндра:
V=пR^2*h, где
R=8-2*0,7=6,6мм=0,066Дм;
h=1,5M=15Дм;
V=3,14159*0,066^2*15=0,2052714906Л
Во-первых до полулитра как-то не дотягивает, но это далеко не все. Вся «беда» в том, что заправочная магистраль с обоих сторон заперта клапанами, один – обратный клапан «дует» только в одну сторону – в сторону баллона и расположен в мультиклапане, в горловине вашего балона. Другой – запорный, расположен в ВЗУ и опять же открывается только в одну сторону, под давлением заправляемой жидкости, проверить этот факт очень легко – достаточно перед заправкой ткунть в шарик запорного клапана ВЗУ каким-нибудь штырем типа большой отвертки. Обязательно оденьте перчатки – из клапана под давлением попрет жидкий газ, при попадании на кожу – может вызвать термический ожег! Т.о. эти 200мл газа, в период между заправками заперты в заправочной магистрали и никуда не деваются, соответственно учитывать эту «заправочную емкость» в объеме текущей заправки нельзя!
Теперь перейдем к процессу заполнения баллона.
В качестве начального условия я сказал, что «баллон пуст», но это не совсем так, в баллоне находятся концентрированные пары пропано-бутановой смеси. При заправке баллона колонка может давать различное давленние, от 9Атм, до максимальных 15-16Атм, 15-16Атм - как раз то давление, при котором паровая фаза переходит в жидкое состояние, ( в ходе интересной дискуссии. меня в этом убедили камрады shurken и особенно PavelGA, за что им отдельная благодарность

). Исходя из этого при высоких давлениях, при обычных температурах баллон может быть наполнен на свою полную номинальную емкость, т.е. в баллон 42Л может быть задавлено практически 42Л газа, но не более того, потому, что в газ в баллоне находится в сжиженном состоянии, а жидкости не сжимаются.

При использовании материалов данного FAQ - ссылка на первоисточник обязательна.