Name: Experimentelle Verfahren für Untersuchungen im Labor des Brennens In Situ : Entflammbarkeit und brennen Effizienz von Rohöl (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 34 s
Description: Lernen Sie ein experimentelles Verfahren zur Untersuchung der Entflammbarkeit und Verbrennungseffizienz von Rohöl unter simulierten In-Situ-Bedingungen. Diese Methode unterstützt effektive Ölunfallbekämpfung.

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Die Autoren möchten danke dem dänischen Rat für unabhängige Forschung zur Finanzierung des Projekts (Grant DDF - 1335-00282). COWIfonden finanziert den Bau von Rohöl Entflammbarkeit Apparat und Gasanalysator, einschließlich der Kanal einfügen. Maersk Oil und Statoil bereitgestellt die Rohöle, die für die repräsentativen Ergebnisse verwendet wurden. Keiner der Sponsoren wurden in das Protokoll oder die Ergebnisse dieser Arbeit beteiligt. Die Autoren möchten auch Ulises Rojas Alva danken für Unterstützung mit dem Konstruieren der modifizierten Kegel Probenhalter.

<ol><li>Allen, A. A. Contained Controlled Burning of Spilled Oil During the Exxon Valdez Oil Spill. Proceedings of the Thirteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar. 305-313 Environment Canada, , 305-313 (1990).</li>
<li>Allen, A. A., Jaeger, D., Mabile, N. J., Costanzo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Use+of+Controlled+Burning+During+the+Gulf+of+Mexico+Deepwater+Horizon+MC-252+Oil+Spill+Response%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">The Use of Controlled Burning During the Gulf of Mexico Deepwater Horizon MC-252 Oil Spill Response.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. 2011 (1), 1-13 (2011).</li>
<li>AMAP. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Assessment+2007%3A+Oil+and+Gas+Activities+in+the+Arctic+-+Effects+and+Potential+Effects%22">Assessment 2007: Oil and Gas Activities in the Arctic - Effects and Potential Effects</a>. 1, AMAP. , Oslo, Norway. 423(2010).</li>
<li>Nuka, Research Planning Group, LLC. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Oil+Spill+Prevention+and+Response+in+the+U.S.+Arctic+Ocean%3A+Unexamined+Risks%2C+Unacceptable+Consequences%22">Oil Spill Prevention and Response in the U.S. Arctic Ocean: Unexamined Risks, Unacceptable Consequences</a>. , The PEW Environment Group. Washington, D.C. 136(2010).</li>
<li>Buist, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuist%2C+IA+%22In+Situ+Burning+in+Ice-Affected+Waters%3A+State+of+Knowledge+Report+Final+Report+7.1.1%22">In Situ Burning in Ice-Affected Waters: State of Knowledge Report Final Report 7.1.1</a>. , Arctic Response Technology. 293(2013).</li>
<li>EPPR. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Guide+to+Oil+Spill+Response+in+Snow+and+ce+Conditions+in+the+Arctic%22">Guide to Oil Spill Response in Snow and ce Conditions in the Arctic</a>. , Emergency Prevention Preparedness and Response (EPPR). 184(2015).</li>
<li>Opstad, K., Guénette, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fire+on+the+Sea+Surface%2C+Ignitability+and+Sustainability+Under+Various+Environmental+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Safety+Science%22%5BJournal%5D)">Fire on the Sea Surface, Ignitability and Sustainability Under Various Environmental Conditions.</a> Fire Safety Science. 6, 741-752 (2000).</li>
<li>Fritt-Rasmussen, J., Brandvik, P. J., Villumsen, A., Stenby, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparing+Ignitability+for+In+Situ+Burning+of+Oil+Spills+for+an+Asphaltenic%2C+a+Waxy+and+a+Light+Crude+Oil+as+a+Function+of+Weathering+Conditions+Under+Arctic+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Reg.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Comparing Ignitability for In Situ Burning of Oil Spills for an Asphaltenic, a Waxy and a Light Crude Oil as a Function of Weathering Conditions Under Arctic Conditions.</a> Cold Reg. Sci. Technol. 72, 1-6 (2012).</li>
<li>Guénette, C. C., Thornborough, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Assessment+Of+Two+Off-Shore+Igniter+Concepts%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Twentieth+Arctic+and+Marine+Oil+Spill+Program+%28AMOP%29+Technical+Seminar+%22%5BJournal%5D)">An Assessment Of Two Off-Shore Igniter Concepts.</a> Proceedings of the Twentieth Arctic and Marine Oil Spill Program (AMOP) Technical Seminar . , Environment Canada 795-808 (1997).</li>
<li>Brandvik, P. J., Fritt-Rasmussen, J., Daniloff, R., Leirvik, F., Resby, J. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrandvik%2C+PJ+%22Establishing%2C+testing+and+verification+of+a+laboratory+burning+cell+to+measure+ignitability+for+in+situ+burning+of+oil+spills.+Report+No.+20%2C+26%22">Establishing, testing and verification of a laboratory burning cell to measure ignitability for in situ burning of oil spills. Report No. 20, 26</a>. 20, SINTEF Materials and Chemistry. Trondheim. (2010).</li>
