ГОСТ 34240-2017 Топлива авиационные. Вычисление низшей теплоты сгорания

ГОСТ 34240-2017

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТОПЛИВА АВИАЦИОННЫЕ

Оценка низшей теплоты сгорания

Aviation fuels. Estimation of net heat of combustion

МКС 75.160.20

Дата введения 2019-07-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "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") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

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

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 августа 2017 г. N 102-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 3 октября 2017 г. N 1306-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34240-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2019 г.

5 Настоящий стандарт идентичен стандарту ASTM D 4529-17* "Стандартный метод оценки низшей теплоты сгорания авиационных топлив" ("Standard test method for estimation of net heat of combustion of aviation fuels", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

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").

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта ASTM для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).

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

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ИЗДАНИЕ (август 2019 г.) с Поправкой (ИУС 5-2018)

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 4, 2020 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает оценку низшей теплоты сгорания при постоянном давлении, которую выражают в единицах СИ в мегаджоулях на килограмм.

1.2 Настоящий метод является расчетным и применяется только для жидких углеводородных топлив, полученных при переработке нефти и соответствующих требованиям спецификаций на авиационные бензины или авиационные топлива для турбореактивных и реактивных двигателей с ограниченными диапазонами кипения и составами, приведенными в примечании 1.

Примечание 1 - Оценку низшей теплоты сгорания углеводородного топлива по его анилиновой точке и плотности можно проводить только для топлива определенного класса, для которого установлена зависимость между указанными показателями 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 имеет свойства, аналогичные свойствам топлив JP-5 и Jet А, хотя экспериментально это не проверялось, и его можно относить к этому же классу. Для установления корреляции настоящего метода использованы следующие виды топлив:

1.3 Низшую теплоту сгорания можно оценить по ASTM D 1405 или ASTM D 3338. Метод по ASTM D 1405 предусматривает вычисление по одному из четырех уравнений, зависящих от вида топлива, с прецизионностью, установленной в этом методе; метод по ASTM D 3338 предусматривает вычисление по одному уравнению для авиационного топлива с прецизионностью, установленной в этом стандарте.

1.4 Значения, установленные в единицах СИ, считают стандартными. Значения в скобках приведены только для информации.

1.5 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов обеспечения безопасности, связанных с его использованием. Пользователь стандарта несет ответственность за обеспечение соответствующих мер безопасности и охраны здоровья и определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

(Поправка)

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

2.1 Стандарты ASTM:

_______________

Уточнить ссылки на стандарты ASTM можно на сайте ASTM www.astm.org или в службе поддержки клиентов ASTM service@astm.org. В информационном томе ежегодного сборника стандартов (Annual Book of ASTM Standards) следует обращаться к сводке стандартов ежегодного сборника стандартов на странице сайта.

ASTM D 129, Test method for sulfur in petroleum products (general high pressure decomposition device method) [Метод определения серы в нефтепродуктах (общий метод разложения в устройствах высокого давления)]

ASTM D 240, Test method for heat of combustion of liquid hydrocarbon fuels by bomb calorimeter (Метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив в калориметрической бомбе)

ASTM D 611, Test 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 D 910, Specification for leaded aviation gasolines (Спецификация на этилированные авиационные бензины)

ASTM D 941, 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]

_______________

Отменен в 1993 г.

ASTM D 1217, Test method for density and relative density (specific gravity) of liquids by Bingham pycnometer [Метод определения плотности и относительной плотности (удельного веса) жидкостей пикнометром Бингхэма]

ASTM D 1250, Guide for use of the petroleum measurement tables (Руководство по применению таблиц измерения параметров нефти и нефтепродуктов)

ASTM D 1266, Test method for sulfur in petroleum products (lamp method) [Метод определения серы в нефтепродуктах (ламповый метод)]

ASTM D 1298, 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 D 1405, Test method for estimation of net heat of combustion of aviation fuels (Метод оценки низшей теплоты сгорания авиационных топлив)

ASTM D 1655, Specification for aviation turbine fuels (Спецификация на авиационные турбинные топлива)

ASTM D 2622, Test method for sulfur in petroleum products by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry (Метод определения серы в нефтепродуктах волнодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрией)

ASTM D 3120, 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 D 3338, Test method for estimation of net heat of combustion of aviation fuels (Метод оценки низшей теплоты сгорания авиационных топлив)

ASTM D 4052, Test method for density, relative density, and API gravity of liquids by digital density meter (Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах API жидкостей цифровым плотномером)

ASTM D 4294, Test method for sulfur in petroleum and petroleum products by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (Метод определения серы в нефти и нефтепродуктах энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрией)

