Таблица 1 – Низшая теплота сгорания

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
СТБ 1572-2005
Топлива авиационные
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ
СГОРАНИЯ
Палівы авіяцыйныя
МЕТАД ВЫЗНАЧЭННЯ НIЖЭЙШАЙ ЦЕПЛЫНI
ЗГАРАННЯ
(ASTM D 4529-01, IDT)
БЗ 9-2005
Издание официальное
Госстандарт
Минск
СТБ 1572-2005
УДК 665.733.3.035.3(083.74)(476)
МКС 75.160
КП 03
IDT
Ключевые слова: нефтепродукты, топлива авиационные, низшая теплота сгорания, метод определения
Предисловие
Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в
области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь
«О техническом нормировании и стандартизации».
1 РАЗРАБОТАН научно-производственным республиканским унитарным предприятием «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации (БелГИСС)»
ВНЕСЕН отделом стандартизации Госстандарта Республики Беларусь
2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госстандарта Республики Беларусь
от 30 сентября 2005 г. № 43
3 Настоящий стандарт идентичен стандарту Американского общества по испытаниям и материалам
ASTM D 4529-01 «Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels»
(AСTM Д 4529-01 «Cтандартный метод определения низшей теплоты сгорания авиационных топлив»).
ASTM D 4529-01 разработан Комитетом ASTM D02 по нефтепродуктам и смазочным материалам,
прямую ответственность за него несет подкомитет D02.05 по нефти, коксу и углеродным материалам.
В настоящий стандарт внесено редакционное изменение: наименование настоящего стандарта
изменено относительно наименования стандарта ASTM D с целью применения обобщающего понятия
в наименовании стандарта.
Перевод с английского языка (en).
Официальный экземпляр стандарта, на основе которого подготовлен настоящий государственный
стандарт, имеется в БелГИСС
Степень соответствия – идентичная (IDT)
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Настоящий стандарт не может быть тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта
Республики Беларусь
Издан на русском языке
II
СТБ 1572-2005
Введение
Настоящий стандарт распространяется на метод определения низшей теплоты сгорания авиационных топлив при постоянном давлении путем расчета на основании определенных значений плотности,
содержания серы и анилиновой точки.
Используемый в настоящем стандарте термин «низшая теплота сгорания» является синонимом
терминов «чистая теплота сгорания» и «удельная энергия».
III
СТБ 1572-2005
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Топлива авиационные
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИЗШЕЙ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ
Палiвы авiяцыйныя
МЕТАД ВЫЗНАЧЭННЯ НIЖЭЙШАЙ ЦЕПЛЫНI ЗГАРАННЯ
Aviation Fuels.
Method for Estimation of Net Heat of Combustion
Дата введения 2006-04-01
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт распространяется на метод определения низшей теплоты сгорания при
постоянном давлении, которая выражается в единицах СИ: мегаджоулях на килограмм.
1.2 Данный метод является расчетным и применяется только для жидких углеводородных топлив,
полученных при переработке сырой нефти и соответствующих требованиям технических условий на
авиационный бензин, авиационное топливо для турбинных и реактивных двигателей с ограниченным
температурным интервалом кипения, а также смеси, указанные в примечании 1.
Примечание 1 – Оценку низшей теплоты сгорания углеводородного топлива по его температуре анилиновой
точки и плотности можно проводить только для топлив определенных классов, для которых зависимость
между указанными показателями была установлена при выполнении экспериментальных измерений с
использованием репрезентативных проб топлива этого класса. Однако для отдельных видов топлив таких
классов существует вероятность появления большой погрешности при оценке теплоты сгорания. Топливо
JP-8, хотя экспериментально не проверялось, имеет свойства, аналогичные свойствам топлив JP-5 и Jet A,
и может быть отнесено к этому же классу. Классы топлив, используемые для установления корреляции,
применяемой в данном методе, приведены ниже.