<li>Van Gelderen, L., Malmquist, L. M. V., Jomaas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vaporization+order+and+burning+efficiency+of+crude+oils+during+in+situ+burning+on+water%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Vaporization order and burning efficiency of crude oils during in situ burning on water.</a> Fuel. 191, 528-537 (2017).</li>
<li>Farmahini Farahani, H., Shi, X., Simeoni, A., Rangwala, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+on+Burning+of+Crude+Oil+in+Ice+Cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">A Study on Burning of Crude Oil in Ice Cavities.</a> Proc. Combust. Inst. 35 (3), 2699-2706 (2015).</li>
<li>Bullock, R. J., Aggarwal, S., Perkins, R. A., Schnabel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-up+considerations+for+surface+collecting+agent+assisted+in+situ+burn+crude+oil+spill+response+experiments+in+the+Arctic%3A+Laboratory+to+field-scale+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Manage%22%5BJournal%5D)">Scale-up considerations for surface collecting agent assisted in situ burn crude oil spill response experiments in the Arctic: Laboratory to field-scale investigations.</a> J. Environ. Manage. 190, 266-273 (2017).</li>
<li>Fingas, M. F., et al. The Newfoundland Offshore Burn Experiment - NOBE. In Situ Burning Oil Spill Workshop Proceedings, , NIST. 63-70 (1994).</li>
<li>Guénette, C. C., Wighus, R. In situ Burning of Crude Oil and Emulsions in Broken Ice. Proceedings of the Nineteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, , Environment Canada. 895-906 (1996).</li>
<li>Potter, S. Tests of Fire-Resistant Booms in Low Concentrations of Drift Ice - Field experiments May 2009. Report No. 27. 27, SINTEF. Trondheim. 17(2010).</li>
<li>AMAP. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Assessment+2007%3A+Oil+and+Gas+Activities+in+the+Arctic+-+Effects+and+Potential+Effects%22">Assessment 2007: Oil and Gas Activities in the Arctic - Effects and Potential Effects</a>. 2, AMAP. Oslo, Norway. 277(2010).</li>
<li>Buist, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Window-of-Opportunity+for+In+Situ+Burning%5BTitle%5D)+AND+%22Spill+Sci.+Technol.+Bull%22%5BJournal%5D)">Window-of-Opportunity for In Situ Burning.</a> Spill Sci. Technol. Bull. 8 (4), 341-346 (2003).</li>
<li>Wu, N., Kolb, G., Torero, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effect+of+Weathering+on+the+Flammability+of+a+Slick+of+Crude+Oil+on+a+Water+Bed%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">The Effect of Weathering on the Flammability of a Slick of Crude Oil on a Water Bed.</a> Combust. Sci. Technol. 161 (1), 269-308 (2000).</li>
<li>Ranellone, R. T., Tukaew, P., Shi, X., Rangwala, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ignitability+of+crude+oil+and+its+oil-in-water+products+at+arctic+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Mar.+Pollut.+Bull%22%5BJournal%5D)">Ignitability of crude oil and its oil-in-water products at arctic temperature.</a> Mar. Pollut. Bull. 115 (1), 261-265 (2017).</li>
<li>Bech, C. M., Sveum, P., Buist, I. A. The Effect of Wind, Ice and Waves on the In situ Burning of Emulsions and Aged Oils. Proceedings of the Sixteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, , Environment Canada. 735-748 (1993).</li>
<li>Van Gelderen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Importance+of+the+Slick+Thickness+for+Effective+In+situ+Burning+of+Crude+Oil%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Saf.+J%22%5BJournal%5D)">Importance of the Slick Thickness for Effective In situ Burning of Crude Oil.</a> Fire Saf. J. 78, 1-9 (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ISO+17554%3A2014%28E%29+Reaction+to+fire+tests+%E2%80%93+Mass+loss+measurement%22">ISO 17554:2014(E) Reaction to fire tests – Mass loss measurement</a>. , International Organization for Standardization. Geneva. 28(2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ISO%2FTR+9705-2%3A2001%28E%29+Reaction-to-fire+tests+%E2%80%93+Full-scale+room+tests+for+surface+products+%E2%80%93+Part+2%3A+Technical+background+and+guidance%0A+%22">ISO/TR 9705-2:2001(E) Reaction-to-fire tests – Full-scale room tests for surface products – Part 2: Technical background and guidance
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<li>Stiver, W., Mackay, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+rate+of+spills+of+hydrocarbons+and+petroleum+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Evaporation rate of spills of hydrocarbons and petroleum mixtures.</a> Environ. Sci. Technol. 18 (11), 834-840 (1984).</li>
