현장에서 불타의 실험실 연구에 대 한 실험 절차: 가연성 및 원유의 점화 효율성

Summary

여기, 선물이 동시에 가연성 및 현장에서 불타는 바다에 대 한 작업을 시뮬레이션 하는 조건 하에서 신선 하 고 풍 화 원유의 레코딩 효율성 연구 프로토콜.

Abstract

가연성의 동시 연구 및 2 개의 실험적인 실험실 설정을 통해 신선 하 고 풍 화 원유의 레코딩 효율성에 대 한 새로운 방법을 제시 합니다. 실험 운영 규모 실험 (풀 직경 ≥2 m), 여전히 꽤 현실 갖춘 현장에서 불타는 물에 원유의 조건 비교 쉽게 반복 있습니다. 실험 조건 냉각 오일 슬 릭 및 운영 규모 원유 풀 화재에 연료 표면에 높은 열 피드백을 시뮬레이션 하는 외부 열 플럭스 (최대 50 원/m²) 흐르는 물 하위 레이어를 포함 합니다. 이러한 조건에 해당 운영 규모 실험 하는 원유 풀 화재의 레코딩 효율성의 제어 실험실 연구 가능 메서드는 또한 임계 열 유 속에서 원유 오일 점화, 사건 열 플럭스, 점화, 시 표면 온도 및 열 관성의 기능으로 점화 지연 시간에 대 한 요구 사항에 정량적 데이터를 제공합니다. 이러한 유형의 데이터는 필요한 힘과 신선한 또는 풍 화 오일의 특정 종류를 점화 하는 점화 소스의 기간 결정 하 사용할 수 있습니다. 방법의 주요 한계는 흐르는 물의 냉각 효과 하위 레이어 레코딩 원유로 외부 열 플럭스의 기능 완벽 하 게 계량 하지는 이다. 실험 결과 명확 하 게 흐르는 물 하위 레이어 레코딩 조건 제자리에서 어떻게 대표이 설치는 개선지 않습니다 하지만 어느 정도이 표현은 정확 하지 않습니다 현재 불확실 했다. 메서드는 가장 현실적인 현장에서 불타는 동시에 가연성을 공부 하 고 불타는 물에 오일의 효율성에 대 한 현재 사용 가능한 실험실 조건 역시 갖추고 있습니다.

Introduction

현장에서 물에 유출된 원유의 불타 레코딩과 매연 및 가스 연소 제품에 그것을 변환 하 여 물 표면에서 유출된 기름 제거 해양 기름 유출 응답 방법입니다. 이 응답 엑손 발데즈¹ 과 심해의 지평선² 기름 유출 동안 성공적으로 적용 된 방법과 정기적으로 북극^{3,4,5에 대 한 잠재적인 기름 유출 응답 방법으로 언급 한 ,6}. 제자리에서 기름의 불타 유출 응답 방법으로 성공적 될 것입니다 여부를 결정 하는 핵심 매개 변수에 두는 가연성 및 석유의 연소 효율성입니다. 첫 번째 매개 변수, 가연성, 얼마나 쉽게 연료 발 화 될 수 있는 및 완전 개발된 불 귀 착될 연료 표면 확산 화 염으로 이어질 수 있습니다 설명 합니다. 불타는 효율성, 두 번째 매개 변수 (wt %)에 불에 의해 물 표면에서 효과적으로 제거 하는 석유의 양을 표현 한다. 그것은 따라서 이해는 가연성 및 현장에서 레코딩 조건 아래 다른 원유 오일의 예상된 레코딩 효율성 관련이 있다.

제자리에서 레코딩 목적 점화 시스템^5,7,,89에 대 한 질적 논의와 실제적인 문제 해결 일반적으로 대 한 석유의 점화 물에 slicks. 실용적인 접근의 점화에 쏟 이진 문제로 오일 그리고 “화성” 또는 “하지 요령” 오일 라벨 (예: Brandvik, Fritt-라 스무 센, 외 알. ^{하지만 10})은,, 근본적인 관점에서 올바른. 이론에서는, 어떤 연료 주어진 적절 한 점화 소스를 붙 였을까 될 수 있습니다. 그것은 그러므로 더 나은 이해 “하지 요령”으로 레이블 것이 원유의 속성을 다른 원유 종류의 넓은 범위에 대 한 점화 요구 계량 관련이 있다. 이 목적을 위해 개발 된 방법 사건 열 유 속, 기름 및 그것의 열 관성, 즉 얼마나 어려운 그것은 기름을 열 하는 중요 한 열 플럭스의 기능으로 오일의 점화 지연 시간을 공부 하 사용할 수 있습니다.