Топливо
Авиационные бензины:
Сорта 80, 82, 100/130 и 115/145
Авиационные турбинные топлива:
JP-4, Avtag/FSll
Технические условия
Технические условия D 910
Технические условия D 6227
DEF STAN 91-90
NATO Code F-18
MIL-DTL-5624
DEF STAN 91-88
NATO Code F-40
JP-5, Avcat/FSll
MIL-DTL-5624
DEF STAN 91-86
NATO Code F-44
JP-8, Avtur/FSll
MIL-DTL-83133
DEF STAN 91-87
NATO Code F-34
Jet A, Jet A-1, Avtur
Технические условия D 1655
DEF STAN 91-91
NATO Code F-35
1.3 Низшую теплоту сгорания можно также определить по методу, приведенному в ASTM D 1405.
Метод ASTM D 1405 предусматривает выполнение вычислений по одной из формул, в зависимости
от вида топлива, с точностью, эквивалентной точности метода настоящего стандарта.
1.4 Значения, выраженные в единицах СИ, считают стандартными.
1.5 Целью настоящего стандарта не является рассмотрение всех проблем безопасности, связанных
с его применением. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за соблюдение
техники безопасности, охрану здоровья и определяет необходимость использования регулирующих
ограничений до его применения.
Издание официальное
1
СТБ 1572-2005
2 Нормативные ссылки
2.1 Стандарты ASTM:
ASTM D 129 Метод определения серы в нефтепродуктах (метод испытания в бомбе)1
ASTM D 240 Метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив в калориметрической бомбе1
ASTM D 611 Метод определения анилиновой точки и смешанной анилиновой точки нефтепродуктов и
углеводородных растворителей1
ASTM D 910 Бензины авиационные. Технические условия 1
ASTM D 941 Метод определения плотности и относительной плотности (удельного веса) жидкостей бикапиллярным пикнометром Липкина1
ASTM D 1217 Метод определения плотности и относительной плотности (удельного веса) жидкостей пикнометром Бингхэма1
ASTM D 1250 Руководство по применению таблиц измерения параметров нефти и нефтепродуктов1
ASTM D 1266 Метод определения серы в нефтепродуктах (ламповый метод)1
ASTM D 1298 Метод определения плотности, относительной плотности (удельного веса) или
плотности в градусах API сырой нефти и сжиженных нефтепродуктов ареометром2
ASTM D 1405 Метод определения низшей теплоты сгорания авиационных топлив1
ASTM D 1655 Авиационные топлива для турбореактивных двигателей. Технические условия1
ASTM D 2622 Метод определения содержания серы в нефти и нефтепродуктах с помощью
волновой дисперсионной рентгеновской флуоресцентной спектрометрии
ASTM D 3120 Метод определения очень малых количеств серы в легких жидких углеводородах
окислительной микрокулонометрией1
ASTM D 4052 Метод определения плотности и относительной плотности жидкостей с применением
цифрового плотномера2
ASTM D 4294 Метод определения содержания серы в нефти и нефтепродуктах энергодисперсионной рентгеноспектральной флуоресценцией2
ASTM D 4809 Метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив в калориметрической бомбе (точный метод)2
ASTM D 5453 Метод определения общего содержания серы в легких углеводородах, моторных
топливах и нефти ультрафиолетовой флуоресценцией3
ASTM D 6227 Неэтилированный авиационный бензин сорта 82. Технические условия3
2.2 Стандарты на продукцию оборонного значения4:
MIL-DTL-5624 Авиационные турбинные топлива сорта JP-4, JP-5 и JP-5/JP-8 ST
MIL-DTL-83133 Авиационные турбинные топлива типа керосина NATO F-34 (JP-8), NATO F-35 и
JP-8 + 100
2.3 Стандарты управления стандартизации Министерства обороны5:
DEF STAN 91-86 Авиационное турбинное топливо типа высококипящего керосина с ингибитором
обледенения топливной системы
DEF STAN 91-87 Авиационное турбинное топливо типа керосинов с ингибитором обледенения
топливной системы
DEF STAN 91-88 Авиационное топливо для турбореактивных двигателей типа керосина широкой
фракции с ингибитором обледенения топливной системы
DEF STAN 91-90 Авиационный бензин
DEF STAN 91-91 Авиационное турбинное топливо типа керосина Jet A-1
2.4 Кодексы НАТО5:
F-18 Авиационный бензин
F-34 Авиационное турбинное топливо сорта JP-8
F-35 Авиационное турбинное топливо типа Jet A
F-40 Авиационное турбинное топливо сорта JP-4
F-44 Авиационное турбинное топливо сорта JP-5
1
Ежегодный
2
Ежегодный
3
Ежегодный
4
сборник стандартов ASTM, том 05.01.