<li>Buist, I., Potter, S., Zabilansky, L., Guarino, A., Mullin, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuist%2C+I+%22Oil+Spill+Response%3A+A+Global+Perspective%22">Oil Spill Response: A Global Perspective</a>. Davidson, W. F., Lee, K., Cogswell, A. , Springer. Netherlands. 41-62 (2008).</li>
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<li>Arai, M., Saito, K., Altenkirch, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+of+Boilover+in+Liquid+Pool+Fires+Supported+on+Water+Part+I%3A+Effects+of+a+Water+Sublayer+on+Pool+Fires%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">A Study of Boilover in Liquid Pool Fires Supported on Water Part I: Effects of a Water Sublayer on Pool Fires.</a> Combust. Sci. Technol. 71 (1-3), 25-40 (1990).</li>
<li>Garo, J. P., Vantelon, J. P., Fernandez-Pello, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boilover+Burning+of+Oil+Spilled+on+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Symp.+%28Int.%29+Combust%22%5BJournal%5D)">Boilover Burning of Oil Spilled on Water.</a> Symp. (Int.) Combust. 25 (1), 1481-1488 (1994).</li>
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<li>Guénette, C. C., Sveum, P., Buist, I., Aunaas, T., Godal, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGu%C3%A9nette%2C+CC+%22In+situ+burning+of+water-in-oil+emulsions%22">In situ burning of water-in-oil emulsions</a>. , Marine Spill Response Corporation. Washington D.C. 139(1994).</li>
<li>Van Gelderen, L., Rojas Alva, U., Mindykowski, P., Jomaas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Properties+and+Burning+Efficiencies+of+Crude+Oils+and+Refined+Fuel+Oil%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Thermal Properties and Burning Efficiencies of Crude Oils and Refined Fuel Oil.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. 2017 (1), 985-1005 (2017).</li>
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<li>Janssens, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+rate+of+heat+release+by+oxygen+consumption%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Technol%22%5BJournal%5D)">Measuring rate of heat release by oxygen consumption.</a> Fire Technol. 27 (3), 234-249 (1991).</li>
<li>Brandvik, P. J., Faksness, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weathering+processes+in+Arctic+oil+spills%3A+Meso-scale+experiments+with+different+ice+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Reg.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Weathering processes in Arctic oil spills: Meso-scale experiments with different ice conditions.</a> Cold Reg. Sci. Technol. 55 (1), 160-166 (2009).</li>
<li>Wighus, R., Guènette, C. Fire on the sea surface - Experiments hazard assessment 1995. Report No. NBL A07129. , SINTEF. Trondheim. 40(2007).</li>
<li>Guénette, C. C., Sveum, P., Bech, C. M., Buist, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+In+Situ+Burning+of+Emulsions+in+Norway%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Studies of In Situ Burning of Emulsions in Norway.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. (1), 115-122 (1995).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Die beiden Verwitterung Methoden diskutiert in diesem Papier sind eine relativ einfache Annäherung an die Verwitterungsprozesse, dass17ein verschüttetes Öl auf dem Wasser ausgesetzt ist. Andere, anspruchsvolle Verwitterung Methoden können auch verwendet werden, verwitterte Rohöl Beispiele, wie die zirkulierenden Klamm durch Brandvik und Faksness35beschrieben. Der Vorteil der vorgestellten Methoden ist, dass sie einfachen Ausrüstung erfordern und leicht in einer Laborumgebun...

In Situ Verbrennung verschüttetes Öl auf dem Wasser ist ein marine Öl Spill Response-Verfahren, die das Ausgelaufene Öl von der Wasseroberfläche entfernt, brennen und konvertieren es in Ruß und gasförmigen Verbrennungsprodukte. Diese Antwort-Methode bei der Exxon Valdez1 und Deepwater Horizon2 Ölverschmutzungen erfolgreich angewendet wurde und wird regelmäßig als eine mögliche Öl Spill Response-Verfahren für die arktischen3,4,5 erwähnt ,6. Zwei der wichtigsten Parameter, die bestimmen, ob in Situ Verbrennung von Öl als ein Spill Response-Verfahren erfolgreich sein werden sind die Entflammbarkeit und die brennende Effizienz des Öls. Der erste Parameter, Entflammbarkeit, beschreibt, wie leicht ein Kraftstoff entzündet werden kann und zu verbreiten über die Kraftstoff-Oberfläche zu einem voll entwickelten Brand führen Flamme führen kann. Der zweite Parameter, brennende Leistungsfähigkeit, drückt die Menge des Öls (in Gew.-%), die durch das Feuer effektiv von der Wasseroberfläche entfernt ist. Es ist also für die Entflammbarkeit und die erwarteten brennende Effizienz der verschiedenen Rohöle unter in Situ brennenden Bedingungen zu verstehen.
