Топлива авиационные. Метод вычисления низшей теплоты сгорания (ASTM D4529-01(2011), (Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels, IDT)

ЕВРАЗИЙСКИЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ (ЕАСС) EURO-ASIAN COUNCIL FOR STANDARTIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION (EASC)
	М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т	ГОСТ Проект,RU, первая редакция

Топлива авиационные

Метод вычисления низшей теплоты сгорания

(ASTM D4529-01(2011),

(Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels, IDT)

Настоящий проект стандарта не подлежит применению до его принятия

Предисловие

Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации (ЕАСС) представляет собой региональное объединение национальных органов по стандартизации государств, входящих в Содружество Независимых Государств. В дальнейшем возможно вступление в ЕАСС национальных органов по стандартизации других государств.

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены».

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП»)

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы»

3 ПРИНЯТ Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации ______

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ISO 3166) 004 ‑ 97	Код страны по МК (ISO 3166) 004 ‑ 97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ASTM D4529-01(2011) «Метод определения низшей удельной теплоты сгорания авиационных топлив» (Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels, IDT).

В стандарт не включены сноски с 1 по 5, как не имеющие значения для проведения испытания.

Стандарт разработан подкомитетом ASTM D02.05 Properties of Fuels, Petroleum Coke and Carbon Material (Свойства топлив, нефтяных коксов и углеродного материала) технического комитета ASTM D02 Petroleum Products and Lubricants (Нефтепродукты и смазочные материалы).

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, имеются в ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ».

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА.

4 Введен ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных (государственных) стандартов, издаваемых в этих государствах.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе (каталоге) «Межгосударственные стандарты», а текст этих изменений – в информационных указателях «Межгосударственные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Межгосударственные стандарты»

Содержание

1 Область применения. 1

2 Нормативные ссылки.. 3

3 Сущность метода. 6

4 Значение и использование. 6

5 Проведение испытания. 8

6 Расчет. 8

7 Запись результатов. 9

8 Прецизионность и отклонение. 11

Приложение ДА (справочное) 13

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Топлива авиационные. Метод вычисления низшей теплоты сгорания Aviation Fuels. Method for Estimation of Net Heat of Combustion

Дата введения__________

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения низшей теплоты сгорания при постоянном давлении, которая выражается в единицах СИ в мегаджоулях на килограмм.

1.2 Настоящий метод испытания является расчетным и применяется только для жидких углеводородных топлив, полученных при переработке сырой нефти, и соответствующих требованиям технических условий на авиационные бензины или авиационные топлива для турбореактивных и реактивных двигателей с ограниченными интервалами кипения и составами в соответствии с примечанием 1.

Примечание 1 – Оценку низшей теплоты сгорания углеводородного топлива по его анилиновой точке и плотности можно проводить только для топлива определенного класса, для которого зависимость между указанными показателями была установлена при выполнении экспериментальных измерений с использованием представительных проб топлива этого класса. Однако, даже в этом классе при оценке теплоты сгорания отдельных видов топлив может быть получена значительная погрешность. 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	Технические условия
Авиационные бензины: Сорт 80, 82, 100/130 и 115/145	Спецификация ASTM D910 Спецификация ASTM D6227 DEF STAN 91-90 NATO Code F-18
Авиационные турбинные топлива: JP-4, Avtag/FSII	MIL-DTL-5624 DEF STAN 91-88 NATO Code F-40
JP-5, Avcat/FSII	MIL-DTL-5624 DEF STAN 91-86 NATO Code F-44
FP-8, Avtur/FSII	MIL-DTL-83133 DEF STAN 91-87 NATO Code F-34
Jet F, Jet F-1, Avtur	Спецификация ASTM D1655 DEF STAN 91-91 NATO Code F-35

1.3 Низшую теплоту сгорания можно также оценить по методу испытания ASTM D1405. Метод испытания ASTM D1405 предусматривает выполнение вычислений по одной из формул в зависимости от вида топлива с точностью, эквивалентной точности настоящего метода испытания.