сборник стандартов ASTM, том 05.02.
сборник стандартов ASTM, том 05.03.
Можно получить в едином центре поставок нефтепродуктов Министерства обороны, 700 Robbins Ave.,
Building
4D, Philadelphia, PA 19111-5098.
5
Можно получить в Управлении стандартизации Stan Ops 1, Room 1138, Kentigem House, 65, Brown Street,
Glasgow, G2 8EX, U.K.
2
СТБ 1572-2005
3 Сущность метода
3.1 Анилиновую точку, плотность и содержание серы в пробе определяют, используя соответствующие методы испытаний, а низшую теплоту сгорания вычисляют, используя значения, полученные
после проведения испытаний с учетом установленных корреляций6, 7, 8.
4 Значение и применение метода
4.1 Настоящий метод используется в случаях, когда экспериментальное определение теплоты
сгорания недоступно и является очень трудоемким, а также в том случае, когда оценка теплоты
сгорания по настоящему методу считается достаточной. Настоящий метод не должен заменять
экспериментальные методы определения теплоты сгорания (примечание 2).
Примечание 2 – Методы экспериментального определения высшей и низшей теплоты сгорания приведены в
ASTM D 240 и ASTM D 4809.
4.2 Низшая теплота сгорания является эксплуатационной характеристикой всех авиационных
топлив. Выхлопы авиационных двигателей содержат несконденсированные водяные пары, поэтому
для определения низшей теплоты сгорания значение энергии, затраченной на испарение воды, должно
быть вычтено из значения высшей теплоты сгорания. Для воздушного судна с высокими летнотехническими характеристиками, имеющего ограничения по массе, величина низшей теплоты сгорания
на единицу массы и масса загружаемого топлива определяют безопасность данного судна. Надлежащая работа авиационного двигателя также зависит от значения низшей теплоты сгорания на
единицу объема потребляемого топлива, которое должно быть минимальным.
4.3 Поскольку теплота сгорания углеводородных топливных смесей является медленно изменяющейся функцией физических свойств смесей, теплота сгорания смесей часто может быть определена достаточно точно на основании значений плотности и температуры анилиновой точки, определенных без использования сложной аппаратуры, необходимой для калориметрии.
4.4 Эмпирическое квадратное уравнение определения низшей теплоты сгорания топлива, не содержащего серу, было выведено методом наименьших квадратов с использованием результатов точных
измерений, проведенных для проб топлив, большинство из которых соответствовало требованиям
технических условий, указанных в примечании 1, и которые были выбраны таким образом, чтобы охватить весь диапазон значений их свойств. Топлива, не соответствующие требованиям технических
условий, были выбраны для того, чтобы расширить диапазон значений плотности и температуры анилиновой точки выше и ниже предельных значений, указанных в технических условиях, с целью исключения
концевых эффектов. Поправка на серу была вычислена методом наименьших квадратов при одновременном регрессионном анализе топлив, содержащих серу, из числа испытываемых видов топлив.
5 Проведение испытаний
5.1 Температуру анилиновой точки пробы определяют с точностью до 0,05 оС по методу, приведенному в ASTM D 611.
5.2 Плотность определяют при температуре пробы 15 оС с точностью до 0,5 кг/м3 по методам,
приведенным в ASTM D 941, ASTM D 1217, ASTM D 1298, ASTM D 4052, или руководствуясь ASTM D 1250.
5.3 Содержание серы в пробе определяют с точностью до 0,02 % (мас.) по методам, приведенным
в ASTM D 129, ASTM D 1266, ASTM D 2622, ASTM D 3120, ASTM D 4294, ASTM D 5453.
6
Amstrong, G.T., Fano, L., Jessup, R.S., Maraatz, S., Mears, T.W., Walker, J.A., Net Heat of Combustion and
Other Properties of Kerosine and Related Fuels (Низшая теплота сгорания и другие свойства керосина и аналогичных
топлив), Journal of Chemical and Engineering Data (Журнал химических и инженерных данных) Национального
института стандартизации и технологий, Washington, DC, Vol. 7, No.1, January, 1962.