Die Zündung des Öls slicks auf dem Wasser für in Situ brennenden Zwecke allgemein als ein praktisches Problem mit qualitativen Diskussionen über Zündung Systeme5,7,8,9gerichtet ist. Die praktische Ansatz für die Zündung des verschüttete Öl als binäre Problem und Kennzeichnung "zündfähige" oder "nicht zündfähig" Öle (z. B. Brandvik, Fritt-Rasmussen Et Al. 10) stimmt, jedoch aus Sicht der Grundrechte. In der Theorie kann jeder Kraftstoff angesichts eine geeigneten Zündquelle gezündet werden. Es ist daher zu quantifizieren die Zündung-Anforderungen für eine breite Palette von verschiedenen Rohöl Arten um die Eigenschaften einer Rohöl besser zu verstehen, die es als "nicht zündfähig" bezeichnen würde. Die entwickelte Methode ist zu diesem Zweck lässt sich studieren die Zündung Verzögerungszeit eines Öls in Abhängigkeit von der einfallenden Wärmestrom, der kritischen Wärmestromdichte des Öls und die thermische Trägheit, d.h. wie schwierig es ist, um das Öl zu heizen.
In einer früheren Studie postuliert wir, dass der wichtigste Parameter, der die brennende Effizienz regelt das Wärme-Feedback der Kraftstoff Oberfläche11, ist eine Funktion des Durchmessers Pool. Die Theorie erklärt die scheinbare Pool Größe Abhängigkeit der brennenden Effizienz basierend auf Untersuchungen im Labor Berichterstattung niedrig brennende Effizienz (32-80 %)8,12,13 und groß angelegte Studien (Pool Durchmesser ≥2 m) die Berichterstattung hohe brennende Effizienz (90-99 %)14,15,16. Die hierin beschriebene Methode wurde entwickelt, um die vorgeschlagene Theorie zu testen. Durch kleine Experimente im Labor zu einem ständigen externen Wärmestrom zu unterwerfen, kann die höhere Wärme-Feedback für groß angelegte Pool Brände unter kontrollierten Laborbedingungen simuliert werden. Als solche kann die entwickelte Methode studieren die brennende Effizienz effektiv als eine Funktion des Durchmessers durch Variation des externen Wärmestroms.
Neben einer externen Wärmestrom, die größeren Skala der in Situ zu simulieren brennen Operationen, die Versuchsaufbauten Funktion Kühlung der Ölpest durch einen Kaltwasser, simulieren die kühlende Wirkung von der Meeresströmung. Die diskutierte Methode ist zudem kompatibel mit frischen und verwitterte Rohöle. Die Verwitterung von Rohöl beschreibt die physikalischen und chemischen Prozess, der ein Rohöl zu beeinflussen, sobald es auf dem Wasser, wie Verluste ihrer flüchtigen Bestandteile und mischen mit Wasser zu Form-Wasser-in-Öl-Emulsionen (z. B. AMAP17) verschüttet wird. Verdunstung und Emulgierung sind zwei der wichtigsten Verwitterungsprozesse, die die Entflammbarkeit von Rohölen18 beeinflussen und Protokolle für die Simulation von diese Verwitterungsprozesse sind daher in der besprochenen Methode enthalten.
Hier präsentieren wir Ihnen eine neuartige Labormethode, die bestimmt die Entflammbarkeit und brennende Effizienz der Rohölpreis unter Bedingungen, die in Situ brennenden Operationen auf See zu simulieren. Frühere Studien über die Entflammbarkeit und brennende Effizienz der Rohöle vorgestellten vergleichbar und andere Methoden. Die Entflammbarkeit von frische und verwitterte Rohöle in Abhängigkeit von einem externen Wärmestrom wurde am Wasser19 und unter arktischen Temperaturen20untersucht. Brennende Effizienz-Studien in der Regel konzentrieren sich auf verschiedene Arten von frischen und verwitterte rohe Öle und Umweltbedingungen in einem festen Maßstab (z. B. Fritt-Rasmussen, Et Al. 8Bech, Sveum, Et Al. 21). eine aktuelle Studie über die Verbrennung von Rohöle enthalten chemische Hirten ist, um das Wissen der Autoren, der erste brennende Effizienz für kleine, mittlere und groß angelegte Experimente unter ähnlichen Bedingungen13. Groß angelegte Experimente sind jedoch nicht ohne weiteres verfügbar für parametrische Studien aufgrund der umfangreichen Anzahl der Zeit- und Ressourcenaufwand für die Durchführung solcher Experimente. Der Hauptvorteil der vorgestellten Methode gegenüber den zuvor genannten Studien ist, dass es ermöglicht gleichzeitig studieren beide die Entflammbarkeit und brennende Leistungsfähigkeit von Rohöl unter semi-realistischen Bedingungen. Die Kombination dieser beiden Parameter für Rohöle in Abhängigkeit von verschiedenen Ölsorten und der (simulierten) Pool Durchmesser durch leicht wiederholbare Experimente zu studieren war zuvor in der Praxis undurchführbar.