1.4 Следует считать стандартными значения, установленные в единицах СИ. Значения, приведенные в скобках, даны только для информации.

1.5 В настоящем стандарте не рассматриваются все аспекты техники безопасности, связанные с его применением. Перед использованием настоящего стандарта пользователь должен принять соответствующие меры по обеспечению техники безопасности и охраны труда и определить применимость нормативных ограничений.

2 Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения):

2.1 Стандарты ASTM:

ASTM D129 Test Method for Sulfur in Petroleum Products (General High Pressure Decomposition Device Method) (Метод определения содержания серы в нефтепродуктах (Общий метод испытания в бомбе))

ASTM D240 Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter (Метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив в калориметрической бомбе)

ASTM D611Test Methods for Aniline Point and Mixed Aniline Point of Petroleum products and Hydrocarbon Solvents (Метод определения анилиновой точки и смешанной анилиновой точки нефтепродуктов и углеводородных растворителей)

ASTM D910 Specification for Aviation Gasolines (Спецификация на авиационные бензины)

ASTM D941 Test Method for Density and Relative Density (Specific Gravity) of Liquids by Lipkin Bicapillary Pycnometer (Метод определения плотности и относительной плотности (удельного веса) жидкостей бикапиллярным пикнометром Липкина)

ASTM D1217 Test Method for Density and Relative Density (Specific Gravity) of Liquids by Bingham Pycnometer (Метод определения плотности и относительной плотности (удельного веса) жидко-стей пикнометром Бингхэма)

ASTM D1250 Guide for use of the petroleum measurement Tables (Руководство по применению таблиц измерения параметров нефти и нефтепродуктов)

ASTM D1266 Test Method for Sulfur in Petroleum Products (Lamp Method) (Метод определения содержания серы в нефтепродуктах (ламповый метод))

ASTM D1298 Test Method for Density, Relative Density (Specific Gravity), or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method (Метод определения плотности, относительной плотности (удельного веса) или плотности в градусах API сырой нефти и жидких нефтепродуктов ареометром)

ASTM D1405 Test Method for Estimation of Net heat of Combustion of Aviation Fuels (Метод оценки низшей теплоты сгорания авиационных топлив)

ASTM D1655 Specification for Aviation Turbine Fuels (Спецификация на авиационные турбинные топлива)

ASTM D2622 Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Wavelength Dispersive X-ray fluorescence Spectrometry (Метод определения содержания серы в нефти и нефтепродуктах с помощью волнодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии)

ASTM D3120 Test Method for Trace Quantities of Sulfur in Light Liquid Petroleum Hydrocarbons by Oxidative Microcoulometry (Метод определения следовых количеств серы в легких жидких углеводородах окислительной микрокулонометрией)

ASTM D4052 Test Method for Density, Relative Density, and API Gravity of Liquids by Digital Density Meter (Метод определения плотности и относительной плотности жидкостей с применением цифрового плотномера)

ASTM D4294 Test Method for Sulfur in Petroleum and Petroleum Products by Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry (Метод определения содержания серы в нефти и нефтепродуктах энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрией)

ASTM D4809 Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter (Precision Method) (Метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив в калориметрической бомбе (точный метод)

ASTM D5453 Test Method for Determination of Total Sulfur in Light Hydrocarbons, Spark Ignition Engine Fuel, Diesel Engine Fuel, and Engine Oil by Ultraviolet Fluorescence (Определение общего содержания серы в легких углеводородах, топливе для двигателей с искровым зажиганием, топливе для дизельных двигателей и моторном масле методом ультрафиолетовой флуоресценции)

ASTM D6227 Specification for Unleaded Aviation Gasoline Containing a Non-hydrocarbon Component (Спецификация на неэтилированный авиационный бензин, содержащий неуглеводородный компонент.

