כאן, אנו מציגים פרוטוקול ללמוד בו זמנית דליקות ויעילות הבוער של הנפט הגולמי בליה ורענן בתנאים המדמים בחיי עיר צריבה פעולות על הים.
מאמר שיטה
כאן, אנו מציגים פרוטוקול ללמוד בו זמנית דליקות ויעילות הבוער של הנפט הגולמי בליה ורענן בתנאים המדמים בחיי עיר צריבה פעולות על הים.
שיטה חדשה עבור חקר דליקות סימולטני ויעילות הבוער של הנפט הגולמי בליה ורענן דרך שני כיוונוני מעבדה ניסויית מוצג. הניסויים הם הדיר בקלות לעומת ניסויים בקנה מידה תפעוליים (בריכה קוטר ≥2 מ'), בעוד שמציעות עדיין מציאותיים מאוד בחיי עיר צריבה בתנאים של נפט גולמי על המים. תנאים ניסיוני כוללים מים זורמים תת השכבה שמקררת את כתם שמן, של שטף חום חיצוני (עד 50 קילוואט/m2) המדמה את המשוב חום גבוה אל פני השטח דלק בשריפות מאגר נפט גולמי מידה תפעוליים. תנאים אלה מאפשרים מחקר מעבדה מבוקרת של יעילות שריפת שריפות מאגר נפט שוות ניסויים בקנה מידה תפעוליים. השיטה מספקת גם נתונים כמותיים לגבי הדרישות עבור והצתת שמני גולמי במונחים של שטף חום קריטי, זמן ההשהיה ההצתה כפונקציה של שטף חום האירוע, את טמפרטורת פני השטח בעת התנעה האינרציה התרמית. סוג נתונים זה יכול לשמש כדי לקבוע את הכוח הנדרש ואת משך הזמן של מקור ההצתה להצית סוג מסוים של נפט גולמי טריים או בליה. המגבלה העיקרית של השיטה היא כי אפקט הקירור של המים הזורמים תת השכבה על הנפט הגולמי בוער כמו פונקציה של שטף חום חיצוני יש לא היה מלא לכמת. תוצאות הניסוי הראו בבירור כי השכבה זורמים מים תת לשפר את נציג כמה המקום הזה בחיי עיר תנאי בוער, אבל באיזה היקף הייצוג הזה הוא מדויק היא כרגע לא בטוח. השיטה אף על פי כן כולל את ריאליסטי בחיי עיר צריבה תנאי מעבדה זמין כעת עבור הלומדים בו זמנית את דליקות וצריבה היעילות של נפט גולמי על המים.
בחיי עיר שריפת נפט גולמי שנשפך על המים היא שיטה התגובה לשפוך נפט ימיים זה מסיר שמן שנשפך מפני השטח המים על ידי צריבתו והפיכתו פיח ומוצרים גזי בעירה. שיטה זו התגובה הוחלה בהצלחה במהלך אקסון ואלדז1 ו אופק בעומק2 הנפט נשפך ולא מוזכר באופן קבוע שיטה התגובה לשפוך שמן פוטנציאליים עבור הארקטי3,4,5 ,6. שני הפרמטרים מפתח לקבוע אם בחיי עיר שריפת שמן יהיה מוצלח כשיטה התגובה לשפוך את דליקות הינם יעילות שריפת השמן. הפרמטר הראשון, דליקות, מתאר איך בקלות דלק יכול להידלק והוא יכול להוביל להבה מתפשטת על פני דלק כתוצאה מכך בשריפה מפותחת. הפרמטר השני, שריפת יעילות, מבטא את כמות השמן (ב wt %) מוסר ביעילות פני המים ליד האש. זה רלוונטי ובכך להבין את דליקות ואת היעילות בוער הצפוי של שמני גולמי שונים תחת בחיי עיר צריבה תנאים.
