Situ yanan laboratuar çalışmaları için deneysel işlemin: yanma ve yanma verimliliği ham petrol

Özet

Burada, aynı anda çalışma yanma ve taze ve yıpranmış ham petrol işlemleri denizde yanan in situ taklit koşullar altında yanma verimliliği için bir protokol mevcut.

Özet

Yanma, eş zamanlı çalışma ve taze ve yıpranmış ham petrol iki deneysel laboratuvar kurulumları ile yanma verimliliği için yeni bir yöntem sunulur. Deneyler operasyonel ölçekli deneyler (havuz çapı ≥2 m), hala oldukça gerçekçi in situ ham yağ su şartları yanan featuring sırasında kolayca tekrarlanabilir karşılaştırılır. Deneysel koşullar yağ tabakası ve operasyonel ölçek ham petrol havuzu yangınları yakıt yüzeye daha yüksek ısı geribildirim taklit bir Dıştan ısı akısı (en fazla 50 kW/m²) soğutur bir akan su alt katman yer. Bu koşullar operasyonel ölçekli deneyler için eşdeğerdir ham petrol havuzu yangınlar yanma verimliliği bir kontrollü laboratuvar çalışma etkinleştirin. Yöntem aynı zamanda tutuşuyor ham yağlar açısından kritik ısı akısı, ateşleme gecikme süresi olay ısı akısı, ateşleme üzerine yüzey sıcaklığı ve Termal atalet bir fonksiyonu olarak için gereksinimleri Nicel veri sağlar. Bu veri türünü gerekli gücü ve taze veya yıpranmış ham petrol belirli bir tür tutuşturmak için bir ateşleme kaynağı süresi belirlemek için kullanılabilir. Ana yöntem Dıştan ısı akısı bir fonksiyonu değil tamamen sayısal olarak akan suyun soğutma etkisi üzerinde yanan ham petrol alt katman olduğunu kısıtlamasıdır. Deneysel sonuçlar açıkça akan su alt katman bu kurulum situ içinde yanan şartları nasıl temsilcisidir geliştirmek yok ama ne ölçüde bu doğru gösterimidir için şu anda belirsiz olduğunu gösterdi. Yöntem yine de laboratuvar şu anda kullanılabilen koşullar aynı anda yanma okuyor ve ham yağ su verimliliğini yanan yanan en gerçekçi in situ bulunmaktadır.

Giriş

Situ su dökülen ham petrol dökülen yağ yakıcı o ve kurum ve gaz halinde olan yakıtlar yanma ürünleri dönüştürerek su yüzeyinden kaldırır bir deniz petrol sızıntısı yanıt yöntemi yanıyor. Bu yanıt yöntem Exxon Valdez¹ ve² derin deniz Horizon petrol sızıntısı sırasında başarıyla uygulandı ve düzenli olarak kutup^{3,4,5 için potansiyel bir petrol sızıntısı yanıt yöntemi olarak belirtilir ,6}. Situ yağ yakıcı sızıntısı yanıt yöntemi olarak başarılı olup olmayacağını belirleyen anahtar parametreleri yanma ve yağ yanma verimini ikisidir. İlk parametre, yanma, ne kadar kolay bir yakıt Ignited ve tam olarak gelişmiş bir yangında sonuçlanması yakıt yüzey üzerinde yayılan alev yol açabilir açıklar. Verimlilik, yanan ikinci parametre (wt %) olarak etkili bir şekilde ateşin yanında su yüzeyinden kaldırılır yağ miktarını ifade eder. Böylece yanma ve farklı ham yağlar altında koşullar yanan in situ beklenen yanma verimini anlamak uygundur.

Amacıyla yakma in situ yaygın olarak Ateşleme sistemleri^5,7,8,9üzerine nitel tartışmalar ile pratik bir sorun olarak ele için yağı ateşleme su slicks. Ateşleme için pratik bir yaklaşım dökülen petrol ikili bir sorun olarak ve etiketleme yağlar "ateş gibi" ya da "değil ateş gibi" (örneğin Brandvik, Fritt-Rasmussen, ve ark. ¹⁰), ancak, temel bir bakış açısından yanlıştır. Teorik olarak, herhangi bir yakıt bir uygun ateşleme kaynağı verilen Ignited. Bu nedenle "değil ateş gibi" etiket bir ham petrol özelliklerini daha iyi anlamak için ateşleme gereksinimleri için farklı ham petrol türleri geniş ölçmek uygundur. Bu amaçla, ateşleme gecikme süresi bir petrol olay ısı akısı, kritik ısı akısı petrol ve onun Termal atalet, Yani yağı ısıtmak için ne kadar zor bir fonksiyonu olarak çalışmak için gelişmiş yöntem kullanılabilir.

Bir önceki çalışmada, biz hangi bir havuz çapı fonksiyonudur yanma verimliliği yönetir ana parametre yakıt yüzey¹¹, ısı geribildirim olduğunu öne. Belirgin havuzu boyutu bağımlılık tabanlı raporlama düşük yanma verimliliği (32-%80)^8,12,13 ve büyük ölçekli çalışmalar (havuz çapı ≥2 m) laboratuvar çalışmaları üzerinde yanan verimlilik teori açıklar yüksek yanma verimliliği (% 90-99)^14,15,16raporlama. Burada tartışılan yöntem önerilen teoriyi test etmek için tasarlanmıştır. Küçük ölçekli laboratuvar deneyleri için sürekli Dıştan ısı akısı subjecting tarafından yüksek ısı geribildirim büyük ölçekli havuzu yangınlar için kontrollü laboratuvar koşullarında benzetimi yapılabilir. Bu nedenle, Gelişmiş yöntemi Dıştan ısı akısı değiştirerek yanma verimliliği çapı bir fonksiyonu olarak etkili eğitim sağlar.