2.2 Стандарты министерства обороны США:

MIL-DTL-5624 Aviation Turbine Fuels, Grades JP-4, JP-5 and JP-5/JP-8 ST (Авиационные турбинные топлива, сорт J-4, JP-5 и JP-5/JP-8 ST)

MIL-DTL-83133 Aviation Turbine Fuel, Kerosene Types, NATO F-34 (JP-8), NATO F-35 and JP-8+100 (Авиационное турбинное топливо типа керосина NATO F-34 (JP-8), NATO F-35 и JP-8+100)

2.3 Стандарт управления стандартизации министерства обороны:

DEF-STAN 91-86 Aviation Turbine Fuel, high Flash Kerosene Type with Fuel System Icing Inhibitor (Авиационное турбинное топливо типа высококипящего керосина с ингибитором обледенения топливной системы)

DEF-STAN 91-87 Aviation Turbine Fuel, Kerosene Type with Fuel System Icing Inhibitor (Авиационное турбинное топливо типа керосина с ингибитором обледенения топливной системы)

DEF-STAN 91-88 Aviation Turbine Fuel, Wide Cut Type with Fuel System Icing Inhibitor (Авиационное турбинное топливо типа керосина широкой фракции с ингибитором обледенения топливной системы)

DEF-STAN 91-90 Aviation Gasoline (Авиационный бензин)

DEF STAN 91-91 Aviation Turbine Fuel, Kerosene Type, Jet A-1 (Авиационное турбинное топливо типа керосина Jet A-1)

2.4 Кодексы НАТО:

F-18 Aviation Gasoline (авиационный бензин)

F-34 Aviation Turbine Fuel, Grade JP-8 (Авиационное турбинное топливо сорта JP8)

F-35 Aviation Turbine Fuel, Jet A Type (Авиационное турбинное топливо типа Jet A)

F-40 Aviation Turbine Fuel, Grade JP-4 (Авиационное турбинное топливо сорта JP-4)

F-44 Aviation Turbine Fuel, Grade JP-5 (Авиационное турбинное топливо сорта JP-5)

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 корреляций.

4 Значение и использование

4.1 Настоящий метод испытания предназначен для использования в качестве руководства в случаях, когда невозможно выполнить экспериментальное определение теплоты сгорания и, когда оценка теплоты сгорания по настоящему методу считается достаточной. Эта оценка не заменяет экспериментальные измерения теплоты сгорания (примечание 2).

Примечание 2 – Методы экспериментального определения высшей и низшей теплоты сгорания приведены в ASTM D240 и ASTM D4809.

4.2 Низшая теплота сгорания является эксплуатационной характеристикой всех авиационных топлив. Поскольку выхлоп авиационных двигателей содержит несконденсированные водяные пары, энергия, выделяемая топливом при испарении воды, не может восстанавливаться и должна вычитаться из высшей теплоты сгорания для вычисления низшей теплоты сгорания. Для воздушного судна с высокими летно-техническими характеристиками, имеющего ограничения по массе, величина низшей теплоты сгорания на единицу массы и масса загружаемого топлива определяют общую безопасную дальность полета. Надлежащая работа авиационного двигателя также требует определенного минимума низшей теплоты сгорания на единицу объема потребляемого топлива.

4.3 Поскольку теплота сгорания углеводородных топливных смесей является медленно изменяющейся функцией физических свойств смесей, теплоту сгорания смесей часто можно оценить достаточно точно на основе полевых испытаний по определению плотности и температуры анилиновой точки, определенных без использования сложной аппаратуры, необходимой для калориметрии.

4.4 Эмпирическое квадратное уравнение для определения низшей теплоты сгорания топлива, не содержащего серу, было выведено методом наименьших квадратов с использованием результатов точных измерений на образцах топлива, большинство 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 для предотвращения концевых эффектов. Поправка на серу была определена с помощью одновременного регрессионного анализа топлив, содержащих серу, из числа испытываемых топлив, методом наименьших квадратов.

5 Проведение испытания

5.1 Определяют температуру анилиновой точки образца с точностью 0,05 °С в соответствии с методом испытания ASTM D611.