ההצתה של שמן כתמי מים בחיי עיר צריבה מטרות מופנית בדרך כלל בעיה מעשית, עם דיונים איכותי על ההצתה מערכות5,7,8,9. הגישה המעשית להצתה של נשפך שמן כבעיה בינארי, labelling שמנים "."הדבר הזה מצית אותך או "לא הדבר הזה מצית אותך" (למשל Brandvik, Fritt-רסמוסן, et al. 10), אולם הוא שגוי מנקודת מבט הבסיסית. בתיאוריה, כל דלק יכול להידלק בהתחשב מקור ההצתה המתאים. לכן זה רלוונטי לכמת את הדרישות ההצתה עבור מגוון רחב של סוגים שונים נפט גולמי כדי להבין טוב יותר את המאפיינים של נפט גולמי זה באותיות כמו "לא הדבר הזה מצית אותך". למטרה זו, השיטה שפותחה ניתן ללמוד את זמן ההשהיה ההצתה של שמן כפונקציה של שטף חום התקרית, שטף החום הקריטי של השמן, שלה האינרציה התרמית, כלומר כמה קשה זה לחמם את השמן.
במחקר הקודם, אנחנו הניחו כי הפרמטר העיקרי השולטת יעילות שריפת הוא המשוב חום דלק משטח11, אשר היא פונקציה של קוטר הבריכה. התיאוריה מסבירה את התלות גודל הבריכה נראית לעין ליעילות בוער מבוסס על מחקרי מעבדה דיווח נמוך בוער יעילות (32-80%)8,12,13 ולימודי בקנה מידה גדול (בריכה קוטר ≥2 ז) דיווח גבוהה בוער יעילות (90-99%)14,15,16. השיטה הנדונים כאן נועד לבחון את התיאוריה המוצע. במינים בקנה מידה קטן שמוכר כדי זרימה מתמדת חום חיצוני, ניתן לדמות את המשוב חום גבוה יותר לאש בריכה בקנה מידה גדול בתנאי מעבדה מבוקרת. ככזה, השיטה שפותחה מאפשרת ללמוד את יעילות שריפת ביעילות כפונקציה של הקוטר על ידי שינוי שטף חום חיצוני.
בנוסף שטף חום חיצוני כדי לדמות קנה מידה גדולה יותר של בחיי עיר שריפת פעולות, התכונה setups ניסיוני קירור של כתם שמן על ידי זרם מים קרים, להדמיית אפקט הקירור של הים הנוכחי. השיטה דנו היא יתר על כן תואם עם שמני גולמי הן טריים והן בליה. הבליה של נפט גולמי מתאר את התהליך הכימי והפיסי המשפיעות לנפט גולמי ברגע זה נשפך על המים, כגון הפסדים של מרכיביו נדיף ולערבב עם מים כדי אמולסיות מים בתוך שמן הטופס (לדוגמה, AMAP17). אידוי, תחליב שני תהליכי הבלייה העיקריים המשפיעים על דליקות של שמני גולמי18 , פרוטוקולים להדמיית תהליכים בלייה אלה כלולים ולכן השיטה דנו.
במסמך זה, אנו מציגים שיטה מעבדה הרומן הקובע את דליקות והיעילות הבוער של נפט גולמי בתנאים המדמים בחיי עיר צריבה פעולות על הים. מחקרים קודמים על דליקות ועל יעילות שריפת שמן גולמי בהשתתפות דומות ושיטות שונות. דליקות של שמני גולמי בליה ורענן כפונקציה של שטף חום חיצוני נחקר על המים19 ותחת טמפרטורות הקוטב20. מחקרים יעילות שריפת בדרך כלל מתמקדים סוגים שונים של טרי, בלויות שמני גולמי ותנאים סביבתיים בקנה מידה קבוע (למשל, Fritt-רסמוסן, et al. 8פרנילה בק, Sveum, et al. 21)-מחקר שנערך לאחרונה על שריפת שמן גולמי הנכללת רועים כימית היא, הידע של המחברים, הראשונים שלמדו את יעילות שריפת עבור קטן, בינוני, ו ניסויים בקנה מידה גדול תחת תנאים דומים13. הם ניסויים בקנה מידה גדול, עם זאת, לא זמינים ללימודי פרמטרית עקב כמות נרחבת זמן ומשאבים הדרושים עבור ניסויים כאלה. היתרון העיקרי של השיטה שהוצגו על המחקרים כאמור הוא שזה מאפשר עבור הלומדים בשתי דליקות את וצריבה היעילות של נפט גולמי בתנאים למחצה מציאותי בו זמנית. השילוב של לימוד אלה שני פרמטרים עבור שמני גולמי כפונקציה של סוגי שמן שונה והן את קוטר הבריכה (מדומה) דרך ניסויים בקלות הדיר היה בעבר ישים בפועל.