<table><tbody><tr><td>DUC Rohöl</td><td>Maersk</td><td>N/A</td><td>Leichtes Rohöl mit r = 0,853 g/ml und h = 6,750 mPa*s.</td></tr><tr><td>Grane Rohöl</td><td>Statoil</td><td>N/A</td><td>Schweres Rohöl mit r = 0,925 g/ml und h = 133,6 mPa*s.</td></tr><tr><td>SVM 3000 Stabinger Viskosimeter</td><td>Anton Paar</td><td>C18IP007EN-P</td><td>Viskositäts- und Dichtemessgerät für frische und verwitterte Rohöle.</td></tr><tr><td>Laboshake RO500</td><td>Gerhardt</td><td>11-0002</td><td>Drehschwingtisch zum Emulgieren von Wasser- und Ölgemischen.</td></tr><tr><td>Jebao Wave Maker RW-4</td><td>Jebao</td><td>N/A</td><td>Propeller (Durchfluss von 500-4000 L/h), der im COFA-Setup verwendet wird, um einen Strom zu erzeugen.</td></tr><tr><td>Aquabee UP 3000</td><td>Aquabee</td><td>UP 3000</td><td>Aquarienpumpe zur Kühlung des Wärmestrommessers.</td></tr><tr><td>Adventurer Precision Electronic Balance</td><td>OHAUS</td><td>AX5205</td><td>Lastwaage zum Wiegen des Öls für die COFA-Experimente und im speziell angefertigten Kegelprobenhalter für den Kegelaufbau.</td></tr><tr><td>3M Oil Sorshedent Pads</td><td>VWR</td><td>MMMAHP156</td><td>Hydrophobe Absorptionskissen, die zum Sammeln von Ölrückständen verwendet werden, um die Verbrennungseffizienz des Feuers zu bestimmen.</td></tr><tr><td>Massenverlust-Kalorimeter-Brandprüftechnik</td><td>(FTT)</td><td>B11325-650-1-1608</td> Für <td>die Prüfung von Rohöl wurde anstelle des standardmäßigen quadratischen Probenhalters ein maßgefertigter, kreisförmiger Halter verwendet. Enthält ein Wärmestrommessgerät mit einem Bereich von bis zu 100 kW/m2.</td></tr><tr><td>34972A Datenerfassung / Datenlogger Schalteinheit</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7958</td><td>Hergestellt von Keysight Technologies. Betrieben von der Keysight benchLink Datenlogger 3 Software und ausgestattet mit einem 20-Kanal-Multiplexer.</td></tr><tr><td>Keysight Technologies 34901A 20-Kanal-Multiplexer</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7939</td><td>Hergestellt von Keysight Technologies.</td></tr><tr><td>Faltenbalg-abgedichtetes Ventil</td><td>Swagelok</td><td>SS-1GS6MM</td><td>Kippventil zum Öffnen/Schließen des Wasserein- und -auslasses des speziell angefertigten Kegelprobenhalters für den Konusaufbau.</td></tr><tr><td>Kronos 50 Schlauchpumpe</td><td>SEKO</td><td>KRFM0210M6000</td><td>Schlauchpumpe, die zur Kühlung des speziell angefertigten Kegelprobenhalters für das Konus-Setup verwendet wird.</td></tr><tr><td>ARCTIC A28 Kühlkreislauf</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>152-5281</td><td>Wasserkühlbehälter zur Kühlung des Kühlwassers, das durch den speziell angefertigten Kegelprobenhalter für den Konusaufbau fließt. Enthält eine Einhängethermostatsteuerung SC 100.</td></tr><tr><td>Gasanalyse-Instrumentierungskonsole mit Kanaleinsatz</td><td>Brandprüftechnik (FTT)</td><td>B11328-650-1-1609</td><td>Gasanalysator für O2, CO2 und CO. Verwendet eine Datenerfassungs-/Datenlogger-Schalteinheit 34972A.</td></tr><tr><td>Keramik & Edelstahl 2,5 mm Elektrode</td><td>Brandprüftechnik (FTT)</td><td>M015-4</td><td>Funkenzünder aus dem Massenverlustkalorimeter. Wird im COFA-Setup verwendet, um die Oberflächentemperatur nach der Zündung zu messen.</td></tr><tr><td>Infrarot-Strahler-Modul M110/348</td><td>Heraeus</td><td>80046199</td><td>Original Infrarotheizungen, auf denen die neue Konstruktion mit einer wassergekühlten Halterung für die Heizelemente basierte. Enthält zwei kurzwellige Doppelröhren-Emitter (09751751). Betrieb durch einen Leistungssteller vom Typ CB1x25 P.</td></tr><tr><td>Leistungssteller Heratron</td><td>Heraeus</td><td>80055836</td><td>Typ CB1x25 P Leistungssteller für die Infrarotheizungen.</td></tr></tbody></table>

experimentelle verfahren für untersuchungen im labor des brennens in situ : entflammbarkeit und brennen effizienz von rohöl

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