Situ daha büyük ölçekli benzetimini yapmak için bir dış ısı akı yanı sıra işlemleri, yağ tabakası soğuk su akış tarafından soğutma, denizin geçerli soğutma etkisi simüle deneysel kurulumları özelliği yazma. Tartışılan yöntemi Ayrıca taze ve yıpranmış ham yağlar ile uyumludur. Ham petrol ayrışma kayıp uçucu bileşenlerinin ve form petrol su emülsiyonlar (Örneğin, AMAP¹⁷) su ile karıştırma gibi su dökülen bir kez bir ham petrol etkileyen fiziksel ve kimyasal işlemi anlatılmaktadır. Buharlaşma ve emülsifikasyon iki ham yağlar¹⁸ yanıcılığını etkileyen ana ayrışma süreçleri vardır ve bu ayrışma işlemler simülasyonu için iletişim kuralları bu nedenle tartışılan yönteminde dahil edilir.

Burada, biz yanma ve ham petrol situ içinde deniz üzerinde işlem yazma taklit koşullar altında yanma verimliliği belirler bir roman laboratuvar yöntemi mevcut. Yanma ve ham yağlar yanma verimliliği önceki çalışmalar karşılaştırılabilir ve farklı yöntemleri özellikli. Taze ve yıpranmış ham yağlar yanma bir dış ısı akısı bir fonksiyonu olarak su¹⁹ ve Kutup sıcaklık²⁰altında incelenmiştir. Yanma verimliliği çalışmaları genellikle taze farklı türleri üzerinde odaklanmak ve yıpranmış ham yağlar ve sabit bir ölçekte çevre koşulları (Örneğin, Fritt-Rasmussen, ve ark. ⁸Bech, Sveum, ve ark. ²¹). ham yağlar kimyasal çobanları tarafından bulunan yazma üzerinde yapılan bir çalışmada, yazarlar, bilgi için küçük, orta, yanma verimliliği çalışmaya ilk ve büyük ölçekli deneyler benzer koşullar¹³altında. Ancak, büyük ölçekli deneyler vardır zaman ve bu tür deneyler için gerekli kaynakları geniş miktarda nedeniyle parametrik çalışmaları için kolayca kullanılamaz. Yukarıda belirtilen çalışmalar ana avantajı sunulan yönteminin bu aynı anda her iki yanıcılığını eğitim ve verimlilik ham petrol yarı gerçekçi koşullar altında yanan sağlanmıştır. Bu iki parametre ham yağlar için farklı yağ türleri ve kolayca tekrarlanabilir deneyler yoluyla (simülasyon) havuz çapı bir fonksiyonu olarak eğitim ile birlikte uygulamada daha önce olanaksız.

Protokol

Bu iletişim kuralı geçici kullanma-in 4-8, adımda kullanılan iki farklı deneysel kurulumları eşlik eden planları gösterildiği gibi. Ham petrol yanıcılığını aparatı (bir 1.0 x 1,0 × 0.50 m olan COFA) (Resim 1 ve şekil 4), ilk düzmece³ metal su Havzası küçük ölçekli in situ ham petrol deneyleri, yanan örneğin gösterildiği gibi yapmak için tasarlanmış Van Gelderen, Brogaard, ve ark. ²² ikinci Kur, bir ısmarlama örnek sahibi ve O₂, CO₂, ölçer bir gaz analiz özellikleri bir kıvılcım ateşleyici ile koni ısıtıcı²³ ve egzoz konsantrasyonlarda CO kanal²⁴ (Şekil 2 ve Şekil 3). Bu ayarlar teknik özellikleri ek belge, kurulumları fotoğraflarını da içeren ek ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Aksi belirtilmediği sürece, veri ölçümleri (örn., sıcaklık, ısı Cerayanlar veya gaz konsantrasyonları) dijital bir multiplexer ve veri logger ile ölçülür. Veri kaydedicilerinin dijital veri satın alma programı ile çalışır. İletişim kuralında, "veri logger Başlat" ifade veri toplama başlatmak için gerekli olan üreticisi tarafından sağlanan gibi program talimatlara göre tüm eylemleri içerir.

1. genel işleme ham petrol

1. Okudu olabilir taze her yağ, 5 mL örnek almak ve onun yoğunluğu ve bir Vikozimetre 25 ° C'de viskozite ölçmek. 5-10 ° C'de petrol geri kalanı kapalı cam şişede daha fazla kullanmak kadar saklamak.
   Uyarı: Son derece yanıcı taze ham petrol ve ham petrol ve onun buharlar yüksek sa˜l'k orta oluşturmaktadır. Ayrıca temiz--dan cilt veya gözlerle sabun gibi tehlikeli olmayan kimyasal madde ile zor. Ham petrol işleme, koruyucu gözlük ve eldiven giymek ve iyi havalandırılan bir alanda iş.
2. Her test oturum başlangıcında, soğutmalı (5-10 ° C) depodan sınanacak ham yağlar al. Her yağ haznesi el ile 1-2 min için sallamak ve onları izin deneyler önce oda sıcaklığına kadar ısı. Ham yağlar test oturumları arasında soğutmalı depolama dönün.
3. Yanlışlıkla ham petrol ile uçucu bir polar olmayan çözücü kullanarak kirlenmiş yüzeyler temiz (e.g.,n-heptane).

2. Evaporatif ayrışma ham petrol petrol kabarcıklanma basınçlı hava tarafından

Not: Stiver ve Mackay²⁵ ve Buist, Potter, bu adımı dayanmaktadır ve ark. ²⁶

1. 5-10 m bir plastik konteyner kapağı içinde eşit olarak dağıtılmış bir sayı-in (örneğin, altı 5 mm çapında (D)) delik matkap ve tek bir delik matkap (örneğin,D = 8-10 mm) bir tarafın kapsayıcısının üst kenarını yakınındaki.
2. Bir O-ring yapmak (yaklaşık D = 20 cm) bir ekli ile bağlantı plastik tüpler dışında bir iç çapı 4-6 mm ile (kimlik) açın ve Matkap delik sayısı (örneğin, altı ile D = 1 mm) O-ring bir tarafı boyunca eşit olarak dağıtılmış.
   Not: gelen ham petrol konteyner dışarı üflenir en aza indirmek için O-ring delikler kapak delik dikey konumunu dengelemek deneyin.
3. O-ring plastik konteyner yan delikten gider bir plastik tüp (Örneğin, kimlik 4-8 mm) takın. Bu tüp bir basınçlı hava sistemi düzenleyen bir kapak ve bir basınç göstergesi ile bağlı.
4. Kapağı ve plastik konteyner plastik O-ring ile ayrı ayrı tartmak ve onların ağırlık kayıt.
5. 2-4 L ham petrol (yoğunluğu üzerinde dayalı) kapsayıcısında tartmak ve ağırlığı kayıt.
6. Bir duman başlık altında konteyner yerleştirin ve O-ring basınçlı hava sisteme bağlayın. Yağ olarak yüksek bir basınç altında aracılığıyla hava kabarcık konteyner kapak delik aracılığıyla petrol üfleme olmadan (Örneğin, 200 kPa) mümkün olduğunca.
7. Başlangıç ve ne zaman (wt % kayıp) istenen Evaporatif ayrışma durumunda elde izlemek için her iş günü sonunda petrol tartmak (Örneğin, 20 wt % kaybetti ilk ağırlığı ile karşılaştırıldığında). Bu sürekli köpüren, yağ türü ve hava basıncı bağlı olarak bir hafta içinde için bir gün sürebilir. Her ara ağırlık ölçüm bir buharlaşma eğrisi gerekli buharlaşma zaman tahmin ile istenen Evaporatif ayrışma devlet ulaşmak için yardımcı olur zaman bir fonksiyonu olarak kurmak için kullanılır.
   Not: ilk günün ardından, ham petrol genellikle duman mahallede birkaç gün (örneğin hafta sonu) basınçlı hava kapalı olduğunda herhangi bir önemli miktarda kütle kaybı olmadan bırakılabilir.
8. Ham petrol buharlaşma tamamlandıktan sonra yağı 5 mL örneğini alın ve onun yoğunluğu ve bir Vikozimetre 25 ° C'de viskozite ölçmek. 5-10 ° C'de petrol geri kalanı kapalı cam şişe daha fazla kullanmak için saklayın. Kap, kapak ve O-ring herhangi bir ham petrol kalıntılarını kaldırmak için geçici bir kutup solvent ile temizleyin.

3. emülsifikasyon petrol tablo sallayarak bir Rotary kullanarak

Not: Bu bölümü iletişim kuralının Daling, M., ve diğerlerideğiştirildi. ²⁷

1. Ham petrol ve taze veya tuzlu su karışımı 900 mL toplamda 1 L cam şişe için emülsiyon istenen vol % eşleşen su miktarı ile ekleyin. Örneğin, bir emülsiyon 40 vol % su içeriği ile 540 mL ham petrol ve 360 mL su oluşur. Bu buharlaştırılmış ham petrol kullanmak için tavsiye edilir, yerine taze ham petrol ayrışma daha doğru bir şekilde sunmak, açık su dökülen petrolün işler ve daha istikrarlı emülsiyonlar oluşturun.
   Not: Böylece her boş alan petrol ve su çalkantılı karıştırma için kullanılabilir şişe tam dolu değil önemlidir.
2. Su-yağ karışımı el ile 1-2 min için shake şiddetle. Daha sonra cam şişe döner sallayarak masaya koyun ve oda sıcaklığında 20 h 175 rpm'de su-yağ karışımı ilave edin.
   Not: 20 h sallayarak süresi tamamlandığında su katmanı ayrılması emülsiyon ile sorunları önlemek için emülsiyon ile aynı günde deney.
3. 20 dönem sallayarak h sonra emülsiyon 5 mL örneğini alın ve onun yoğunluğu ve bir Vikozimetre 25 ° C'de viskozite ölçmek.
4. Emülsiyon kararsız (aşağıya bakın) ise, emülsiyon geri döner masa sallayarak üzerinde yerleştirin ve sürekli deneyler arasında 175 rpm'de emülsiyon sallamak. Her denemenin başında el ile tablo sallayarak rotary durdurun, emülsiyon (adım 7.5) gerekli miktarda almak ve sonra tablo sallayarak rotary dönün. Tüm deneyler ile emülsiyon yaptı sonra tablo sallayarak rotary durdurun ve emülsiyon soğutmalı (5-10 ° C) depoda saklamak.
5. Emülsiyon stabil emülsiyon döner sallayarak tablosundan kaldırın ve oda sıcaklığında bekletin bırak. 1-2 min için şiddetle emülsiyon el ile petrol her deneme için gerekli miktarda çekim işleminden önce sallamak. Bir kez tüm deneylerin emülsiyon ile yapılmıştır, soğutmalı (5-10 ° C) depolama alanında depolar.
   Not: Bu protokol amacıyla kararsız emülsiyonlar açıkça görülebilir su katmanı ile birkaç saat, Yani tipik bir iş günü sonundan önce formu emülsiyonlar olarak tanımlanır.

4. başvuru Situ içinde yanan deneylerde koni kurulumunda soğutma suyu kalibrasyonu için COFA (şekil 1)

1. Bir 5 cm yüksek Borcam cam silindir ve kimliğini 16,3 cm (16.9 cm dış çapı) kombine yüksekliği ile 35-45 cm, COFA merkezinde bir stand üzerine yerleştirin. Su Borcam cam silindir tarafından bölgeyi altında ücretsiz bir akış için izin verdiği sürece sahibinin şekil önemi yok. Böylece su seviyesi Borcam cam silindir kenarına 1 cm COFA (340-440 L) tatlı su ile doldurun.
2. Bir pervane doğrudan Borcam cam silindir karşı karşıya COFA taraflardan biri yerleştirin. Pervane üzerinde açmak ve dikey yükseklik ayarlama ve böylece dalgalar zar zor observable Borcam cam silindir içinde su akışı. Dikey yükseklik ve akış duruşu (örneğin, 1000 L/h) kayıt ve pervane protokol devam etmeden önce devre dışı.
   Not: Pervane bir akım etkili boilover fenomen^28,29önlemek için yanan ham petrol aşağıda su katmanı soğur su vücut oluşturmak için kullanılır. Başlangıçta küme akışı ve pervane dikey yüksekliği yeterli soğutma su alt tabakası neden olmaz ve bir boilover sonra oluşmaya devam eder.
   Dikkat: Bir boilover bir patlayıcı yanan bir önemli ölçüde artış alev yüksekliği, yanma oranı ve ısı yayın oranı sırasında hangi yağ damlacıkları ateş^29,30,31çıkıp ile durumdur. Güvenlik açığı bulunan herhangi bir ekipman korumalı (örneğin, alüminyum folyo ile) olduğundan emin olun ve personel ve ekipman ateşten uygun bir mesafede tutmak.
3. Ham petrol eşdeğeri bir 5 mm kalın yağ tabakası Borcam cam silindir (yoğunluk ve 104 mL hacmi dayalıYani,) için bir miktar bir alüminyum tabakta tartın.
4. Ham petrol Borcam cam silindir içinde su dökmek. Silindirin alt dışında petrol yayılımı çok hızlı yağ dökerek değil dikkatli olun. Alüminyum çanak daha tartmak ve gerçek kilo Borcam cam silindir dökülür ham petrol kayıt.
5. Yavaş yavaş yağ birikintisi yüzeyine Borcam cam silindir kenarına altında 1-2 mm kadar su COFA için ekleyin. Bu boy farkı ateşleme taşan petrol önlemek önemlidir.
6. Yormak kukuleta ve pervane açın. O zaman bir bütan el meşale kullanarak ham petrol tutuşturmak ve kronometre nesli anı andan itibaren ateşleme zamanı yanan ölçmek.
7. Yangın söndürüldü doğal olarak sonra (yanık kalıntı da bilinir) su yüzeyinde kalan petrol toplamak hidrofobik emme yastıkları ile bilinen bir ağırlık kullanarak. Toplanan su residua ağırlık belirlemek için yastıkları ağırlığında önce kendine gel. Yanma verimliliği sonra EQ (1) kullanılarak hesaplanır ve yanma hızı yanma süresi (saniye cinsinden) tarafından ilk kütle ve kalıntı kitle arasındaki farkı bölünerek hesaplanır.
   (1)
8. Su yüzeyi yeniden Borcam cam silindir kenarına aşağıda bir santimetre olana nerede yangın bir boilover sonuç durumlarda, Protokolü 4 drenaj su tarafından COFA gelen adımları yineleyin. Borcam cam silindir bir uçucu, polar olmayan çözücü ile kenarlarını temizlemek. O zaman pervane ve Borcam cam silindir arasındaki dikey mesafe azaltmak ve/veya pervane akışı tutumunu artırmak ve protokol adımları 4.3-4,8 yineleyin.
9. Hesaplanan yanma verimliliği ve yanma hızı-dibi takdirde yangın bir boilover ile bitmiyor, adım 4.7 koni kurulumunda soğutma suyu ayarlamak için kullanın.

5. su soğutma koni Kur (Şekil 2 ve şekil 3) kalibrasyonu.

1. Böylece ısıl boncuk serbestçe tüp içinde bekletilir, bir 1 mm kalın K-tipi ısıl ile biten üzerinden bir santimetre, esnek plastik tüp (4 mm kimlik) delik. Isıl politetrafloroetilin (PTFE) teyp ve ısıl hareket etmez ve su delik kaçak değil sağlamak için alüminyum kaset ile düzeltmek. Isıl bir veri logger bağlayın.
   1. 5.1 bir tüp için paslanmaz çelik boru adaptörü ile adımları yineleyin ve ısıl hemen altında tüp bağdaştırıcısı takın.
2. Yerleştirin ve mümkün olduğunca soğutma rezervuar dibine kadar ısıl ile ilk plastik tüp sonuna ile düzeltmek. Peristaltik pompa bir ayarlanabilir akış hızı ile giriş için tüp diğer ucunu bağlayın.
3. Yeni bir plastik tüp Peristaltik pompa prizine takýn ve öteki son-in bu plastik tüp bir paslanmaz çelik boru adaptörüne bağlayın. Bir körük mühürlü kapak için tüp adaptörünü ve körüklü mühürlü kapak koni örnek sahibine bağlayın. Bağlantıları su gerektiğinde bağlantılar arasında PTFE bandı kullanarak sızıntısı değil emin olun.
4. Sonra bir ısıl bağdaştırıcı aşağıda ile tüp tüp bağdaştırıcısına bağlı bir körük mühürlü kapak koni örnek sahibi diğer tarafına bağlayın. Öteki son-in bu tüp yerleştirilir ve outflowing su soğutma rezervuar döndürür soğutma rezervuar üst kısmında sabit.
   Not: böylece sıcak su değil doğrudan recirculated ama sirkülasyon önce Reservoir soğumaya iner giriş tüp ve çıkış tüp yeterli kayma mesafe rezervuar içinde olduğundan emin olun.
5. Koni ısıtıcı altında bağlı tüpler ile örnek sahibi yerleştirin. Böylece dış kenarına koni ısıtıcı derinliklerinden gelen 23 mm tutucu yüksekliğini ayarlayın. Böylece bir kez örnek sahibi ham petrol içerir örnek sahibi koni ısıtıcı altında kolayca yerleştirilebilir tüpler yeterli uzunlukta olduğundan emin olun.
6. Soğutma rezervuar demineralize su ile doldurun ve suyuna seçilen sıcaklığa (örneğin,12 ° C). Körük kapalı vanaları açın ve seçilen akışı (örneğin, 7 L/h) adlı örnek sahibi ile su akışı başlar. Sahibi sahibi tamamen suyla dolacak sahibinden kalan herhangi bir hava kaldırmak sallamayın.
7. Veri logger başlatın ve sürekli olarak içinde ve outflowing su sıcaklığını izlemek. Outflowing su sıcaklığı stabilize pompa durdurmak (genellikle bir kaç derecenin üzerinde ayarlama depo sıcaklık bu), körük kapalı vanaları kapatın ve egzoz kaputa açın.
8. Bir yük ölçekte yer örnek tutucu ve ölçeğin Dara. Kaygan kalınlığı 10 mm (yoğunluk ve 95 mL hacmi dayalıYani) karşılık gelen örnek sahibi için bir miktar yağ ekleyin. O zaman körük kapalı vanaları açın ve pompa yeniden başlatın.
9. Örnek tutucu koni ısıtıcı altında dikkatlice yerleştirin ve bir bütan el meşale ile petrol tutuşturmak. Bir kronometre nesli anı andan itibaren ateşleme zamanı yanan ölçmek.
   Dikkat: Ne zaman su içeren yağlar yanma, ya doğal ya da alma, nedeniyle bir boilover yazma sırasında oluşabilir (Ayrıca bkz: adım 4).
10. Sonra yangın söndürüldü, pompa durdurmak, vanaları kapatın, tüpler bağlantısını kesin ve tared bir ölçekte yer örnek tutucu. Yanık kalıntı da dahil olmak üzere sahibinin ağırlık kayıt.
11. Herhangi bir yanık yağ kalıntı uçucu bir polar olmayan çözücü ile sahibinden temiz. Tekrar kalıntı ağırlık belirlemek için temizlenmiş tutucu tartın. Sonra yanma verimliliği hesaplamak ve 4.7 adımda anlatıldığı gibi zaman yanan.
12. Yanma verimliliği ve yanma hızı Protokolü adım 4 sonuçlarından eşleşmesi durumunda, su sıcaklığı ve akış şimdi kalibre edilmiş ve aşağıdaki protokol adımda kullanılabilir. Yanma verimliliği ve yanma hızı Protokolü adım 4 sonuçlarından eşleşmemesi durumunda, bir yeni rezervuar sıcaklığı ve/veya yeni akışı buna göre seçin. Tüpler örnek sahibi için yeniden, vanaları açın, pompa başlatmak, herhangi bir havayı çıkarmak için tutucu sallamak ve adımları 5,7-5.12 yineleyin.
    Not: Yanma verimliliği ve yanma hızı eşleştirmek mümkün olmayabilir. Açıklanan protokol amacıyla yanma verimliliği daha önemlidir ve olabildiğince doğru bir biçimde uyumlu olması. Birden fazla yağlar sınarken, su sıcaklığı ve akış veya her yağ ya da bir petrol için ayrı ayrı ayarlanması. Her yağ tek tek su daha doğru bir şekilde yanan petrol taklit için su sıcaklığı ve akış sırasında ayarlama, ateşleme gecikme zamanlı sonuçlar çeşitli yağlar (adım 6) kolayca ne zaman karşılaştırıldığında daha fazla su sıcaklığı sabit kullanarak ve için akışı olabilir her deneme.

6. Kalibrasyon koni ısıtıcının (Şekil 2-3).

1. Koni Kalorifer sıcaklık ve ısı akı çıktı bir su soğutmalı ısı akısı ölçmek 100 kW/m²maksimum kapasiteli kullanma arasındaki korelasyon kalibre.
   1. Akvaryum Pompa kovaya koyun ve böylece pompa tamamen sular altında kova soğuk musluk suyuyla doldurun.
   2. Akvaryum Pompa ısı akış ölçer ile bir plastik tüp takın. Isı akısı ölçere ikinci bir plastik tüp bağlamak ve böylece tüp dışarı akan su kolayca görülebilir biraz su yüzeyi üzerinde kova içinde tüp diğer ucunu düzeltmek. Pompa üzerindeki çevirmek ve su sürekli bir akış ısı akısı ölçer akıyor emin olun.
   3. Egzoz kaputa açmak ve koni ile 200 ° c kadar ısı (Yukarı bakacak şekilde) ısı akış ölçer 25 mm koni merkezine yerleştirin ve ısı akış ölçer veri logger bağlayın. Veri logger başlatmak, kepenkleri açın ve okuma bir istikrarlı ısı akısı kazanılır kadar 5-10dk için ısı akı ölçmek, sonra veri toplama durdurun ve Kepenkleri kapatın.
   4. 6.1.3 koni sıcaklıkta 300, 400, 500, 600, 700, 720, 740, 760, 780 ve 800 ° c arasındaki adımları yineleyin
2. Isı Cerayanlar ölçülen veri noktalarını kullanarak ve veri noktaları arasında doğrusal bir ilişki varsayarak 3-50 kW/m² karşılık koni sıcaklıklar belirlemek.

7. yanma deneyler ham petrol koni yapısı (Şekil 2-3)

1. Her test oturumun başlangıcında onay ısı akı ile 10 kW/m² hala bir ısı akışı için karşılık gelen koni sıcaklık doğru okuma (±5%) verir olup olmadığını ölçmek. Eğer öyleyse, iletişim kuralı ile devam edin. Eğer yoksa, devam etmeden önce tekrar adım 6.
2. Başında her oturum test, egzoz kaputa açın ve gaz analizörü açmak ve gaz analizörü üreticisi tarafından sağlanan özellikleri göre kalibre.
3. Örnek sahibi koni altında yerleştirildiğinde, orada 23 mm alt koni sahibinin dış kenarı arasındaki mesafe olması.
4. Koni 5 kW/m²bir ısı akışı için karşılık gelen bir sıcaklık için ısı.
   1. Bu arada, serin su rezervuar sıcaklığı için adım 5'te bulunan, örnek sahibine su tüpler bağlamak, vanaları açın ve adım 5'te bulunan akış istasyonlarında başlatın. Herhangi bir hava içindeki kutusunda tuzağa kaldırmak için örnek sahibi sallamak. Veri logger başlatın ve outflowing su sıcaklığı stabilize kadar su sıcaklık izlemek.
   2. Koni ve örnek sahibi onların anılan sıraya göre ayarlama sıcaklıklarda stabilize sonra pompa durdurun, örnek sahibi valfleri kapatın ve tüplerin vanaları kesmek.
5. Bir yük ölçekte yer örnek tutucu ve ölçeğin Dara. Bir miktarda yağı oda sıcaklığında kaygan kalınlığı 10 mm (yoğunluk ve 95 mL hacmi dayalıYani ) karşılık gelen örnek sahibi için ekleyin. O zaman reconnect tüpler, körük kapalı vanaları açın ve pompa yeniden başlatın.
6. O₂, CO₂ve CO konsantrasyonlarda yanma gazları ve içinde - ve çıkış - flowing su sıcaklığı ölçmek için veri logger için gaz Analyzer'ı Başlat.
7. Dikkatli bir şekilde yer koni altında örnek tutucu ve iki kronometreleri hazır. Kıvılcım ateşleyici üzerinde örnek yerlerinize geçin. O zaman panjurları açın ve ilk kronometre başlayın.
8. Ateşleme petrol üzerine aynı anda ilk Kronometreyi durdurun ve ikinci kronometre başlatın. O zaman kıvılcım ateşleyici geri tarafsız konumunu yanan örnek uzak içine taşıyın.
   1. Petrol 10 dk içinde tutuşturmak değil, ilk Kronometreyi durdurmak ve kıvılcım ateşleyici geri tarafsız, yerlerinize geçin. O zaman bir bütan el meşale kullanarak yağ tutuşturmak ve ikinci kronometre başlar.
      Dikkat: Ne zaman su içeren yağlar yanma, bir boilover yanan (Adım 4) sırasında doğal olarak veya emülgatör, nedeniyle oluşabilir.
9. Sonra yangın söndürüldü, ikinci Kronometreyi durdurmak, Kepenkleri kapatın ve veri toplama gaz analizörü ve soğutma suyu sıcaklıkları durdurun. Pompa kes, vanaları kapatın, tüpler bağlantısını kesin ve tared bir ölçekte yer örnek tutucu. Yanık kalıntı da dahil olmak üzere sahibinin ağırlık kayıt.
10. Uçucu bir polar olmayan çözücü ile herhangi bir yanık yağ kalıntı sahibinden temiz. Tekrar kalıntı ağırlık belirlemek için temizlenmiş tutucu tartın. Sonra yanma verimliliği hesaplamak ve 4.7 adımda anlatıldığı gibi zaman yanan.
11. Test edilecek olan her yağ için adımları 7,4-7.10 ısı Cerayanlar 10, 20, 30, 40 ve 50 kW/m²için yineleyin. Herhangi bir kurum koni ısıtıcı bobin üzerinde her deneyden sonra yatırılır kaldırın.
    1. Gerekli en düşük ısı akısı Kaptanlı ateşleme için Yani kritik ısı akısı gerekli oluşturmak için ek ısı Cerayanlar test etmek gerekli olabilir. Isı akısı kendisi için 10 dk içinde Kaptanlı ateşleme görülmektedir değil test kadar 7,4-7.10 1 kW/m² artışlarla hangi Kaptanlı ateşleme, düşük ısı akı dan tarafından indirdi ısı tozlar için oluştu adımları yineleyin. Kritik ısı akısı sonra bir 1 kW/m² üst aralığı bu ısı akısı içinde buldum.
       Dikkat: Çok uçucu ham yağlar kendiliğinden bile koni ısıtıcı panjurlar kapalı olduğunda ne zaman (≥40 kW/m²), tabi çok yüksek ısı değişimlerinde tutuşturmak.

8. yüzey sıcaklığı ateşleme deneyler ham petrol COFA yapısı (şekil 4) üzerine.

1. Bir 5 cm yüksek Borcam cam silindir kimliğini 16,3 cm (OD 16.9 cm) ile kombine yüksekliği 35-45 cm, COFA (şekil 1) Merkezi ile bir stand üzerine yerleştirin. Silindir dış kenarından Borcam cam silindir yatay uzaklığı en az 5 cm olarak iki karşı taraflarında ayarlanabilir paslanmaz çelik temeller üzerine monte iki kızılötesi (IR) Isıtma cihazları yerleştirin.
   Not: onlar yeterince yüksek ısı akısı ateşleme için genellikle 5-20 kW/m² gerektiren ham yağlar, tutuşturmak için petrol yüzeye sağlayabilir sürece kesin özellikleri ve Kızılötesi ısıtıcılar boyutları alakasız. 17 cm 1 kW ve en az ısıtıcı genişliği en az bir güç tavsiye vardır. Klima cihazları, hava hayranları gibi herhangi bir soğutma sistemi Ayrıca yağ tabakası ile deneme sırasında etkileşim değil.
2. Ateşleme bir ham petrol, bir olay üzerine yüzey sıcaklığı ölçmek için 2-5 kW/m² , kritik ısı akısı (adım 7.11.1) yüksek ısı akısı tavsiye edilir.
   1. 100 kW/m² ısı akış ölçer adımları 6.1.1-6.1.2 göre hazırlamak ve ısı akış ölçer veri logger için bağlayın. Yukarı, 1-2 mm silindir üst kenarını aşağıda yükseklikte bakacak bir ısı akısı ölçmek Borcam cam silindir merkezinde yer. Cam silindir bundan böyle "yatay düzlemde" denir Borcam içinde bu yükseklikte yatay alan. Bu yatay düzlemde bir yağ tabakası içinde Borcam cam silindir yüzeyine karşılık gelir.
      Not: olay ısı akısı yatay düzlemde çeşitli yerlerinde ölçebilirsiniz böylece ısı akış ölçer serbestçe yatay düzlemde taşınabileceğini olun. Borcam cam silindir işlevleri düzgün ısı akısı yerleştirmek için görsel bir yardım olarak yatay düzlemde, ölçer yalnızca gerekirse, Borcam silindir-ebilmek var olmak çıkarmak 8.2 adımı sırasında bu yüzden.
   2. Veri logger başlatmak, Kızılötesi ısıtıcılar açmak ve yatay düzlemde ortasındaki olay ısı akısı izlemek. Olay ısı akısı yatay düzlemde için istenen olay ısı akısı elde edilir kadar Kızılötesi ısıtıcılar (yükseklik, açı ve yatay düzlemde yatay mesafe) ve onların güç çıkış yüzdesini uzaysal konumunu ayarlayarak ayarlayın.
   3. Olay ısı akısı yatay düzlemde dış kenarlarında ölçmek. Tüm yerleşimleri, olay ısı akısı 2-5 kW/m² test edilecektir petrol kritik ısı akısı yüksek olmalıdır. Kızılötesi ısıtıcılar önceki adımı göre güç çıkış yüzdesi ve konumunu ayarlayın.
   4. Kızılötesi ısıtıcılar konumu ve güç çıkışını her düzeltmeden sonra olay ısı akısı Merkezi ve dış kenarlarına yatay düzlemde için ölçmek.
   5. Adımları 8.2.2-8.2.5 boyunca yatay düzlemde ölçülen olay ısı akısı 2-5 kW/m² seçili petrol kritik ısı akısı yüksek gelene kadar bunu tekrarlayın. Sonra Kızılötesi ısıtıcılar ve ısı akış ölçer çıkarın. Borcam cam silindir gerekli, onun sandalyesine geri koyun.
3. Böylece su seviyesi Borcam cam silindir kenarına aşağıda bir santimetre COFA taze su (340-440 L) ile doldurun. Bir pervane doğrudan Borcam cam silindir 4. adımda bulunan yükseklikte karşı karşıya COFA taraflardan biri yerleştirin.
4. Koyun ve 1-2 mm Borcam cam silindir kenarına aşağıda bir dizi üç 1 mm kalın K-tipi thermocouples düzeltmek. Silindir, RADIUS ile yaklaşık 1-2 cm her ısıl arasında bir mesafe boyunca ölçmek thermocouples düzenleyin. Thermocouples bir veri logger bağlayın.
5. Bir kıvılcım ateşleyici bir metal çubuk içinde COFA standları bir metal stand ile metal kelepçe iliştirin. Böylece ateşleyici kolayca tarafsız bir konumdan bir konuma taşınabilir standı yer merkezi bir yerde Borcam cam silindir ve tarafsız konumunu yeniden başa yukarıda 2-3 cm.
6. Ham petrol eşdeğeri bir 5 mm kalın yağ tabakası Borcam cam silindir (yoğunluk ve 104 mL hacmi dayalıYani ) için bir miktar bir alüminyum tabakta tartın.
7. Ham petrol Borcam cam silindir içinde su dökmek. Silindirin alt dışında petrol yayılımı çok hızlı yağ dökerek değil dikkatli olun. Alüminyum çanak daha tartmak ve gerçek kilo Borcam cam silindir dökülür ham petrol kayıt.
8. Yavaş yavaş yağ yüzeyi ile temas üç thermocouples sadece gelene COFA için su ekleyin. Kıvılcım ateşleyici yukarıda yağını konumuna taşıyın.
9. Her saniye belirli tarama numarasıyla eşleşen veri logger ve eşit bir kronometre başlatın. Yormak kukuleta, pervane ve kıvılcım ateşleyici açın. Kızılötesi ısıtıcılar açın ve güç çıkışı 8.2. adımda bulunan yüzdesine ayarlayın.
10. Ateşleme petrol üzerine kronometre ve veri logger durdurmak kıvılcım ateşleyici açmak ve tarafsız konumuna hareket Kızılötesi ısıtıcılar ve pervane kapatın. Sonra dikkatlice Borcam cam silindir üzerinde yanmaz paravan yerleştirerek yangın söndürmek. Yangın söndürme taşınacak thermocouples gerektirebilir uzakta ilk.
11. Toplamak ve hidrofobik emme yastıkları ile ham petrol atmayın. Su seviyesi tekrar ısı akış ölçer ile yatay düzlemde için olay ısı akısı ölçmek için düşük olana COFA gelen su tahliye. Borcam cam silindir uçucu bir polar olmayan çözücü ile temizleyin.
12. Üç thermocouples sıcaklığını tarama numara bir fonksiyonu olarak çiz. Kronometre, ilgili tarama sayı ve çizilen grafik zamanında dayanarak, ateşleme test ham petrol üzerine yüzey sıcaklığı belirlemek.
13. Test edilecek her ek petrol için adımları 8.2-8.12 yineleyin.

Sonuçlar

Şekil 5 30 wt % 2. adımda açıklanan yöntemi kullanarak bir kaybı için birden fazla gün içinde buharlaşıp hafif bir ham petrol buharlaşma eğrisi gösteriyor. Şekil açıkça ilk günü Evaporatif ayrışma sonra (19 h), buharlaşma hızı önemli ölçüde, duraklar için protokolünde bahsedilen sağlayan azalma gösterir.

Şekil 6 ateşleme gecikme süresi olay ısı akısı koni ısıtıcı (adım ...

Tartışma

Bu yazıda ele iki ayrışma yöntemleri dökülmüş bir yağ su¹⁷' ye tabi tutulur ayrışma işlemleri nispeten basit bir yaklaşım vardır. Diğer, daha sofistike ayrışma yöntemleri Brandvik ve Faksness³⁵tarafından açıklanan dolaşımdaki savağı gibi yıpranmış ham petrol örnekleri sağlamak için de kullanılabilir. Sunulan yöntemleri basit ekipman gerektiren ve laboratuvar ortamında kolayca yapılabilir avantajdır. Elde edilen yıpranmış ham yağlar, sonra temsilcisi sonuçları bölümünde göst...

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
DUC Ham Petrol,	Maersk	N/A	r = 0.853 g/ml ve h = 6.750 mPa*s olan hafif ham petrol.
Grane Ham Petrol,	Statoil	N/A	: r = 0.925 g/ml ve h = 133.6 mPa*s ile ağır ham petrol.
SVM 3000 Stabinger Viskozimetre	Anton Paar	C18IP007EN-P	Taze ve yıpranmış ham petroller için viskozite ve yoğunluk ölçer.
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	Su ve yağ karışımlarını emülsifiye etmek için döner sallama masası.
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	Pervane (500-4000 L/h akış) COFA kurulumunda bir akım üretmek için kullanılır.
Aquabee UP 3000	Aquabee	UP 3000	Isı akısı göstergesinin soğutulması için akvaryum pompası.
Adventurer Hassas Elektronik Terazi	OHAUS	AX5205	COFA deneyleri için yağı tartmak için ve koni kurulumu için özel yapım koni numune tutucusunda kullanılan yük ölçeği.
3M Yağ Emici Pedler	VWR	MMMAHP156	Yangının yanma verimliliğini belirlemek için yağ kalıntılarını toplamak için kullanılan hidrofobik absorpsiyon pedleri.
Kütle Kaybı Kalorimetresi Yangın	Test Teknolojisi (FTT)	B11325-650-1-1608	Ham petrolün test edilmesi için standart kare numune tutucu yerine özel yapım, dairesel bir tutucu kullanıldı. 100 kW/m2'a kadar aralığa sahip bir ısı akısı ölçer içerir.
34972A Veri Toplama / Veri Kaydedici Anahtar Ünitesi	RS Bileşenleri Ltd.	702-7958	Keysight Technologies tarafından üretilmiştir. Keysight benchLink data logger 3 yazılımı tarafından çalıştırılır ve 20 kanallı bir çoklayıcı ile donatılmıştır.
Keysight Technologies 34901A 20 kanallı çoklayıcı	RS Bileşenleri Ltd.	702-7939	Keysight Technologies tarafından üretilmiştir.
Körüklü Sızdırmaz Vana	Swagelok	SS-1GS6MM	Koni kurulumu için özel yapım koni numune tutucusunun su giriş ve çıkışını açmak/kapatmak için vanayı değiştirin.
Kronos 50 Peristaltik Pompa	SEKO	KRFM0210M6000	Peristaltik pompa, koni kurulumu için özel yapım koni numune tutucusunu soğutmak için kullanılır.
ARCTIC A28 Soğutmalı Sirküle	ThermoFisher Scientific	152-5281	Koni kurulumu için özel yapım koni numune tutucusundan akan soğutma suyunu soğutmak için kullanılan su soğutma rezervuarı. SC 100 Daldırma Sirkülatör kontrolörü içerir.
Kanal Eklemeli Gaz Analiz Enstrümantasyon Konsolu	Yangın Test Teknolojisi (FTT)	B11328-650-1-1609	O2, CO2 ve CO için gaz analizörü. 34972A veri toplama / veri kaydedici anahtar ünitesi kullanır.
Seramik & Paslanmaz Çelik 2.5mm Elektrot	Yangın Test Teknolojisi (FTT)	M015-4	Kütle Kaybı Kalorimetresinden kıvılcım ateşleyici. Ateşleme üzerine yüzey sıcaklığını ölçmek için COFA kurulumunda kullanılır.
Kızılötesi Yayıcı Modülü M110/348	Heraeus	80046199	Isıtma elemanları için su soğutmalı tutucuya sahip yeni tasarımın dayandığı Orijinal Kızılötesi ısıtıcılar. İki kısa dalga ikiz tüplü emitör (09751751) içerir. CB1x25 P tipi bir güç kontrolörü tarafından çalıştırılır.
Güç Kontrol Cihazı Heratron	Heraeus	80055836	Tip CB1x25 P güç kontrol cihazı.