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה עושה שימוש שני כיוונוני ניסיוני שונים המשמשים בשלבים 4-8, כפי שמוצג את התרשימים הנלווה. ההגדרה הראשונה תהיה הנפט הגולמי דליקות המנגנון (COFA) (איור 1 ו- 4 באיור), אשר נמצא 1.0 × 1.0 × 0.50 מ'3 אגן מים מתכת שנועדו לנהל בקנה מידה קטן בחיי עיר שריפת ניסויים הנפט הגולמי, כפי שמוצג לדוגמה ב- Van Gelderen, Brogaard, et al. 22 ההגדרה השנייה תהיה דוד חרוט23 עם המצת ניצוץ זה כולל בעל מדגם בהזמנה אישית, מנתח גז המודד את O2, CO2, ו- CO ריכוזי הפליטה צינור24 (איור 2 , איור 3). המפרט הטכני של כיוונונים אלה מתוארים בפירוט נוסף מסמך משלים, הכולל גם צילומים של כיוונונים. אלא אם צוין אחרת, נתוני מדידות (למשל, טמפרטורה, חום פלקסים או ריכוזי גזים) נמדדים באופן דיגיטלי דרך לוגר מרבב ונתונים. ואנלטיקה מופעלים עם תוכנית רכישת נתונים דיגיטליים. בפרוטוקול, הביטוי "התחל את לוגר נתונים" כוללת את כל הפעולות בהתאם להוראות התוכנית, כפי שנקבע על ידי היצרן, הדרושים כדי להתחיל רכישת נתונים.
1. כללי הטיפול נפט גולמי
2. אויר בליית נפט גולמי על ידי מבעבע נשוף אוויר דרך השמן
הערה: שלב זה מבוסס על Stiver, מקאי25 ו- Buist, פוטר, ואח. 26
3. תחליב של נפט גולמי באמצעות רוטרי רועד טבלה
הערה: חלק זה של הפרוטוקול שונתה מן Daling, מ., ואח. 27
4. התייחסות בחיי עיר שריפת ניסויים COFA (איור 1) עבור הכיול של הקירור מים בכיוונון חרוט
(1)5. כיול של הקירור מים עבור ההתקנה קונוס (איור 2 , איור 3).
6. כיול של החימום קונוס (איור 2-3).
7. דליקות ניסויים של הנפט הגולמי בכיוונון קונוס (איור 2-3)
8. טמפרטורת פני השטח בעת התנעה ניסויים של הנפט הגולמי בכיוונון COFA (איור 4).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 5 מראה את עקומת אידוי של שמן גולמי אור היה התאדו על פני ימים מרובים לאובדן של 30% wt באמצעות השיטה המתוארת בשלב 2. האיור מראה בבירור כי לאחר היום הראשון (19 h) בליה אויר, קצב אידוי מצטמצם באופן משמעותי, אשר מאפשר עבור השהיות כאמור בפרוטוקול.
איור 6 מראה את זמן ההשהיה ההצתה כפונקציה של שטף חום התקרית מן התנור קונוס (שלב 7, איור 2
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שתי השיטות בליה המתוארים במסמך זה הם הערכה פשוטה יחסית של תהליכי בליה שמן שנשפך על המים הוא נתון עד17. שיטות מתוחכמות בליה יותר יכול לשמש גם כדי לספק דוגמאות בליה נפט גולמי, כגון לבריכה במחזור המתואר באמצעות Brandvik ו- Faksness35. היתרון של השיטות הציג היא כי הם דורשים ציוד פשוט, יכול להתבצע בקלות בסביבת מעבדה. השמנים גולמי בליה וכתוצאה מכך ואז הם פונקציונליים למטרות של דליקות, יעילות בוער, בלימודים פרוטוקול זה, כפי שמתואר במקטע תוצאות נציג.
אחת...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים אין לחשוף.