Eine neue Methode für die gleichzeitige Untersuchung von der Brennbarkeit und brennende Effizienz von frische und verwitterte Rohöl durch zwei Versuchslabor Setups wird vorgestellt. Die Experimente sind im Vergleich zu operativen Skala Experimenten (Pool Durchmesser ≥2 m), während noch durchaus realistisch in Situ brennenden Bedingungen für Rohöl auf dem Wasser mit leicht wiederholbar. Experimentelle Bedingungen umfassen eine fließende Sub-Wasserschicht, die kühlt die Ölpest und einem externen Wärmestrom (bis zu 50 kW/m2), die das höhere Hitze Feedback an die Kraftstoff-Oberfläche in operativen Skala Rohöl Pool Brände simuliert. Diese Bedingungen ermöglichen eine kontrollierte Laborstudie der brennenden Effizienz von Rohöl Pool Brände, die operative Ebene Experimente entsprechen. Die Methode bietet auch quantitative Daten über die Anforderungen an zündenden Rohöle in Bezug auf die kritischen Wärmestromdichte, Zündung Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der einfallenden Wärmestrom, die Oberflächentemperatur auf Zündung und die thermische Trägheit. Dieser Datentyp kann verwendet werden, um festzustellen, die erforderliche Festigkeit und Dauer der Zündquelle auf eine bestimmte Art von frischen oder verwitterten Rohöl zu entzünden. Die wichtigste Einschränkung der Methode ist, dass die kühlende Wirkung des fließenden Wassers Schicht auf das brennende Rohöl Sub als eine Funktion des externen Wärmestroms voll nicht quantifiziert worden. Experimentelle Ergebnisse zeigten deutlich, dass die fließenden-Sub-Wasserschicht verbessert, wie repräsentativ diese Einrichtung von in Situ Brennbedingungen ist aber, inwieweit diese Darstellung stimmt derzeit ungewiss ist. Die Methode zeichnet sich dennoch die realistischste in Situ brennen Laborbedingungen derzeit gleichzeitig studieren die Entflammbarkeit und brennende Leistungsfähigkeit von Rohöl auf dem Wasser.

Abbildung 5 zeigt die Verdunstung Kurve ein leichtes Rohöl, das über mehrere Tage zu einem Verlust von 30 Gew.-% mit der in Schritt 2 beschriebenen Methode verdampft war. Die Abbildung zeigt deutlich, dass nach dem ersten Tag (19 Uhr) der Verdunstungskühlung Verwitterung, die Verdunstungsrate erheblich wodurch für Pausen reduziert wird, wie im Protokoll erwähnt.
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Hier präsentieren wir ein Protokoll, um gleichzeitig zu studieren, die Entflammbarkeit und brennende Effizienz von frische und verwitterte Rohöl unter Bedingungen, die in Situ brennenden Vorgänge auf dem Meer zu simulieren.

Experimentelle Verfahren für Untersuchungen im Labor des Brennens In Situ : Entflammbarkeit und brennen Effizienz von Rohöl

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory ...

Das übergeordnete Ziel dieses experimentellen Verfahrens ist es, die Zündanforderungen und die daraus resultierende Verbrennungseffizienz von Rohöl, das auf Wasser verschüttet wird, zu quantifizieren und zu verbessern, um bei Ölverschmutzungen vorzugehen. Dieses Protokoll kann dazu beitragen, wichtige Fragen für die In-situ-Verbrennung von Rohölverschmutzungen zu beantworten, wie z. B. die Stärke und die Expositionszeit, die für die Zündquelle benötigt wird. Der Hauptvorteil dieser Laborversuche besteht darin, dass die Entflammbarkeit und die Verbrennungseffizienz von Rohölen gleichzeitig unter Bedingungen untersucht werden können, die einem Rohölfeuer im Einsatzmaßstab entsprechen.Beginnen Sie mit der Vorbereitung von Ölproben für die Experimente. Verwenden Sie diesen Kunststoffbehälter für den Bewitterungsprozess. In den Deckel sind Löcher gebohrt.An der Seite befindet sich auch ein Loch für ein Kunststoffrohr, das mit einem O-Ring mit Löchern verbunden ist. Stellen Sie den Behälter so auf, dass Luft durch mehrere Liter frisches Rohöl sprudelt. Überwachen Sie während des Bewitterungsprozesses das Gewicht des Öls, um den prozentualen Gewichtsverlust im Laufe der Zeit zu kennen.Stoppen Sie, wenn der gewünschte Wert erreicht ist, was mehrere Tage dauern kann. Für die Emulgierung von Rohöl ist ein Drehtisch erforderlich. Schütteln Sie zunächst 900 Milliliter des gewünschten Rohöl-Wasser-Gemisches für ein bis zwei Minuten kräftig.Stellen Sie dann die Flasche auf den Dreh-Schütteltisch, um sie bei Raumtemperatur umzurühren. Das Rohöl-Entflammbarkeitsgerät (COFA) befindet sich unter einer Ablufthaube. Es handelt sich um ein Wasserbecken aus Metall mit Ein- und Ablauf.Bereiten Sie für den Test einen Glaszylinder