5.2 Определяют плотность образца при 15 °С с точностью 0,5 кг/м3 в соответствии с методами испытания ASTM D941, ASTM D1217, ASTM D1298 или ASTM D4052 или ASTM D4052 или Руководством ASTM D1250

5.3 Определяют содержание серы в образце с точностью 0,02 % масс. в соответствии с методами испытания ASTM D129, ASTM D1266, ASTM D2622, ASTM D3120, ASTM D4294 или ASTM D5453.

6 Расчет

6.1 Вычисляют низшую теплоту сгорания с использованием метода А или В.

6.1.1 Метод А (по уравнению) – Подставляют определенные значения плотности в формулу (1) и вычисляют низшую теплоту сгорания Qρ при постоянном давлении для образца топлива, не содержащего серу (примечание 3):

Qr = 22,9596 – 0,0126587 A + 26640,9 (1/r) + 32,622 (А/r) – 6,69030 х 10-3(А)2 – 9217760 (1/r)2

(1)

где:

r - плотность образца при 15 °С, кг/м3;

А – температура анилиновой точки, °С;

Qr - низшая теплота сгорания образца 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.

6.2 Вычисляют низшую теплоту сгорания Q′ρ с поправкой на содержание серы в соответствии со следующим уравнением:

Q′ρ = Qr - 0,1163 S

(2)

где:

S – содержание серы, % масс.

6.3 Вычисляют объемную низшую теплоту сгорания в соответствии со следующим уравнением:

qr = Qrr x 10-3

(3)

где:

qr - объемная низшая теплота сгорания, МДж л-1.

7 Запись результатов

7.1 Записывают следующую информацию:

7.1.1 Записывают результат для низшей теплоты сгорания в МДж кг-1 с точностью 0,001.

7.1.2 Записывают результат для объемной низшей теплоты сгорания qr в МДж л-1 с точностью 0,001 при необходимости.

Таблица 1 – Низшая теплота сгорания

Плотность топлива, r, кг/м3 х 10-3	Qr, Мдж/кг
А, °С
20	30	40	50	60	70	80
0,6500	42,8522	43,1941	43,5225	43,8376	44,1393	44,4276	44,7026
0,6600	42,8721	43,2064	43,5272	43,8347	44,1288	44,4095	44,6768
0,6700	42,8819	42,2087	43,5222	43,8223	44,1090	44,3824	44,6423
0,6800	42,8823	43,2020	43,5083	43,8013	44,0808	44,3470	44,5998
0,6900	42,8743	43,1870	43,4864	43,7723	44,0449	44,3042	44,5500
0,7000	42,8584	43,1644	43,4570	43,7362	44,0021	44,2545	44,4936
0,7100	42,8354	43,1348	43,4209	43,6935	43,9528	44,1987	44,4313
0,7200	42,8059	43,0990	43,3786	43,6449	43,8973	44,1373	44,3635
0,7300	42,7704	43,0573	43,3307	43,5908	43,8375	44,0708	44,2908
0,7400	42,7295	43,0103	43,2778	43,5318	42,7725	43,9997	44,2136
0,7500	42,6837	42,9586	43,2201	43,4683	43,7031	43,9245	44,1325
0,7600	42,6332	42,9024	43,1582	43,4007	43,6297	43,8454	44,0477
0,7700	42,5787	42,8423	43,0925	43,3294	43,5529	43,7630	43,9597
0,7800	42,5203	42,7785	43,0233	43,2547	43,4728	43,6775	43,8687
0,7900	42,4585	42,7114	42,9509	43,1771	43,3898	43,5892	43,7752
0,8000	42,3936	42,6413	42,8757	43,0967	43,3043	43,4985	43,6793
0,8100	42,3258	42,5685	42,7978	43,0138	43,2163	43,4056	43,5813
0,8200	42,2555	42,4933	42,7177	42,9287	43,1264	43,3106	43,4815
0,8300	42,1828	42,4158	42,6354	42,8417	43,0345	43,2140	43,3801
0,8400	42,1080	42,3363	42,5513	42,7528	42,9410	43,1158	43,2772
0,8500	42,0313	42,2551	42,4655	42,6624	42,8460	43,0163	43,1731
0,8600	41,9529	42,1722	42,3781	42,5707	42,7498	42,9156	43,0650
0,8700	41,8730	42,0879	43,2895	42,4777	42,6524	92,8136	42,9619
0,8800	41,7917	42,0024	42,1997	42,3836	42,5541	42,7112	42,8550
0,8900	41,7092	41,9157	42,1085	42,2886	42,4549	42,6079	42,7475