7
Cogliance, J.A., and Jessup, R.S., Relation Between Net Heat of Combustion and Aniline-Gravity Product of
Aircraft Fuels (Зависимость низшей теплоты сгорания от анилиновой точки и плотности авиационных топлив)
ASTM Bulletin, ASTBA, No 201, October 1954, p. 55 (TP 217), также в отчете Национального института стандартизации и технологий Armstrong, G.T. Jessup, R.S., and Mears, T.W., Net Heat of Combustion of Aviation Gasoline and
its Correlation with Other Properties (Низшая теплота сгорания авиационного бензина и ее корреляция с другими
свойствами), Journal of Chemical and Engineering Data (Журнал химических и инженерных данных), Vol. 3, 1958,
pp. 2 – 28.
8
Nuttall, R.L., and Armstrong, G.T., Estimation of Net Enthalpies of Some Aviation Fuels Expressed in the International system of Units (SI) (Оценка энтальпии некоторых авиационных топлив в международной системе единиц
(СИ)NIST Technical Note 937, April 1977.
3
СТБ 1572-2005
6 Расчеты
6.1 Низшую теплоту сгорания вычисляют, используя метод А или В.
6.1.1 Метод А (по формуле)
Подставляют определенные значения плотности в формулу (1) и вычисляют низшую теплоту
сгорания Qρ при постоянном давлении для пробы топлива, не содержащего серу (примечание 3):
Qρ = 22,9596 – 0,0126587А + 26640,9(1/ρ) + 32,622(А/ρ) –
– 6,69030 х 10-5(А)2 – 9217760 (1/ρ)2,
о
(1)
3
где ρ – плотность при температуре 15 С, кг/м ;
А – температура анилиновой точки, оС;
Qρ – низшая теплота сгорания пробы топлива, не содержащего серу, МДж · кг-1.
Примечание 3 – Теплота сгорания в единицах СИ выражается в Дж · кг-1,однако для практических целей
более удобно использование кратного числа. Обычно для выражения теплоты сгорания нефтяных топлив,
в частности для смесей, на которые распространяется настоящий стандарт, используют единицу измерения
МДж · кг-1, т. е. 106 Дж · кг-1.
6.1.2 Метод В (таблица 1)
Проводят линейную интерполяцию между значениями строк, заключая в интервал значение
плотности, и в столбцах, заключая в интервал значение анилиновой точки пробы. Для получения
значения Qρ проводят линейную интерполяцию значений анилиновой точки в строке для рассчитанных
значений плотности.
Таблица 1 – Низшая теплота сгорания
Плотность
топлива
ρ, кг/м3 х 10-3
4
20
30
40
Qρ, МДж · кг-1
А, оС
50
60
70
80
0,6500
0,6600
0,6700
0,6800
0,6900
42,8522
42,8721
42,8819
42,8823
42,8743
43,1941
43,2064
43,2087
43,2020
43,1870
43,5225
43,5272
43,5222
43,5083
43,4864
43,8376
43,8347
43,8223
43,8013
43,7723
44,1393
44,1288
44,1090
44,0808
44,0449
44,4276
44,4095
44,3824
44,3470
44,3042
44,7026
44,6768
44,6423
44,5998
44,5500
0,7000
0,7100
0,7200
0,7300
0,7400
42,8584
42,8354
42,8059
42,7704
42,7295
43,1644
43,1348
43,0990
43,0573
43,0103
43,4570
43,4209
43,3786
43,3307
43,2778
43,7362
43,6935
43,6449
43,5908
43,5318
44,0021
43,9528
43,8973
43,8375
43,7725
44,2545
44,1987
44,1373
44,0708
43,9997
44,4936
44,4313
44,3635
44,2908
44,2136
0,7500
0,7600
0,7700
0,7800
0,7900
42,6837
42,6332
42,5787
42,5203
42,4585
42,9586
42,9024
42,8423
42,7785
42,7114
43,2201
43,1582
43,0925
43,0233
43,9509
43,4683
43,4007
43,3294
43,2547
43,1771
43,7031
43,6297
43,5529
43,4728
43,3898
43,9245
43,8454
43,7630
43,6775
43,5892
44,1325
44,0477
43,9597
43,8687
43,7752
0,8000
0,8100
0,8200
0,8300
0,8400
42,3936
42,3258
42,2556
42,1828
42,1080
42,6413
42,5685
42,4933
42,4158
42,3363
42,8757
42,7978
42,7177
42,6354
42,5513
43,0967
43,0138
42,9287
42,8417
42,7528
43,3043
43,2163
43,2164
43,0345
42,9410
43,4985
43,4055
43,3106
43,2140
43,1158
43,6793
43,5813
43,4814
43,3801
43,2772
0,8500
0,8600
0,8700
0,8800
0,8900
42,0313
42,9529
42,8730
42,7917
42,7092
42,2551
42,1722
42,0879
42,0024
41,9157
42,4655
42,3781
42,2895
42,1997
42,1085
42,6624
42,5707
42,4777
42,3836
42,2886
42,8460
42,7498
42,6524
42,5541
42,4549
43,0163
42,9156
42,8138
42,7112
42,6079
43,1731
43,0650
42,9619
42,8550
42,7475
СТБ 1572-2005
6.2 Вычисляют низшую теплоту сгорания Q′ρ с поправкой на содержание серы по следующей
формуле
Q′ρ = Qρ – 0,1163S,
(2)
где S – содержание серы, % (мас.).