이전 연구에서 우리는 레코딩 효율성을 관리 하는 주요 매개 변수는 수영장 직경의 기능 연료 표면¹¹, 열 피드백은 가정. 실험실 연구 보고 낮은 레코딩 효율성 (32-80%)^8,,1213 및 대규모 연구 (풀 직경 ≥2 m)에 따라 레코딩 효율성의 명백한 풀 크기 종속성을 설명 하는 이론 높은 연소 효율 (90 ~ 99%)^14,15,16보고. 여기에 설명 된 메서드는 제안 된 이론을 테스트 하도록 설계 되었습니다. 외부 열 플럭스를 소규모 실험실 실험을 쓰는 하 여 대규모 수영장 화재에 대 한 높은 열 피드백 제어 실험실 조건 하에서 시뮬레이션할 수 있습니다. 따라서, 개발된 메서드 외부 열 플럭스 변화 하 여 직경의 기능으로 효과적으로 연소 효율을 공부 하는 수 있습니다.

현장에서 의 더 큰 규모를 시뮬레이션 하는 외부 열 플럭스 뿐만 아니라 레코딩 작업, 오일 슬 릭의 차 물 흐름에 의해 냉각, 현재 바다의 냉각 효과 시뮬레이션 실험 설정 기능. 설명한 방법은 또한 신선 하 고 풍 화 원유 오일와 호환 됩니다. 원유의 풍 화는 휘발성 구성 요소 및 양식 물에서 기름 유화 액 (예를 들어, 확장¹⁷)을 물으로 혼합의 손실 등 물에 유출은 일단 한 원유에 영향을 주는 물리적, 화학적 과정을 설명 합니다. 증발 및 유화 원유 오일¹⁸ 의 가연성에 영향을 주는 주요 풍 화 프로세스의 두 있으며 이러한 풍 화 프로세스를 시뮬레이션을 위한 프로토콜 따라서 논의 방법에 포함 됩니다.

여기, 우리는 가연성 및 현장에서 불타는 바다에 대 한 작업을 시뮬레이션 하는 조건 하에서 원유의 레코딩 효율성 결정 하는 새로운 실험실 방법 제시. 가연성 및 원유 오일의 연소 효율에 대 한 이전 연구 기능 비교 및 다른 방법. 외부 열 플럭스의 기능으로 신선 하 고 풍 화 원유 오일의 가연성 물¹⁹ 및 북극 온도²⁰에서 연구 했다. 레코딩 효율성 연구 일반적으로 신선한의 종류에 집중 하 고 극복 한 원유 오일 및 고정 규모 환경 조건 (예를 들어, Fritt-라 스무 센, 외. ⁸Bech, Sveum, 외 알. ²¹). 원유 오일 화학 목 축 업에 포함 된의 대 한 최근 연구는, 저자, 지식 첫 번째 작은, 중간, 대 한 레코딩 효율성 연구와 비슷한 조건¹³에서 대규모 실험. 그러나 대규모 실험은,, 파라메트릭 연구 시간과 같은 실험 수행에 필요한 자원의 광범위 한 금액으로 인해 쉽게 사용할 수 없습니다. 앞에서 언급 한 연구를 통해 제시 방법의 주요 장점은 동시에 모두는 가연성을 공부 하 고 불타는 세미 현실적인 조건에서 원유의 효율성에 대 한 수 것입니다. 원유 오일에 대 한 이러한 두 매개 변수 모두 다른 기름 종류와 쉽게 반복 실험을 통해 (시뮬레이션된) 풀 직경의 기능으로 공부의 조합 이전 연습에서 실현 되지 않았습니다.