vor. Er sollte fünf Zentimeter hoch sein und einen Durchmesser von etwa 16 Zentimetern haben. Montieren Sie den Zylinder auf einem Ständer und platzieren Sie den Ständer und den Zylinder in der Mitte des Beckens.Füllen Sie das Becken mit frischem Wasser. Stoppen Sie, wenn das Wasser einen Zentimeter unter dem Rand des Glaszylinders steht. Montieren Sie einen Propeller an der Beckenwand, der direkt auf den Glaszylinder ausgerichtet ist, und stellen Sie ihn in der Höhe ein.Stellen Sie seine Höhe und Geschwindigkeit so ein, dass die erzeugten Wellen im Wasser im Inneren des Zylinders kaum zu sehen sind. Schalten Sie den Propeller aus und bereiten Sie das Öl vor. Gießen Sie das Öl vorsichtig auf die Wasseroberfläche im Inneren des Glaszylinders.Geben Sie dann langsam Wasser in das Becken und stoppen Sie, wenn die Oberfläche des Ölteppichs ein bis zwei Millimeter unter dem Rand des Zylinders liegt. Starten Sie den Propeller und bereiten Sie sich darauf vor, das Brennen zu timen. Verwenden Sie einen Butan-Handbrenner, um das Rohöl zu entzünden.Notieren Sie die Zeit von der Zündung bis zum Erlöschen. Wenn das Feuer erloschen ist, verwenden Sie hydrophobe Absorptionskissen, um das restliche Öl aufzufangen. Schütteln Sie das gesammelte Wasser ab, bevor Sie die Pads wiegen, um die Brenneffizienz zu bestimmen.Halten Sie ein anderes Setup unter einer Motorhaube bereit, um die Entflammbarkeit zu untersuchen. Verwenden Sie eine Kegelheizung, die mit Klappenläden und einem Funkenzünder ausgestattet ist. Diese Heizung verfügt auch über einen speziell angefertigten Probenhalter.Dieses Schema hebt die Funktionen hervor, wenn die beiden zusammengefügt werden. Die Kegelheizung sitzt 23 Millimeter über einem Ölteppich, der sich in einer Metallhalterung befindet. Ventile regeln das Kühlwasser, das unter dem Öl fließt.Dieses Schema vermittelt ein Gefühl für die Elemente jenseits der Heizung und des Probenhalters. Es gibt eine Steuereinheit für die Konustemperatur und den Funkenzünder. Das komplette Wassersystem wird offengelegt, ebenso wie das Vorhandensein eines Gasanalysators, der die Abgase beprobt.Beginnen Sie damit, den Kegel so zu erhitzen, dass an der Öloberfläche ein Wärmefluss von drei bis 50 Kilowatt pro Quadratmeter entsteht. Kühlen Sie den Behälter außerdem auf eine zuvor festgelegte Temperatur ab. Wenn alles fertig ist, schließen Sie die Wasserschläuche an den Probenhalter an und lassen Sie das Wasser durch das System fließen.Schütteln Sie den Probenhalter, um eingeschlossene Luft zu entfernen. Wenn sich die Temperaturen des Kegels und des Probenhalters stabilisiert haben, stoppen Sie die Pumpe. Schließen Sie die Ventile auf beiden Seiten des Probenhalters und trennen Sie dann die Röhrchen.Bringen Sie den Probenhalter zu einer Lastwaage und tarieren Sie die Waage. Geben Sie Öl bei Raumtemperatur in den Probenhalter, was einer Slick-Dicke von 10 Millimetern entspricht. Wenn Sie fertig sind, schließen Sie den Probenhalter wieder an, öffnen Sie die Ventile und starten Sie den Wasserfluss neu.Platzieren Sie den Probenhalter nach dem Start der Datenerfassung vorsichtig unter dem Kegel. Bereiten Sie zwei Stoppuhren vor und bewegen Sie den Funkenzünder über die Probe. Öffnen Sie als Nächstes die Kegelverschlüsse und starten Sie die erste Stoppuhr.Wenn sich das Öl entzündet, stoppen Sie die erste Stoppuhr und starten Sie die zweite, und bringen Sie dann den Zünder in seine neutrale Position. Warten Sie, bis das Feuer erloschen ist, um die zweite Stoppuhr zu stoppen. Schließen Sie die Rollläden und stoppen Sie die Datenerfassung.Stoppen Sie anschließend den Wasserfluss im Probenhalter, schließen Sie die Ventile und trennen Sie die Schläuche. Stellen Sie den Probenhalter auf eine tarierte Waage und registrieren Sie sein Gewicht mit Brandrückständen. Reinigen Sie den Halter mit einem flüchtigen, unpolaren Lösungsmittel.Wiegen Sie es erneut, um das Rückstandsgewicht und damit die Verbrennungseffizienz zu bestimmen. Kehren Sie zum COFA zurück. Stellen Sie einen Glaszylinder auf einen Ständer in der Mitte des Geräts.Bringen Sie anschließend zwei wassergekühlte Infrarotheizungen auf verstellbaren Fundamenten auf beiden Seiten des Zylinders