ASTM D 4809, 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 D 5453, Test method for determination of total sulfur in light hydrocarbons, spark ignition engine fuel, diesel engine fuel, and engine oil by ultraviolet fluorescence (Метод определения общей серы в легких углеводородах, топливе для двигателей с искровым зажиганием, топливе для дизельных двигателей и моторном масле ультрафиолетовой флуоресценцией)

ASTM D 6227, Specification for unleaded aviation gasoline containing a non-hydrocarbon component (Спецификация на неэтилированный авиационный бензин, содержащий неуглеводородный компонент)

ASTM D 6615, Specification for Jet B wide-cut aviation turbine fuel (Спецификация на широкофракционное авиационное турбинное топливо Jet В)

ASTM D 7039, Test method for sulfur in gasoline, diesel fuel, Jet fuel, kerosine, biodiesel, biodiesel blends, and gasoline-ethanol blends by monochromatic wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry (Метод определения серы в бензине, дизельном топливе, реактивном топливе, керосине, биодизеле и биодизельных смесях и бензин-этанольных смесях монохроматической волнодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрией)

ASTM D 7223, Specification for aviation certification turbine fuel (Спецификация на сертифицированное авиационное турбинное топливо)

ASTM D 7547, Specification for hydrocarbon unleaded aviation gasoline (Спецификация на углеводородный неэтилированный авиационный бензин)

ASTM D 7566, Specification for aviation turbine fuel containing synthesized hydrocarbons (Спецификация на авиационные турбинные топлива, содержащие синтезированные углеводороды)

ASTM D 7592, Specification for specification for grade 94 unleaded aviation gasoline certification and test fuel (Спецификация на требования к сертифицированному неэтилированному авиационному бензину марки 94 и испытанию топлива)

_______________

Отменен в 2016 г.

2.2 Стандарты министерства обороны США:

_______________

Электронную версию можно скачать на сайте ASSIST Quick Search (http://quicksearch.dla.mil).

MIL-DTL-5624, Turbine fuel, aviation, grades JP-4 and JP-5 (Авиационные турбинные топлива марок JP-4 и JP-5)

MIL-DTL-83133, Aviation turbine fuel, kerosene types, JP-8 (NATO F-34), NATO F-35, and JP-8+100 (NATO F-37) [Авиационное турбинное топливо керосинового типа JP-8 (NATO F-34), NATO F-35 и JP-8+100 (NATO F-37)]

3 Сущность метода

3.1 Анилиновую точку, плотность и содержание серы в образце определяют, используя соответствующие методы испытаний, а низшую теплоту сгорания вычисляют, используя значения, полученные при проведении испытаний с учетом установленных корреляций

_______________

Armstrong G. T., Fano L., Jessup R. S., Maraatz S., Mears T.W. and Walker J. A., "Net Heat of Combustion and Other Properties of Kerosine and Related Fuels", Journal of Chemical and Engineering Data, National Institute for Standards and Technology, Washington, DC, Vol 7, No. 1, January 1962, p. 107-117.

Cogliance J. A. and Jessup R. S., "Relation Between Net Heat of Combustion and Aniline-Gravity Product of Aircraft Fuels", ASTM Bulletin, ASTBA. No. 201. October 1954, p. 55 (TP 217); also the National Institute for Standards and Technology findings as reported by Armstrong G. T., Jessup R. S. and Mears T. W., "Net Heat of Combustion of Aviation Gasoline and its Correlation with Other Properties", Journal of Chemical and Engineering Data, Vol 3, 1958, p. 20-28.

Nuttall R. L. and Armstrong G. T., "Estimation of Net Enthalpies of Some Aviation Fuels Expressed in the International System of Units (SI)", NIST Technical Note 937, April 1977.

4 Назначение и применение

4.1 Настоящий стандарт применяют в качестве руководства в тех случаях, когда невозможно определить теплоту сгорания экспериментально и ее оценку по настоящему стандарту считают удовлетворительной. Оценка теплоты сгорания по настоящему стандарту не заменяет ее экспериментального определения (см. 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. Поскольку выхлопные газы авиационных двигателей содержат несконденсированные водяные пары, энергия, выделяемая топливом при испарении воды, не может компенсироваться, и для вычисления низшей теплоты сгорания она должна вычитаться из высшей теплоты сгорания. Для воздушного судна с высокими летно-техническими характеристиками, имеющего ограничения по массе, низшая теплота сгорания на единицу массы и масса загруженного 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 основании плотности и анилиновой точки, определенных в производственных испытаниях без использования сложной аппаратуры, необходимой для калориметрии.