6.3 Вычисляют объемную низшую теплоту сгорания по следующей формуле
qp = Qpρ x 10-3,
(3)
-1
где qp – объемная низшая теплота сгорания, МДж · л .
7 Протокол испытания
7.1 Протокол испытания должен содержать:
7.1.1 Значение низшей теплоты сгорания в МДж · кг-1, вычисленной с точностью до 0,001 МДж · кг-1.
7.1.2 Значение объемной низшей теплоты сгорания qp, МДж · л-1, вычисленной с точностью до
0,001 МДж · л-1, если это необходимо.
8 Точность и отклонение9
8.1 Точность
Для принятия решения о приемлемости рассчитанных значений теплоты сгорания (с доверительной
вероятностью 95 %) при использовании данных по температуре анилиновой точки, плотности и
содержанию серы в топливе, определенных методами, приведенными в ASTM D 611, ASTM D 1298 и
ASTM D 129 соответственно (примечание 4), должны быть использованы следующие критерии.
8.1.1 Повторяемость (сходимость)
Расхождение между двумя последовательными результатами испытания, полученными одним и
тем оператором при работе на одном и том же оборудовании при одинаковых условиях на идентичном
испытуемом продукте в течение длительного промежутка времени при правильном выполнении
метода, только в одном случае из двадцати может превышать 0,012 МДж · кг-1 или 5 британских
тепловых единиц/фунт.
8.1.2 Воспроизводимость
Расхождение между двумя отдельными и независимыми результатами, полученными разными
операторами, работающими в различных лабораториях с идентичным испытуемым продуктом в течение
длительного промежутка времени при правильном выполнении метода, только в одном случае из
двадцати может превышать 0,035 МДж · кг-1г или 14 британских тепловых единиц/фунт.
Примечание 4 – Использование значений показателей топлива, определенных с большей или меньшей точностью, чем точность указанных методов испытаний, будет оказывать влияние на точность расчета теплоты
сгорания.
Примечание 5 – При определении точности на основе значений объемной теплоты сгорания, рассчитанной
для топлива с плотностью 810,0 кг/м3, руководствуются следующими данными:
3
– повторяемость (сходимость) – 9,7 МДж/м ;
3
– воспроизводимость – 28 МДж/м .
8.2 Отклонение
Отклонение метода не установлено, так как данные, использованные для определения корреляции,
невозможно сравнить со стандартными образцами.
9
Точность основана на пересчете значений, полученных по методу ASTM D 1405, в единицы СИ и расчетах,
применяемых в методе по настоящему стандарту.
5
Ответственный за выпуск В.Л. Гуревич
Сдано в набор 06.10.2005
Печать ризографическая
Подписано в печать 04.11.2005
Формат бумаги 60×84/8.
Усл. печ. л. 1,39
Уч.-изд. л. 0,46
Тираж
Бумага офсетная.
экз.
Заказ
Издатель и полиграфическое исполнение:
НП РУП "Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации (БелГИСС)"
Лицензия № 02330/0133084 от 30.04.2004
БелГИСС, 220113, г. Минск, ул. Мележа, 3