Warum verwenden Strahltriebwerke Kerosin statt Benzin?

Könnte man einen Jet mit Benzin betreiben? Warum verwenden alle Düsentriebwerke Kerosin?

Ich poste einen Kommentar, weil ich nur eine Teilantwort habe: „Das PT6A-Triebwerk ist für den Betrieb mit allen kommerziellen Düsentreibstoffen, JP-4, JP-5, und für maximal 150 Stunden während jeder Überholungszeit mit allen Sorten von Flugbenzin zugelassen. Bestimmte Sorten von Dieselkraftstoff sind als alternative Kraftstoffe für eingeschränkte Verwendung zugelassen." pwc.ca/files/en/Know_your_PT6A.pdf
Eine bessere Frage ist, warum Autos mit Benzin und nicht mit Kerosin fahren.
Autos werden mit Benzin oder Diesel (ähnlich wie Kerosin) betrieben. Da es sich bei beiden um Kolbenmotoren handelt, sind die Unterschiede recht groß, zB haben Dieselmotoren die doppelte Verdichtung von Benzinmotoren, unterschiedliche Zündung und so weiter. Sie können den einen nicht mit dem anderen Kraftstoff betreiben. Aber es ist nicht so klar, warum es bei Strahltriebwerken anders ist.
@sweber Die Zündung für Jets ist anders (in die bereits gezündete Kammer sprühen, anstatt in den Kolben zu komprimieren)
Natürlich. Ich meine: Bei Kolbenmotoren gibt es einen großen Unterschied zwischen Benzin und Diesel. Es scheint jedoch keinen großen Unterschied zu machen, wenn Sie Kerosin/Diesel/Benzin in eine bereits brennende Flamme sprühen. Während der Unterschied bei Kolbenmotoren offensichtlich ist, gilt er nicht für Jets. Wir wissen bereits, dass der PT6A Avgas und Kerosin braucht. Also, ich verstehe Arons Kommentar nicht.
Jedes Mal, wenn ich Leute „Kerosin“ als Düsentreibstoff sagen höre, kommt es mir einfach komisch vor. Ich bin auf einem Bauernhof aufgewachsen; Ich weiß, was Kerosin ist. Das ist das Zeug, das man in eine Laterne steckt, damit man sieht, wie man nachts rausgeht und die Kuh melkt. Es ist viel weniger flüchtig als beispielsweise Benzin. Es brennt langsam und (relativ) kühl, was es großartig für eine Laterne macht, aber – ich könnte mir vorstellen – schrecklich für Motorkraftstoff. Ist das eine andere Art von Kerosin?
@MasonWheeler es ist das gleiche Zeug (schau dir den dritten Absatz an)
@raptortech97: Warum also wird etwas, das – zumindest auf den ersten Blick – ein viel minderwertiger Kraftstoff als Benzin zu sein scheint, in einer Anwendung verwendet, die einen viel höheren Energiebedarf darstellt als selbst die kräftigsten Benzinmotoren?
@raptortech97: Ich habe nicht Energiedichte gesagt. Ich sagte, dass der Energiebedarf (die erforderliche Leistung) für die Luftfahrt viel höher ist als für den Bodentransport, warum also einen Kraftstoff mit geringerer Dichte verwenden ? Das scheint ineffizient.
Militärische Turbinentriebwerke sind für den Betrieb mit allem von Avgas bis Heizöl ausgelegt, aber für den Betrieb mit JP4 / JP5 (ungefähr das Gewicht von Kerosin) optimiert. Wenn Sie einen dieser anderen Kraftstoffe verwenden, müssen die Motoren anschließend umfassend gewartet werden. Düsentreibstoff hat eine höhere Energiedichte als Benzin: en.wikipedia.org/wiki/…
@raptortech97 - Düsentreibstoff hat eine etwas höhere Energiedichte als Benzin, sowohl nach Gewicht als auch nach Volumen: 46 MJ/kg und 37,4 MJ/l gegenüber 44,4/32,4 für Benzin (und 48/35,8 für Dieselkraftstoff)
@Johnny danke für die Korrektur. Ich muss wirklich aufhören, mir so viel den Mund zu verdrehen
@MasonWheeler Sie planen Paraffinraketen (Kerzenwachs) herzustellen; das Zeug in einem Streichholzkopf ist genauso wie Brandbomben beim Militär. Nur weil etwas unschuldig aussieht , heißt das nicht, dass es in allen Anwendungen so ist. Eine Laterne kann stundenlang brennen - stellen Sie sich vor, dass Energie in Sekunden (mit) freigesetzt wird.
@Johnny Wenn ich im Internet nachschaue, bekomme ich alle möglichen verschiedenen spezifischen Energie #. Diese Seite zeigt Benzin bei 45,8 und Kerosin bei 46,3, aber Düsentreibstoff niedriger bei 43,3.
Diese Seite zeigt die gleichen #. Diese Seite zeigt verschiedene Nummern aus verschiedenen Quellen. Sie alle scheinen für Düsentreibstoff eine andere – und niedrigere – Zahl zu zeigen als für Kerosin.
@MasonWheeler: Flüssiges Kerosin brennt viel langsamer als flüssiges Benzin. Es hat auch einen viel niedrigeren Dampfdruck und einen viel höheren Flammpunkt als Benzin. Wenn es als feiner Nebel in ein loderndes Feuer gesprüht wird, brennt es genauso schnell und leicht wie Benzin. Daher funktioniert Kerosin genauso gut als Düsentreibstoff wie Benzin (eigentlich funktioniert es aufgrund seines niedrigeren Dampfdrucks und damit des geringeren Abkochens wahrscheinlich erheblich besser, wodurch Kraftstoffverluste verringert werden) und ist außerdem viel sicherer zu handhaben. Der Versuch, Benzin für einen Flughafen voller Jets zu verwenden, wäre entsetzlich gefährlich.

