Determinazione del punto di congelamento di AVGAS e Jet Fuel
Per il sito web della Federal Aviation Administration (FAA), la benzina per aviazione, Avgas, è Il piombo, un metallo pesante tossico, è usato come agente antidetonante in Avgas sotto forma di piombo tetraetilico, TEL, (CH3CH2)4Pb. Il piombo viene disperso nell’atmosfera durante la combustione di Avgas., Con l’obiettivo di ridurre le emissioni di piombo, la FAA degli Stati Uniti e l’Agenzia per la protezione ambientale, EPA, stanno lavorando insieme per eliminare queste emissioni dagli aerei a motore a pistone a benzina. Qualificazione Avgas alternativa senza piombo può anche portare a cambiamenti nelle caratteristiche del punto di congelamento.
A temperature molto basse, i combustibili per l’aviazione svilupperanno cristalli di idrocarburi solidi. Il test del punto di congelamento per i combustibili per aviazione è stato sviluppato per determinare la temperatura alla quale questi cristalli scompaiono completamente., La prova del punto di congelamento è importante per i carburanti per aviazione poiché impedire il flusso di carburante può avere effetti catastrofici per gli aeromobili, come interferire con l’atomizzazione del carburante. In passato, gli esperti che hanno sviluppato le specifiche del carburante e i metodi di prova progettati per testare queste specifiche hanno determinato che in quota, il carburante utilizzato negli aerei a pistoni raramente ha sperimentato le basse temperature comunemente incontrate ad altitudini più elevate dagli aerei diesel a turbina., Tuttavia, i punti di congelamento Avgas possono essere influenzati negativamente a causa di alcuni componenti presenti negli Avgas odierni attraverso la miscelazione o la contaminazione.
Le temperature del punto di congelamento di Avgas sono solitamente intorno alla gamma di -100°C o più in basso mentre le specifiche del combustibile per jet richiedono un punto di congelamento massimo di -40°C (getto A) o -47°C (getto A-1). Infatti, la specifica per testare il punto di congelamento di Avgas, ASTM D910, richiede semplicemente la segnalazione della temperatura del punto di congelamento come ” report < -58 ° C se non vengono rilevati cristalli””, Abbiamo scoperto che il punto di congelamento di Avgas può essere influenzato dalla contaminazione o dall’aggiunta di aromatici, in particolare aromatici simmetrici.
Prima dello sviluppo dell’analizzatore automatico del punto di congelamento, come l’OptiFZP di PAC, raggiungere temperature molto basse era al massimo difficile e al minimo pericoloso quando si utilizzavano soluzioni di raffreddamento a ghiaccio secco / alcool. Ghiaccio secco / acetone, nafta di petrolio, metanolo o etanolo possono raffreddarsi solo a circa -69°C. Al di sotto di questa temperatura, deve essere usato azoto liquido., L’OptiFZP utilizza un refrigeratore Stirling, che opera sulla compressione ciclica e l’espansione dell’elio, il mezzo di trasferimento del calore. L’OptiFZP può raggiungere facilmente e rapidamente temperature inferiori a -100°C senza la necessità di refrigeratori esterni.
Ci sono alcuni casi in cui il punto di congelamento di Avgas è inferiore a -100°C. Ciò significa che la cristallizzazione non si verifica anche quando queste basse temperature sono raggiunte. Figura 1 mostra il grafico dal OptiFZP di uno di questi campioni Avga. In questo caso, non si sono formati cristalli anche
a -120°C.,
FIGURA 1:
Ciò che influenza significativamente il punto di congelamento Avgas sono componenti che variano significativamente dagli alchilati di petrolio utilizzati nelle miscele odierne. Un esempio è l’effetto sulla temperatura del punto di congelamento degli Avgas contaminati da carburante per jet. Un cliente ha avuto un problema reale con il carburante del jet che contaminava i suoi Avga. Al fine di determinare l’effetto della contaminazione del carburante jet sul punto di congelamento, il cliente ha dosato il suo Avgas con Jet A-1.
I risultati sono riportati nella Tabella 1. I risultati sono graficamente in FIGURA 2.
TABELLA 1.
FIGURA 2.,
Il grafico della FIGURA 2 mostra che con l’OptiFZP è possibile rilevare bassi livelli di carburante per jet che contamina Avgas perché lo strumento può andare a temperature molto basse e il sistema di rilevamento a due rivelatori raccoglie sia cristalli grandi che piccoli.
Gli aromatici simmetrici influenzano anche la cristallizzazione in Avgas. Per una soluzione contenente il 10% di benzene in Avgas, i piccoli cristalli iniziali sono stati rilevati dal rivelatore principale di un OptiFZP a -98,7°C e cristalli più grandi accumulati e sono stati rilevati dal rivelatore secondario a -104,9°C. Tuttavia, l’ultimo grande cristallo si è sciolto a -49.,0°C ma gli ultimi cristalli più piccoli si sono fusi a -39,0°C. Per il normale carburante per jet, la differenza tra formazione di cristalli e fusione di cristalli è di circa 5 o 6°C. Per cristalli grandi e fini, la differenza di temperatura di fusione può essere solo di pochi gradi o pochi decimi di gradi. FIGURA 3 mostra un grafico tipico punto di congelamento per jet fuel su un OptiFZP. La differenza tra la temperatura più fredda che si formano i cristalli e il punto di congelamento è di 6,4°C.,
Per Avgas, abbiamo scoperto che la differenza tra la forma dei cristalli di temperatura e la temperatura dell’ultimo cristallo si scioglie può essere maggiore di 60°C. La FIGURA 4 mostra il grafico del punto di cristallizzazione-fusione sull’OptiFZP per il 10% di benzene in Avgas. Ci aspettiamo questo stesso comportamento per qualsiasi aromatico simmetrico. Mentre ci muoviamo per trovare le sostituzioni per 100LL Avgas, le variazioni compositive di questi combustibili di aviazione possono causare i cambiamenti inattesi ai punti di congelamento preveduti., L’OptiFZP, utilizzando un sistema a due rivelatori e la capacità di raggiungere temperature super fredde senza la necessità di refrigeratori esterni, è adatto per studiare questo fenomeno.