Freezing Point Determination of AVGAS and Jet Fuel
volgens de website van de Federal Aviation Administration (FAA) is Aviation Gasoline, Avgas, de laatst overgebleven loodhoudende transportbrandstof. Lood, een giftig zwaar metaal, wordt gebruikt als antiklopmiddel in Avgas in de vorm van tetraethyllood, TEL (CH3CH2)4Pb. Lood wordt tijdens de verbranding van Avgas in de atmosfeer gedispergeerd., Met het doel om de loodemissies te verminderen, werken de Amerikaanse FAA en Environmental Protection Agency, EPA, samen om deze emissies van benzine-zuigermotoren te elimineren. Het kwalificeren van loodvrije alternatieve Avgas kan ook leiden tot veranderingen in de kenmerken van het vriespunt.
bij zeer lage temperaturen zullen vliegtuigbrandstoffen vaste koolwaterstofkristallen ontwikkelen. De vriespunt-test voor vliegtuigbrandstoffen werd ontwikkeld om de temperatuur te bepalen waarbij deze kristallen volledig verdwijnen., De vriespunt-test is belangrijk voor vliegtuigbrandstoffen, omdat het belemmeren van de brandstofstroom catastrofale gevolgen kan hebben voor vliegtuigen, zoals het verstoren van de verstuiving van de brandstof. In het verleden hebben de deskundigen die brandstofspecificaties en de testmethoden ontwikkelden om deze specificaties te testen vastgesteld dat de brandstof die in zuigervliegtuigen wordt gebruikt, op hoogte zelden de lage temperaturen ondervond die op hogere hoogtes worden ondervonden door dieselvliegtuigen met turbinemotoren., Echter, avgas vriespunten kunnen negatief worden beïnvloed als gevolg van bepaalde componenten gevonden in de huidige Avgas hetzij door het mengen of door verontreiniging.
Avgas vriespunt temperaturen liggen meestal rond de -100°C bereik of lager, terwijl jet brandstof specificaties vereisen een vriespunt maximum van -40°C (Jet A) of -47°C (Jet A-1). In feite vereist de specificatie voor het testen van het vriespunt van Avgas, ASTM D910, alleen dat de temperatuur van het vriespunt wordt gerapporteerd als “report < -58°C als er geen kristallen worden gedetecteerd”., We vonden dat het vriespunt van Avgas kan worden beïnvloed door verontreiniging of door toevoeging van aromaten, vooral symmetrische aromaten.
vóór de ontwikkeling van de geautomatiseerde vriespunt-analysator, zoals de OptiFZP door PAC, was het bereiken van zeer lage temperaturen op zijn best en op zijn minst moeilijk en gevaarlijk bij het gebruik van droogijs/alcoholkoelmiddeloplossingen. Droogijs / aceton, petroleumnafta, methanol of ethanol kunnen slechts afkoelen tot ongeveer -69°C. Onder deze temperatuur moet vloeibare stikstof worden gebruikt., De OptiFZP maakt gebruik van een Stirling chiller, die werkt op de cyclische compressie en expansie van helium, het warmteoverdrachtmedium. De OptiFZP kan gemakkelijk en snel temperaturen bereiken onder -100°C zonder de noodzaak van externe chillers.
Er zijn gevallen waarin het vriespunt van Avgas lager is dan -100°C. Dit betekent dat kristallisatie niet optreedt, zelfs niet wanneer deze lage temperaturen worden bereikt. Figuur 1 toont de grafiek van de OptiFZP van een van deze avgas-monsters. In dit geval werden zelfs geen kristallen gevormd bij -120°C.,
figuur 1:
wat het avgas-vriespunt zinvol beïnvloedt, zijn componenten die aanzienlijk verschillen van de petroleumalkylaten die in mengsels van vandaag worden gebruikt. Een voorbeeld is het effect op de vriespunt temperatuur van Avgas verontreinigd met vliegtuigbrandstof. Een klant had een echt probleem met vliegtuigbrandstof die zijn Avgas vervuilde. Om het effect van de verontreiniging van de vliegtuigbrandstof op het vriespunt te bepalen, heeft de klant zijn Avgas gedoseerd met Jet A-1.
de resultaten zijn weergegeven in Tabel 1. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 2.
tabel 1.
figuur 2.,
de grafiek in Figuur 2 laat zien dat lage niveaus van vliegtuigbrandstof die Avgas verontreinigt, kunnen worden gedetecteerd met de OptiFZP omdat het instrument zeer lage temperaturen kan bereiken en het detectiesysteem met twee detectoren zowel grote als kleine kristallen opneemt.
symmetrische aromaten beïnvloeden ook de kristallisatie in Avgas. Voor een oplossing die 10% benzeen bevat in Avgas, werden de eerste kleine kristallen gedetecteerd door de hoofddetector van een OptiFZP bij -98,7°C en grotere kristallen Opgebouwd en werden gedetecteerd door de secundaire detector bij -104,9°C. Het Laatste grote kristal smolt echter bij -49.,0°C maar de laatste kleinere kristallen smolten bij -39,0°C. Voor normale vliegtuigbrandstof is het verschil tussen kristalvorming en kristalsmelting ongeveer 5 of 6°C. voor grote en fijne kristallen kan het smelttemperatuurverschil slechts een paar graden of een paar tienden graden zijn. Figuur 3 toont een typische vriespunt grafiek voor vliegtuigbrandstof op een OptiFZP. Het verschil tussen de koudste temperatuur waarbij kristallen worden gevormd en het vriespunt is 6,4°C.,
voor Avgas hebben we vastgesteld dat het verschil tussen de vorm van de temperatuurkristallen en de temperatuur van het laatste kristalsmeltpunt groter kan zijn dan 60°C. figuur 4 toont de grafiek van het kristallisatie-smeltpunt van de OptiFZP voor 10% benzeen in Avgas. We verwachten hetzelfde gedrag voor elke symmetrische aromatische. Als we op zoek gaan naar vervangingen voor 100LL Avgas, kunnen de samenstellingsvariaties van deze vliegtuigbrandstoffen onverwachte veranderingen in verwachte vriespunten veroorzaken., De OptiFZP, met behulp van een twee-detector systeem en de mogelijkheid om super koude temperaturen te bereiken zonder de noodzaak van externe chillers, is zeer geschikt om dit fenomeen te bestuderen.