Antworten (6)

Sie können einen Turbinenmotor dazu bringen, mit fast allem zu laufen, was brennen kann. Die Entscheidung, welcher Kraftstoff tatsächlich verwendet werden soll, hängt also von den Nebenfaktoren ab, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

  • Verfügbarkeit
  • kosten
  • Emissionen
  • Temperatur des heißen Abschnitts
  • chemische Reaktionen mit Motorteilen

Konkrete Beispiele:

  • Kohlenstaub lässt sich nur schwer herumpumpen, und die Rampies mögen es nicht, zu schaufeln
  • Flüssiger Wasserstoff (der im Space Shuttle verwendet wird) erfordert viel Lagerung und hat die unangenehme Angewohnheit, alles einzufrieren, was er berührt, wie Rampies.
  • Ethylacetylendecaboran ist unangenehm giftig (wieder Rampies Union) und die Verbrennungsnebenprodukte waren ziemlich abrasiv für die Innereien des Motors
  • Trimethylaluminium würde die Motorkomplexität verringern (keine Zünder erforderlich), da es die unangenehme Angewohnheit hat, sich bei Kontakt mit Luft sofort zu entzünden, sodass Lecks ziemlich gefährlich sind.
  • Erdgas wird üblicherweise als Turbinenbrennstoff in Pumpstationen verwendet: Es ist bereits vorhanden und daher „kostenlos“. Die erforderlichen Druckbehälter machen eine Verwendung als Flugzeugkraftstoff unpraktisch.

Kerosin wurde also im Grunde genommen zum Standardkraftstoff für Turbinen, weil es:

  • billig: Kerosin macht einen ziemlich großen Teil des Rohöls aus. Wenn Sie Ihre Kraftstoffmenge in Tonnen messen, machen ein paar Cent pro Liter einen Unterschied.
  • sichere Handhabung: relativ ungiftig, entzündet sich nicht so leicht
  • lager- und transportierbar in gängigen Baumetallen
  • verstopft den Motor nicht
Könnten Turbinen nicht einfach auf Rampen laufen?
Es ist bekannt, dass die größeren Motoren gelegentlich an ihnen knabbern.
Macht eine Abwechslung von Vögeln, nehme ich an. Schade, dass das umweltfreundliche Strahltriebwerk mit Freilandvögeln nicht wirklich viel Erfolg hatte.
Industrielle Gasturbinen können und werden mit fast allem betrieben. Es gibt einen Strom namens „Raffineriegas“, was übersetzt „etwas Leichteres als Pentan, das die Raffinerie nicht will und nicht speichern kann“ bedeutet. Dazu gehören Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe. Häufig werden sie mit Inertstoffen wie Stickstoff gemischt (Mischungen aus Kohlenwasserstoff und Stickstoff sind mühsam zu trennen). Es wird erwartet, dass dieselbe Turbine mit Kerosin oder Gasöl betrieben wird, wenn dies im Überschuss vorhanden ist, oder zum Starten. Zur NOX-Kontrolle wird auch Wasser eingespritzt. Das einzige Problem besteht darin, wie Sie sagen, keine festen Rückstände zu hinterlassen, die den Motor verstopfen.
@NobodySpecial : Gib mir auch ein paar Rampies, ich liebe alle Arten von Kuchen ... Etwas ernster: Wird Kerosin wirklich als Schmiermittel verwendet? Ich habe das zum ersten Mal gehört, aber es klingt logisch.
@PatricHartmann - Kerosin und Diesel müssen Schmiereigenschaften haben, damit die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpen in Motoren mit Selbstzündung (Gasturbine, Dieselkolben) nicht auseinanderfallen - sie können sonst nicht geölt werden!
Vielleicht ist es nett zu erwähnen, warum Kolbenmotoren so wählerisch sind: Benzin sollte sich nur entzünden, wenn Sie einen Funken daran halten; Diesel sollte sich sofort entzünden, wenn er in einen heißen Zylinder gespritzt wird. In einem Düsentriebwerk wird der Treibstoff sowieso in apokalyptische Verbrennungsbedingungen gesprüht, sodass man einen weniger "wählerischen" Treibstoff haben kann.
@sanchises: Benzin ist leichter zu entzünden als Diesel oder Kerosin. Der Grund, warum ein fremdgezündeter Motor nur mit Benzin betrieben werden kann, ist, dass der Funke den schwereren Kraftstoff überhaupt nicht entzünden würde oder er zu langsam brennen würde. Beim Selbstzünder ist die Temperatur viel höher, sodass er sogar Diesel zündet. Das erhöht übrigens auch den thermodynamischen Wirkungsgrad (deshalb haben Diesel etwa ein Drittel weniger Verbrauch als Benziner).
@UnrecognizedFallingObject: Vielen Dank für die Klarstellung! Es macht jetzt Sinn, ich hatte nur nie wirklich über dieses Problem nachgedacht. Danke, dass du das klarer gemacht hast.
Was ist ein Rampy?
@MarcusJ umgangssprachliche Bezeichnung für Bodenpersonal; dh die Leute, die die Flugzeuge be- und entladen, sie mit Treibstoff befüllen usw. auf der Rampe (oder dem Vorfeld, je nachdem, wo auf der Welt Sie sich befinden)
Ich verstehe, ich bin 'Murican, habe diesen Begriff nur noch nie gehört, aber ich weiß nicht allzu viel über Luftfahrt oder Flughäfen, aber ich bin interessiert. :)
Ich dachte, das größte Problem mit Kohlenstaub als Turbinenbrennstoff sei, dass er Asche produziert, die die Schaufeln beschädigt.

In einem modernen Turbofan-Triebwerk wird Kraftstoff nicht nur im Triebwerk verbrannt und zum Schmieren von Teilen wie Kraftstoffpumpen und Steuerungen verwendet, sondern auch als Hydraulikflüssigkeit – diese wird verwendet, um Dinge wie Einlassleitschaufeln und einen variablen Stator anzutreiben Leitschaufeln in vielen Motoren sowie exotischeres Zubehör wie bewegliche Düsen und Einlassrampen.

Dies bedeutet, dass Benzin von größeren Flugzeugturbinen oft nicht vertragen wird, da es bei einer so niedrigen Temperatur siedet, dass es in kraftstoffführenden (oder anderen Kraftstoffsystem-) Teilen verdampfen und deren Betrieb beeinträchtigen könnte, zusätzlich zu den Schmierfähigkeits- und Bleiverschmutzungsproblemen, die es verursacht offensichtlich würde darstellen. Sogar weit geschnittene Düsentreibstoffe wie JP-4 und Jet-B sind für den Betrieb in einigen größeren Turbofans aufgrund der Flüchtigkeitsprobleme, die sie aufwerfen, verboten (dies ist ein Zitat aus dem Abschnitt 777 QRH-Einschränkungen):

Die Verwendung von JP-4- und Jet-B-Kraftstoffen ist verboten.

Nach meiner Ausbildung beziehen sich die Grenzen der PT6-Verwendung von Avgas auf seine Fähigkeit, die Kraftstoffpumpen des Motors zu schmieren, und auf die Bleiverschmutzung des heißen Abschnitts, die durch das Avgas entsteht. Ich kann nichts über die Toleranzen anderer Triebwerke sagen, aber einige militärische Düsentreibstoffe haben viel flüchtigere Komponenten als reines Kerosin und Schiffsgasturbinen, die mit Diesel betrieben werden. Der Brennstoff einer Turbine wird nicht immer danach entschieden, was sie verbrennen kann, sondern danach, was es praktisch und wirtschaftlich ist, sie zu füttern.