4.4 Эмпирическое квадратное уравнение для оценки низшей теплоты сгорания топлива, не содержащего серу, получено методом наименьших квадратов с использованием результатов точных измерений на образцах топлива, большинство которых соответствовало требованиям спецификаций, приведенных в примечании 1, выбранных таким образом, чтобы охватить весь диапазон значений их свойств. Для расширения диапазона значений плотностей и анилиновой точки выше и ниже диапазона значений для топлив, указанных в примечании 1, и предотвращения граничных эффектов дополнительно выбраны топлива, изготовленные по другим документам. Поправка на серу для топлив, содержащих серу, вычислена с помощью одновременного регрессионного анализа методом наименьших квадратов.

5 Проведение испытаний

5.1 Температуру анилиновой точки образца определяют по ASTM D 611 с точностью до 0,05°С.

5.2 Плотность образца при температуре 15°С определяют по ASTM D 941, ASTM D 1217, ASTM D 1298, или ASTM D 4052, или ASTM D 1250 с точностью до 0,5 кг/м.

5.3 Содержание серы в образце определяют по ASTM D 129, ASTM D 1266, ASTM D 2622, ASTM D 3120, ASTM D 4294, или ASTM D 5453, или ASTM D 7039 с точностью до 0,02% масс.

6 Вычисления

6.1 Вычисляют низшую теплоту сгорания по методу А или В.

6.1.1 Метод А (по формуле)

Подставляют определенные значения плотности в формулу (1) и вычисляют низшую теплоту сгорания , МДж/кг, при постоянном давлении для образца топлива, не содержащего серу (см. примечание 3).

(1)

где - плотность образца при 15°С, кг/м;

А - температура анилиновой точки, °С.

Примечание 3 - Теплоту сгорания в единицах СИ выражают в Джоулях на килограмм, на практике более удобно использовать кратное число. Мегаджоуль на килограмм, МДж/кг, составляет 10 Дж/кг и обычно используется для выражения теплоты сгорания нефтяных топлив, особенно смесей, на которые распространяется настоящий стандарт.

6.1.2 Метод В (см. таблицу 1)

Выполняют линейную интерполяцию между горизонтальными строками, захватывающими в вилку значение плотности, и между графами, захватывающими в вилку значение анилиновой точки образца. Для получения значения проводят линейную интерполяцию значений анилиновой точки в строке для вычисленных значений плотности.

6.2 Вычисляют низшую теплоту сгорания с поправкой на содержание серы по формуле

, (2)

где S - содержание серы, % масс.

6.3 Вычисляют объемную низшую теплоту сгорания , МДж/дм, по формуле

. (3)

7 Оформление результатов

7.1 Записывают следующую информацию:

7.1.1 Результат вычисления низшей теплоты сгорания, МДж/кг, с точностью до 0,001.

7.1.2 Результат для объемной низшей теплоты сгорания , МДж/дм, с точностью до 0,001 (при необходимости).

Таблица 1 - Низшая теплота сгорания

8 Прецизионность и смещение

_______________

Прецизионность установлена путем пересчета данных, полученных по ASTM D 1405, в единицы СИ и вычислениях с использованием результатов этого метода.

8.1 Прецизионность

Для оценки приемлемости результатов вычисления теплоты сгорания (с доверительной вероятностью 95%) при использовании данных о температуре анилиновой точки, плотности и содержании серы в топливе, определенных по ASTM D 611, ASTM D 1298 и ASTM D 129 соответственно (см. примечание 4), используют следующие критерии.

8.1.1 Повторяемость

Расхождение между результатами двух испытаний, полученными одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных рабочих условиях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превышать следующие значения только в одном случае из 20:

- повторяемость - 0,012 МДж/кг или 5 британских тепловых единиц (ВТU)/фунт.

8.1.2 Воспроизводимость

Расхождение двух единичных и независимых результатов, полученных разными операторами в разных лабораториях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превышать следующие значения только в одном случае из 20:

- воспроизводимость - 0,035 МДж/кг или 14 британских тепловых единиц (ВТU)/фунт.

Примечание 4 - Прецизионность вычисления теплоты сгорания зависит от прецизионности используемых значений показателей качества топлива.

Примечание 5 - При оценке прецизионности объемной низшей теплоты сгорания для топлива с плотностью 810,0 кг/м руководствуются следующими данными:

- повторяемость - 9,7 МДж/м;

- воспроизводимость - 28 МДж/м.

8.2 Смещение

Смещение не установлено, т.к. отсутствуют общепринятые эталонные материалы, используемые для определения корреляции.

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных стандартов межгосударственным стандартам

Таблица ДА.1

(Поправка. ИУС N 4-2020).

Редакция документа с учетом
изменений и дополнений подготовлена