测量燃料混合物特性的改进方法

研究人员在国家标准与技术研究所(NIST)开发了一种改进的方法来测量复杂的燃料混合物,如汽油或喷气燃料的基本性能。测量蒸馏特性的新仪器可以得到更详细、更准确的数据,以便更好地理解每种燃料及其样品间的变化。这些数据对于为高性能和低排放量身定制燃料,以及设计新的燃料、发动机和排放控制都很有价值。

以石油为基础的燃料,除了少数例外,都是数百种不同成分的高度复杂的混合物,从轻丁烷到越来越重的油。几十年来,蒸馏曲线一直是最广泛接受的表征燃料的方法之一。当样品的温度被缓慢加热时,总混合物蒸发的百分比曲线图。这条曲线包含了丰富的信息——不仅仅是燃料的基本组成,还有它将如何表现的指标。发动机启动能力、燃油系统结冰、气锁、燃油喷射调度、燃油自动点火、冷热天气性能和尾气排放都与蒸馏曲线的特征相关。这些数据对于炼油厂的质量控制和特种高性能燃料的设计都很重要。

在工业中,基于旧的ASTM标准D-86测量蒸馏曲线的通用方法存在严重的问题。该方法存在很大的不确定性和系统误差,这使得很难或不可能将测试结果与开发现代燃料和发动机所用的热力学理论联系起来。NIST研究人员增加了一个额外的温度传感器,并进行了其他修改,将温度测量和控制中的随机不确定性从几度降低到0.05度,并消除了一些系统误差。他们还增加了对每个沸腾“组分”进行成分分析的能力,这可以提供对燃料行为的重要见解,并查明批间差异,以帮助诊断生产问题。

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