in Position. Positionieren Sie sie ein bis fünf Zentimeter von der Außenkante des Zylinders entfernt. Füllen Sie das Rohöl-Entflammbarkeitsgerät mit Wasser.Der Wasserstand sollte einen Zentimeter unter dem Rand des Glaszylinders liegen. Platzieren Sie einen Propeller mit Blick auf den Zylinder in der zuvor festgelegten Höhe. Bereiten Sie nun Thermoelemente für den Zylinder vor.Montieren Sie drei ein Millimeter dicke K-Typ-Thermoelemente auf einem Rahmen und hängen Sie diesen Rahmen über den Zylinder. Richten Sie den Rahmen so aus, dass sich die Thermoelemente entlang des Radius befinden, ein bis zwei Millimeter unter der Zylinderkante. Geben Sie langsam Wasser in das Becken und prüfen Sie, ob das Wasser gleichzeitig mit jedem Thermoelement in Berührung kommt, um deren Platzierung zu testen.Um fortzufahren, lassen Sie das Wasser ab, so dass sein Wasserstand wieder einen Zentimeter unter dem Rand des Zylinders liegt. Stellen Sie sicher, dass sich ein Funkenzünder problemlos zwischen einer neutralen Position und der Zylindermitte bewegen kann. Starten Sie es in der neutralen Position.Gießen Sie Rohöl, das einem fünf Millimeter dicken Ölteppich entspricht, auf das Wasser im Inneren des Glaszylinders. Füge Wasser hinzu, bis das Öl gerade mit den Thermoelementen in Berührung kommt. Bringen Sie den Funkenzünder in Position über dem Öl.Starten Sie gleichzeitig die Datenerfassung und eine Stoppuhr. Schalten Sie die Abzugshaube, den Propeller und den Funkenzünder ein. Schalten Sie die Infrarotheizungen mit der vorgegebenen Leistung ein.Nach dem Anzünden des Öls stoppen Sie die Stoppuhr. Schalten Sie den Zünder aus und bringen Sie ihn in die neutrale Position. Stoppen Sie die Datenerfassung und schalten Sie die Heizungen und den Propeller aus.Entfernen Sie dann die Thermoelemente und löschen Sie das Feuer mit einer nicht brennbaren Abdeckung. Diese Daten beziehen sich auf die Zündverzögerungszeit in Abhängigkeit vom einfallenden Wärmefluss aus dem Kegel. Es gibt Daten für frisches schweres Rohöl und schweres Rohöl, das verdunstet ist.Die vertikalen Asymptoten zeigen die kritischen Wärmeflüsse. Dieses Diagramm zeigt die Wärmefreisetzungsrate als Funktion der Zeit für frisches leichtes Rohöl. Es hat ein regelmäßiges Wärmeabgaberatenprofil.Vergleichen Sie dies mit den Daten für ein emulgiertes leichtes Rohöl, das am Ende der Verbrennung ein Überkochen aufwies. Beachten Sie, dass die Skalen unterschiedlich sind. Hier ist der Verbrennungswirkungsgrad in Abhängigkeit vom einfallenden Wärmefluss für zwei Ölsorten, frisches leichtes Rohöl und verdampftes schweres Rohöl.Die Daten wurden mit dem Konusaufbau gewonnen. Die Daten aus dem Setup ermöglichen auch eine Darstellung der Brenngeschwindigkeit für die beiden Ölsorten. Dies ist ein Beispiel für die Oberflächentemperatur als Funktion der Zeit von zwei Thermoelementen in der Rohöl-Entflammbarkeitsvorrichtung.Der Dorn zeigt den Zeitpunkt der Zündung an. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie die Entflammbarkeit und Verbrennungseffizienz von Rohölen unter Bedingungen untersuchen können, die Rohölbrände auf dem Wasser im Betriebsmaßstab simulieren. Einmal gemeistert, können die verschiedenen experimentellen Verfahren in 20 bis 60 Minuten pro Versuch durchgeführt werden, wenn sie richtig durchgeführt werden.Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass, obwohl die Versuchsaufbauten so konzipiert sind, dass sie die Bedingungen im operationellen Maßstab simulieren, die Experimente immer noch in einer kontrollierten Laborumgebung durchgeführt werden und daher die Ergebnisse entsprechend interpretiert werden sollten. Nach diesem Verfahren können weitere Parameter, die das Problem beeinflussen, wie Wind und Wellen, zu den Versuchsaufbauten hinzugefügt werden, um die Repräsentativität dieser Experimente im Vergleich zu realen in situ Brennvorgängen weiter zu verbessern. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Feuer und Rohöl äußerst gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden sollten, wie z. B. persönliche Schutzartikel, eine geeignete Abzugshaube und der Schutz brennbarer Materialien.

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