Entschuldigung, wenn dies tangential ist, aber andere Eigenschaften von Kerosin (alias Kerosin) als Turbinenbrennstoff wurden angesprochen. Meines Wissens basieren alle "Jet Fuels" (die für den Einsatz in Flugzeugen bestimmt sind) auf Kerosin.

Eine weitere nicht erwähnte Eigenschaft von Kerosin ist der Gefrierpunkt, an dem die Viskosität aufgrund von Paraffinbildung abfällt und Pumpen und Filter zu verstopfen beginnen. Gewöhnliches Kerosin (wie es in Laternen und Raumheizgeräten verwendet wird) muss selten mit Temperaturen unter Null (z. B. -40 ° C) und einer Höhe von 30.000 Fuß fertig werden.

Wichtig ist auch die Flüchtigkeit, die bei niedrigen Temperaturen reduziert werden kann und die Verbrennung behindert.

siehe http://www.shell.com/global/products-services/solutions-for-businesses/aviation/shell-aviation-fuels/fuels/types/civil-jet-fuel-grades.html für verschiedene Kraftstoffe und deren Einfrieren Punkte.

Als ich bei der Royal Navy war, betrieben wir Olympus-Gasturbinen für schnelle Leistung und Geschwindigkeit. Dies waren zufällig die gleichen Turbinen, die Concord benutzte, als sie im Dienst war. Wir haben sie mit Diesel in Marinequalität betrieben und hatten keine Probleme.

Auch hier könnten die Temperaturen ein echtes Problem sein, und die Tatsache, dass Sie mehr Leistung aus Kraftstoffen mit höherer Oktanzahl erhalten, mit all der Technologie, die Sie heutzutage denken würden, wäre eine billigere Alternative.

Selbstzündungskraftstoffe (zumindest bei Dieselmotoren) werden nach Cetan bewertet – wie Ihnen jeder sagen wird, der Jet-A in seinen Avgas-Trinker gegeben hat, hat Jet-A genau 0 Oktanzahl!
fantastische Infos!

Die sehr hohen Temperaturen von Strahltriebwerken führen dazu, dass Benzin ein schlechter Kraftstoff ist, da es dazu neigt, zu schnell zu verbrennen. Kerosin, das an einigen Stellen routinemäßig als "Fuel OIL" bezeichnet wird, vermeidet Vorzündungsprobleme (und einige Sicherheitsrisiken), genau wie Gas mit höherer Oktanzahl das Klopfen der Zündkerze vermeidet. Die ultimative Steuerung der Zündung erfolgt durch die Verwendung von Dieselkraftstoff (der an einigen Stellen auch routinemäßig als Heizöl bezeichnet wird), und deshalb verwenden große Lastwagen Diesel: Diese Steuerung gibt ihnen die beste Kraftstoffeffizienz, die ihre Motoren haben können; aber Diesel lässt kein Strahltriebwerk laufen. Benzin ist zu flüchtig für ein Strahltriebwerk; Dieselkraftstoff ist für einen Jet nicht flüchtig GENUG.

Das Problem beim Betrieb von Diesel in einem Düsentriebwerk sind die Zünder – das Triethylboran-System des SR-71 würde Diesel problemlos entzünden! (Diesel funktioniert in der SR-71 aus verschiedenen anderen Gründen nicht durch seine Hülle, aber das Zündsystem in diesem Flugzeug gehört nicht dazu, und ich vermute, dass eine J58 im Notfall mit Diesel betrieben würde, wenn auch mit einem schweren begrenzter Flugbereich.)
Die extreme Verbrennungsrate von Benzin macht es aus einem viel einfacheren Grund zu einem schlechten Kraftstoff: Der Unterschied in der Verbrennungsrate ist bei flüssigen Kraftstoffen noch auffälliger. Eine Flamme breitet sich etwa sechsmal so schnell über der Oberfläche einer Benzinpfütze aus wie über einer Kerosinpfütze, und Benzin hat auch einen viel höheren Dampfdruck und einen Flammpunkt, der unter den meisten normalen Umgebungstemperaturen (!) liegt. Sogar Jet B, eine Mischung aus Kerosin und Benzin, hat Sicherheitsprobleme aufgrund der übermäßigen Begeisterung von Benzin, Feuer zu fangen; Reines Benzin ist viel zu gefährlich, um es als Düsentreibstoff zu verwenden.
Warum verwenden Strahltriebwerke Kerosin statt Benzin?
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