Protocol

이 프로토콜을 사용 4-8 단계에서 사용 되는 두 개의 서로 다른 실험 설정을 동반 회로도 같이. 첫 번째 설치 되는 원유 가연성 기구 (COFA) (그림 1 과 그림 4)는 1.0 × 1.0 × 0.50 m는3 금속 물통 예 같이 작은 규모의 원유 실험, 레코딩 제자리에서 실시 설계 에 반 Gelderen, Brogaard, 외 알. 22 두 번째 설치는 주문 품 샘…

Representative Results

그림 5 에서는 2 단계에서 설명한 방법을 사용 하 여 30 wt %의 손실에 여러 일 동안 증발 했다 빛 원유의 증발 곡선. 그림은 명확 하 게 그 증발 풍의 첫 날 (19 h), 후 증발 속도 크게 감소, 프로토콜에서 설명 했 듯이 일시 중지에 대 한 수 있습니다 보여줍니다. 그림 6 신선한 Grane (무거?…

Discussion

이 문서에서 설명 하는 두 가지 풍 화 방법에는 물에 엎지른된 기름은¹⁷를 받게 하는 풍 화 프로세스의 비교적 간단한 근사. 다른, 더 정교한 풍 화 방법은 순환 수조 Brandvik와 Faksness³⁵에 의해 설명 같은 풍 화 원유 샘플을 제공 하기 위해 사용할 수 있습니다. 제시 방법의 장점은 간단한 장비를 필요로 하 고 실험실 환경에서 쉽게 수행할 수 있습니다. 결과 풍 화 ?…

Materials

DUC Crude Oil	Maersk	N/A	Light crude oil with r = 0.853 g/ml and h = 6.750 mPa*s.
Grane Crude Oil	Statoil	N/A	Heavy crude oil with r = 0.925 g/ml and h = 133.6 mPa*s.
SVM 3000 Stabinger Viscometer	Anton Paar	C18IP007EN-P	Viscosity and density meter for the fresh and weathered crude oils.
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	Rotary shaking table for emulsifying water and oil mixtures.
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	Propeller (flow of 500-4000 L/h) used in the COFA setup to generate a current.
Aquabee UP 3000	Aquabee	UP 3000	Aquarium pump for cooling of heat flux gauge.
Adventurer Precision Electronic Balance	OHAUS	AX5205	Load scale used to weigh the oil for the COFA experiments and in the custom-made cone sample holder for the cone setup.
3M Oil Sorbent Pads	VWR	MMMAHP156	Hydrophobic absorption pads used to collect oil residues to determine the burning efficiency of the fire.
Mass Loss Calorimeter	Fire Testing Technology (FTT)	B11325-650-1-1608	A custom-made, circular holder was used for the testing of crude oil rather than the standard square sample holder. Includes a heat flux gauge with a range up to 100 kW/m2.
34972A Data Acquisition / Data Logger Switch Unit	RS Components Ltd.	702-7958	Produced by Keysight Technologies. Operated by Keysight benchLink data logger 3 software and equipped with a 20-channel multiplexer.
Keysight Technologies 34901A 20-channel multiplexer	RS Components Ltd.	702-7939	Produced by Keysight Technologies.
Bellows-Sealed Valve	Swagelok	SS-1GS6MM	Toggle valve to open/close the water in- and outlet of the custom-made cone sample holder for the cone setup.
Kronos 50 Peristaltic Pump	SEKO	KRFM0210M6000	Peristaltic pump used to cool the custom-made cone sample holder for the cone setup.
ARCTIC A28 Refrigerated Circulater	ThermoFisher Scientific	152-5281	Water cooling reservoir used to cool the cooling water that flows through the custom-made cone sample holder for the cone setup. Includes a SC 100 Immersion Circulator controller.
Gas Analysis Instrumentation Console with Duct Insert	Fire Testing Technology (FTT)	B11328-650-1-1609	Gas analyzer for O2, CO2 and CO. Uses a 34972A Data Acquisition / Data Logger Switch Unit.
Ceramic & Stainless Steel 2.5mm Electrode	Fire Testing Technology (FTT)	M015-4	Spark igniter from the Mass Loss Calorimeter. Used in the COFA setup to measure the surface temperature upon ignition.
Infrared Emitter-Module M110/348	Heraeus	80046199	Original Infrared heaters on which the new design with a water-cooled holder for the heating elements was based. Includes two short wave twin tube emitters (09751751). Operated by a type CB1x25 P power controller.
Power Controller Heratron	Heraeus	80055836	Type CB1x25 P power controller for the infrared heaters.