8 Прецизионность и отклонение

8.1 Прецизионность – Для оценки приемлемости вычисленных результатов определения теплоты сгорания (с доверительной вероятностью 95 %) при использовании данных по температуре анилиновой точке, плотности и содержанию серы в топливе, определяемых по методам испытания ASTM D611, ASTM D1298 и ASTM D129 соответственно (примечание 4), должны использоваться следующие критерии:

8.1.1 Повторяемость – Расхождение между двумя результатами испытаний, полученными одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных рабочих условиях на идентичном материале испытания в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода испытания, может превышать следующие значения только в одном случае из двадцати:

Повторяемость: 0,012 МДж/кг или британских тепловых единиц (BTU)/фунт.

8.1.2 Воспроизводимость – Расхождение между двумя единичными и независимыми результатами испытаний, полученными разными операторами в различных лабораториях на идентичном материале испытания в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода испытания, может превышать следующие значения только в одном случае из двадцати:

Воспроизводимость: 0,035 МДж/кг или 14 британских тепловых единиц (BTU)/фунт.

Примечание 4 – Использование значений показателей топлива, определенных с большей или меньшей точностью, чем точность указанных методов испытаний, будет оказывать влияние на точность вычисления теплоты сгорания.

Примечание 5 – При оценке точности на основе значений объемной теплоты сгорания, рассчитанной для топлива с плотностью 810,0 кг/м3, руководствуются следующими данными:

– повторяемость (сходимость) – 9,7 МДж/м3;

– воспроизводимость – 28 МДж/м3.

14.4 Отклонение – Отклонение метода не установлено, так как данные, используемые для определения корреляции, невозможно сравнить со стандартными образцами.

Приложение ДА

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов ссылочным межгосударственным стандартам

Таблица ДА1

Обозначение ссылочного международного стандарта	Степень соответствия	Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта
ASTM D129	-	*
ASTM D240	-	*
ASTM D611	-	*
ASTM D910	-	*
ASTM D941	-	*
ASTM D1217	-	*
ASTM D1250	IDT	ГОСТ 33335-2015 Нефть и нефтепродукты. Руководство по использованию таблиц измерения параметров
ASTM D1266	IDT	ГОСТ 32403-2013 Нефтепродукты. Определение содержания серы (ламповый метод)
ASTM D1298	-	*
ASTM D1405	-	*
ASTM D1655	-	*
ASTM D2622	-	*
ASTM D3120	-	*
ASTM D4052	-	*
ASTM D4294	IDT	ГОСТ 32139-2013 Нефть и нефтепродукты. Определение содержания серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии

ASTM D4809	IDT	ГОСТ 33299-2015 Топлива углеводородные жидкие. Определение теплоты сгорания в калориметрической бомбе (точный метод)
ASTM D5453	-	*
ASTM D6227	-	*
MIL-DTL-5624	-	*
MIL-DTL-83133	-	*
DEF STAN 91-86	-	*
DEF STAN 91-87	-	*
DEF STAN 91-88	-	*
DEF STAN 91-90	-	*
DEF STAN 91-91	-	*
*Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. Примечание – В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов: - IDT – идентичный стандарт

УДК МКС 75.160.20 IDT

Ключевые слова: авиационное топливо; высшая теплота сгорания; тепловая энергия; теплота сгорания; испытания на нагрев; низшая теплота сгорания

Главный технолог НП»,

Председатель МТК 31 «Нефтяные

топлива и смазочные материалы»

Зав. сектором стандартизации методов

испытаний нефтепродуктов