המחברים רוצה להודות המועצה הדנית מחקר עצמאי לצורך מימון הפרויקט (DDF גרנט - 1335-00282). COWIfonden מימנה את הבנייה של המנגנון דליקות נפט גולמי, מנתח גז, כולל את תותב צינור. מארסק שמן סטטאויל מסופקים השמנים גולמי ששימשו התוצאות נציג. אף אחד נותני החסות היו מעורבים הפרוטוקול או את התוצאות של מאמר זה. המחברים גם רוצה להודות יוליסס רוחאס עלוה על סיוע עם בניית בעל מדגם חרוט ששונה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| נפט גולמי DUC | Maersk | N/A | נפט גולמי קל עם r = 0.853 גרם/מ"ל ו-h = 6.750 mPa*s. |
| נפט גולמי גראן | Statoil N/A | נפט גולמי כבד עם r = 0.925 גרם/מ"ל ו-h = 133.6 mPa*s. | |
| SVM 3000 Stabinger Viscometer | Anton Paar | C18IP007EN-P | מד צמיגות וצפיפות עבור הנפט הגולמי הטרי והבלוי. |
| Laboshake RO500 | Gerhardt | 11-0002 | שולחן טלטול סיבובי לתחליב תערובות מים ושמן. |
| מדחף Jebao Wave Maker RW-4 | Jebao | N/A | (זרימה של 500-4000 ליטר לשעה) המשמש במערך COFA ליצירת זרם. |
| משאבת אקווריום Aquabee UP 3000 | Aquabee | UP 3000 | לקירור מד שטף חום. |
| Adventurer Precision Electronic Balance | OHAUS | AX5205 | משקל עומס המשמש לשקילת השמן לניסויי COFA ובמחזיק דגימת החרוט בהתאמה אישית להגדרת החרוט. |
| רפידות ספיגת שמן 3M | VWR | MMMAHP156 | רפידות ספיגה הידרופוביות המשמשות לאיסוף שאריות שמן לקביעת יעילות השריפה של האש. |
| קלורימטר לאובדן מסה | (FTT) | B11325-650-1-1608 | מחזיק עגול בהתאמה אישית שימש לבדיקת נפט גולמי ולא למחזיק המדגם המרובע הסטנדרטי. כולל מד שטף חום עם טווח של עד 100 קילוואט/מ"ר2. |
| 34972A יחידת מתג איסוף נתונים / לוגר נתונים | RS רכיבים בע"מ | 702-7958 | מיוצר על ידי Keysight Technologies. מופעל על ידי תוכנת Keysight benchLink data logger 3 ומצויד במרבב 20 ערוצים. |
| Keysight Technologies 34901A מרבב 20 ערוצים | RS רכיבים בע"מ | 702-7939 | מיוצר על ידי Keysight Technologies. |
| שסתום אטום מפוח | Swagelok | SS-1GS6MM | שסתום החלפה לפתיחה/סגירה של המים פנימה ויציאה של מחזיק דגימת החרוט בהתאמה אישית להגדרת החרוט. |
| משאבה פריסטלטית Kronos 50 | SEKO | KRFM0210M6000 | משאבה פריסטלטית המשמשת לקירור מחזיק דגימת החרוט בהתאמה אישית להגדרת החרוט. |
| ARCTIC A28 Coold Circer | ThermoFisher Scientific | 152-5281 | מאגר קירור מים המשמש לקירור מי הקירור הזורמים דרך מחזיק דגימת החרוט בהתאמה אישית להגדרת החרוט. כולל בקר סירקולטור טבילה SC 100. |
| קונסולת מכשור לניתוח גז עם טכנולוגיית בדיקת אש להכנסת צינור | (FTT) | B11328-650-1-1609 | מנתח גז עבור O2, CO2 ו-CO. משתמש ביחידת מתג 34972A לרכישת נתונים / לוגר נתונים. |
| קרמיקה & נירוסטה 2.5 מ"מ אלקטרודה | טכנולוגיית בדיקת אש (FTT) | M015-4 | מצת ניצוץ מהקלורימטר לאובדן מסה. משמש במערך COFA למדידת טמפרטורת פני השטח בעת ההצתה. |
| פולט אינפרא אדום M110/348 | Heraeus | 80046199 | תנורי אינפרא אדום מקוריים עליהם התבסס העיצוב החדש עם מחזיק מקורר מים לגופי החימום. כולל שני פולטי צינורות תאומים בגל קצר (09751751). מופעל על ידי בקר כוח מסוג CB1x25 P. |
| בקר כוח Heratron | בקר כוח Heraeus | 80055836 מסוג CB1x25 P עבור תנורי האינפרא אדום. |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה