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終結流言--夜間加油並不會比較划算

2007/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 410

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▓撰文:李正明

最近油價飆漲,國內的98號無鉛汽油有時漲到每公升30元,用車人都大喊「吃不消」。因此各種省油妙招也流傳於各大媒體或網站。其中一招是「在夜間加油會比白天加油更划算」,意思是白天天氣熱,油料體積膨漲,夜間油料冷卻,同樣的計量值,夜間較有利。根據這樣的說法,本文提出說明,其實並不是這樣。

在討論這個議題之前,先簡單瞭解一下加油站的儲油設備──地下油池(以下簡稱油池)。一般油池埋藏在地底下,容量大約在30,000~50,000公升之間,直徑約2.3~3.2公尺的臥式直桶型鋼製或FRP製的容器,最上緣距離地面至少1公尺深,槽體本身為了防止鏽蝕,除裝有陰極防蝕設備之外,外層更包裹了柏油麻布或PU、或FRP層層保護。四周還充填了清砂,甚至有的還用鋼筋混凝土結構做一個外槽予以保護。油池區地面則鋪設25~30公分厚、2,500~3,000psi的RC路面予以保護。

會影響加油站地下油池內油料溫度的變化假設原因包括:卸油管卸收的來油,會隨來油溫度變化;加油管、油氣回收管、通氣管,也會些微影響溫度(可忽略而不計);油池四周的土壤溫度;地下水的溫度;地面混凝土的熱傳導等。

油池不太容易因外界溫度改變而變化

在討論之前,先引述一個概念:「大地其實是一個巨大的恆溫器」,油池是存在於其中一個小熱力系統,油池四周的土壤及地下水都是恆溫器的界面,在發生擾動之後,又隨著時間與恆溫器原有狀況取得平衡。

在此概念下,先討論「來油溫度」。來油溫度高於油池原有存油,會將原存油料增溫,而自己卻被冷卻,反之亦然,最後達到平衡。但平衡後的混合油又與原油池存在環境的恆溫器之間又產生不平衡,這時候熱量在兩者之間傳導,最後又達到恆溫器原有的狀態,除此之外,在油池內的油氣空間,也會因溫度的改變而有汽油分子自液面逸出,再達平衡狀態時,飽和的油分子又會回落到液面,而達到液相與氣相的平衡。這觀念可以做一試算會清楚些:

假定油池內原有油料為V0=10,000公升,油溫t0=85℉

油車送來V1=15,000公升,油溫t1=95℉(35℃),卸完後油溫(t)是多少?

由於新、舊油是完全混合且達到平衡狀態,依據能量不減定律,釋出的能量與吸收的能量相同(Δh0=-Δh1),則:     

V0 *(t–t0)=-V1 *(t–t1)     

帶入數值,可求得t=91℉

所以卸完油後,油池存有91℉的油料共25,000公升,所有的狀況從這裡開始發展,包括:油氣空間氣、液相的平衡,大氣壓力的平衡,以及向油池四周土壤與地下水的平衡,最後接近原來的85~86℉。

另外,因為大氣溫度,尤其是暑熱夏天的白天,油池地面混凝土被曬熱,熱量由水泥地面傳到其下方的土壤,然後到達油池本體,想像中是有可能把油池油溫升高,這過程會使溫度升高多少?目前還沒有實驗或觀測數據可引據,但可以用數據來說明,油池不太容易因外界溫度改變而變化。

一般混凝土的熱傳導率為0.8kcal╱m.h.℃(意思是每升高1℃,在1小時內穿過1公尺厚的混凝土的熱量為0.8千卡),而土壤為它的三分之一或四分之一,視土壤潮濕程度而定,塑膠類則約為0.12~0.3 kcal╱m.h.℃,FRP則為0.032 kcal╱m.h.℃。(比較:鐵皮約為30kcal╱m.h.℃)

混凝土地面被曬熱,熱量有一部分為流動空氣吸收,另一部分仍然會傳到其下方土壤中,但因二者傳熱率相差很大,所以被土壤(約70~80公分)阻絕了一大部分,熱量傳達到油池頂部時,又被外部包覆的PU、FRP或柏油麻布阻擋,此種材料之傳熱率僅0.12~0.3kcal╱m.h.℃,而油池內頂部有一油氣空間,又可阻隔熱量入侵,如有入侵,也會透過氣液相的平衡予以吸收。由上敘述,可以得到一個結論:「油池外大氣溫度變化很大,其實油池內溫度變化很小。」由附圖之觀測數據可以得到證明。

這項觀測是選了臺北市汀州路師大路口的一處加油站實施的,時間是2007年7月17日0時至24時,當日為晴天、暑熱。在未進油而又有發油的情況下,做24小時正點的記錄。其油池油溫是抄錄油池自動量油器所顯示,而室外溫度則抄取放置於加油機旁收費亭上的溫度計而來。例如:當日室外最高溫為98.2℉(36.8℃),而池內溫度還是維持在85.8℉,當日室外最低溫為82.9℉(28.3℃),而池內溫度為85.6℉,略低0.2℉(0.11℃),此可視為計溫的誤差。

「熱漲冷縮」不會增減汽油的質量

由以上論述及數據,就物理學上的觀點來看,汽油的每升(降)1℉其單位體積會漲(縮)約0.0006倍(即溫度校正係數)。如在半夜加油40公升,油溫低0.1~0.2℉(平均0.15℉),相較於白天等量加油,可能會有如下的差異:

40,000cc * 0.15℉ * 0.0006╱℉=3.6cc

相對於所加的40公升(40,000cc)而言,多了十萬分之九而已。如果此車之耗油率為每公升10公里來算,3.6cc可行走約36公尺的距離。其實車子一起動,3.6cc就用完,因此應該沒有人會只為3.6cc的汽油在三更半夜開幾公里的車到加油站加油。其實一定體積油料的「熱漲冷縮」只是「密度」的改變,並不會增減汽油的「質量」。因為汽車動力的來源,是來自汽油質量轉換熱能所作的「功」。

另外,有媒體指出,「大白天加油100公升實際只有99.7公升,對使用者不利0.3公升」之說,其實這是錯誤報導。加油站加油機之計量器準確度在常溫下,依國家度量衡法,其法定誤差(器差)為正負千分之五以內,有些供油業者基於管理與公平起見,將之此器差調整在正負千分之三範圍以內。這是機械性能(精密度)的差誤,而不是溫度差誤,二者不能混為一談。(作者為臺灣中油公司高級顧問)


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