Gefrierpunkt Treibstoff

[Clemens]

Hallo,

 

nach der ICAO-Normalatmosphäre beträgt die Temparatur am Boden 15° C und sinkt mit steigender Höhe. Bei FL 310/320 liegt die Temperatur dann bei etwa - 47 °C, die dem Gefrierpunkt des Treibstoffs (A1) entspricht. Nun frage ich mich, wie es möglich ist, trotzdem in größerer Reiseflughöhe zu fliegen (was ja praktiziert wird). Wer hat denn eine Erklärung?

 

Gruß Clemens

[TooLowFlap]

Dies ist aus verschiedenen Gründen möglich:

 

Zum einen nimmt die SAT (Static Air Temperatur) zwar bis zur Tropopause linear 2°/1000ft ab (also unter ISA bis auf -56°C in 36.000ft), zum anderen ist diese Temperatur mitnichten die, welche auf das Flugzeug wirkt.

 

Das Flugzeug bewegt sich mit einer erheblichen Geschwindigkeit durch die Luftmassen. Dabei staut sich die Luft am Flugzeug - die Luft wird abgebremst. Der sogenannte "Dynamische Druck" veringert sich immer weiter (im Staupunkt bis auf 0). Da aber nach Bernulli der Gesamtdruck als Summe aus dynamischen Druck und statischem Druck konstant sein soll wandelt sich der dyamische Druck in statischen Druck um - der statische Druck steigt. Analog verhält sich die Temperatur. Durch das Abbremsen der Luft wird Wärme frei, so dass die Total Air Temperatur (TAT) sobald sich das Flugzeug bewegt immer größer sein wird als die SAT! Die auf das Flugzeug wirksame Temperatur ist also größer als die SAT!

 

Zum anderen wird heiße Hydraulikflüssigkeit in Leitungen durch die Tanks geführt, was zum einen die Hydraulik kühlt, zum anderen den Treibstoff etwas erwärmt.

 

Einige Flugzeuge verfügen ebenso "Fuel Heat"...

 

Gruß

Jo

[Clemens]

Hallo Jo,

vielen Dank für die Antwort. Ich muss aber noch was nachfragen: Kommt es dann in der Praxis überhaupt vor (z.B. im Winter), dass die Treibstoff-Temperatur den Gefrierpunkt erreicht und man deshalb auf niedrigere FL ausweichen muss?

 

Gruß Clemens

[martinw]

Hi Piloten,

 

dazu noch eine Frage, was passiert mit einem Stück gefrorenen Treibstoff im Treibstoff? (So wie ein Eiswürfel im Wasserglas - es geht mir nicht um die existenz, nur was tut das?) Schwimmt das oben der sinkt der herab?

 

Danke

MARTIN

[Flyermans]

Hallo!

Die Kühlschlangen der Hydraulik in den inneren Tanks dienen eher der Kühlung der Hydraulik, als der Erwärmung des Kraftstoffes. Vergesst die Massenträgheit nicht bei der Abkühlung oder Erwärmung.

Stellt mal eine warme Flasche Bier in den Kühlschrank. Erst nach Stunden hat sie die gewünschte Temperatur. Nun stellt euch mal den riesigen Flugzeugtank vor. Alles klar?!

Die eigentliche Erwärmung des Fuels für die optimale Verbrennung erfolgt im Triebwerk. Dort macht das der Fuel Oil Heatexchanger.

[Markus Burkhard]

Original geschrieben von Clemens

Kommt es dann in der Praxis überhaupt vor (z.B. im Winter), dass die Treibstoff-Temperatur den Gefrierpunkt erreicht und man deshalb auf niedrigere FL ausweichen muss?

Es muss dazu nicht mal Winter sein. Es kommt schon ab und zu vor, dass ein Flightlevel aufgrund der Fuel-Temperatur nicht geflogen werden kann, das ist aber meiner Meinung nach meist auf Langstreckenflügen ein Faktor da diese ja über sehr lange Zeit in grossen Höhen fliegen.

 

Gruss Markus

[Gast harry]

Original geschrieben von TooLowFlap

Durch das Abbremsen der Luft wird Wärme frei, so dass die Total Air Temperatur (TAT) sobald sich das Flugzeug bewegt immer größer sein wird als die SAT! Die auf das Flugzeug wirksame Temperatur ist also größer als die SAT!

 

und bei der concorde wird die aussenhuelle wegen der luftreibung bei mach 2 ca 100 grad heiss, selbst bei -50 grad SAT oder was auch immer. die SR-71 (mach 3) ist bzw war deshalb schwarz, und bei der concorde (mehr oder weniger weiss) verschwindet diese hitze im treibstoff -> gefriert nicht.

[Flyermans]

Merkt ihr nicht, das ihr euch widersprecht.

[TooLowFlap]

Ein Flugzeugtank mit durchlaufenden Hydraulikleitungen ist nichts anderes als ein Wärmetauscher, den nunmal nach bestimmten thermodynamischen Gesetzen arbeitet. Selbstverständlich wird sich eine höhere Temperatur beim Treibstoff einstellen - das dies nicht ausschlaggebend sein kann habe ich durch das Wort "etwas" versucht klarzustellen.

Die Mischungstemperatur ist nämlich nicht nur von den Temperaturen der beiden Stoffe abhängig sondern und vorallem auch von der Masse der beiden Stoffe und der spezifischen Wärmekapazität. Das da die Hydraulikflüssigkeit rein Mengenmäßig dem Treibstoff im Regelfall hoffnungslos unterlegen ist, sollte klar sein.

Übrigens, es gibt für verschiedene Flugzeugtypen minimale Treibstofffüllstände pro Tank bis zu welchen die Hydraulikkühlung garantiert werden kann, darunter kann es zu Problemen kommen.

 

Neben dem Standartsprit hier in Europa ->JET A-1 (-47°C) gibt es auch noch JET A (-40°C) oder PL5 (-50°C).

Um die Treibstofftemperatur nach oben zu bringen hilft einzig ein erhöhen der TAT. Manchmal hilft hierbei schon ein signifikantes Beschleunigen auf eine schnellere Reisegeschwindigkeit oder eben das Absinken in wärme Luftschichten.

 

Gruß

Jo

[BH47]

Was ist mit AVGAS?

 

Gruss

Joachim

[Siegfried]

Original geschrieben von Clemens

Hallo Jo,

vielen Dank für die Antwort. Ich muss aber noch was nachfragen: Kommt es dann in der Praxis überhaupt vor (z.B. im Winter), dass die Treibstoff-Temperatur den Gefrierpunkt erreicht und man deshalb auf niedrigere FL ausweichen muss?

 

Hallo Clemens,

 

Obwohl die 737 keine Tankheizung hat, ist es zumindest meinem Freund (PIC auf 737 classic und NG) noch nie passiert.

 

Ich glaub im AOM hab ich mal was von "max" -42 Grad gelesen, dann muß man was dagegen tun - sprich tiefere Luftschichten aufsuchen.