दहन ईंधन के रसायन विज्ञान: मात्रात्मक Speciation एक वायुमंडलीय उच्च तापमान प्रवाह से प्राप्त डेटा युग्मित आणविक-बीम मास स्पेक्ट्रोमीटर के साथ रिएक्टर

Chemistry

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Summary

मात्रात्मक speciation डेटा की तुलना द्वारा उपंयास जैव ईंधन, ईंधन घटकों, या जेट ईंधन के ऑक्सीडेटिव दहन रसायन विज्ञान की एक जांच प्रस्तुत की है । डेटा काइनेटिक मॉडल सत्यापन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और ईंधन मूल्यांकन रणनीतियों सक्षम बनाता है । इस पांडुलिपि वायुमंडलीय उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर का वर्णन करता है और अपनी क्षमताओं को दर्शाता है ।

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Köhler, M., Oßwald, P., Krueger, D., Whitside, R. Combustion Chemistry of Fuels: Quantitative Speciation Data Obtained from an Atmospheric High-temperature Flow Reactor with Coupled Molecular-beam Mass Spectrometer. J. Vis. Exp. (132), e56965, doi:10.3791/56965 (2018).

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Abstract

इस पांडुलिपि का वर्णन एक उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर शक्तिशाली आणविक बीम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (MBMS) तकनीक के लिए युग्मित प्रयोग । यह लचीला उपकरण अच्छी तरह से नियंत्रित शर्तों के तहत प्रतिक्रिया बहती में रासायनिक गैस चरण कैनेटीक्स का एक विस्तृत अवलोकन प्रदान करता है । ऑपरेटिंग एक लामिना प्रवाह रिएक्टर में उपलब्ध शर्तों की विशाल रेंज असाधारण दहन अनुप्रयोगों है कि आम तौर पर लौ प्रयोगों द्वारा प्राप्त नहीं कर रहे है के लिए उपयोग में सक्षम बनाता है । इन उच्च तापमान गैसीकरण प्रक्रियाओं के लिए प्रासंगिक में अमीर शर्तों, peroxy रसायन विज्ञान कम तापमान ऑक्सीकरण व्यवस्था या जटिल तकनीकी ईंधन की जांच शासी शामिल हैं । प्रस्तुत सेटअप प्रतिक्रिया रसायन का एक व्यवस्थित सामांय समझ को सक्षम करने, जबकि दहन, गैसीकरण और pyrolysis प्रक्रियाओं के रिएक्शन मॉडल सत्यापन के लिए मात्रात्मक speciation डेटा की माप की अनुमति देता है । काइनेटिक प्रतिक्रिया मॉडल का सत्यापन आम तौर पर शुद्ध यौगिकों की दहन प्रक्रियाओं की जांच द्वारा किया जाता है । प्रवाह रिएक्टर को तकनीकी ईंधनों के लिए उपयुक्त किया गया है (जैसे कि जेट ए-1 जैसे बहु-घटक मिश्रण) कालिख पुरोगामी या प्रदूषकों जैसे दहन मध्यवर्ती के phenomenological विश्लेषण के लिए अनुमति देने के लिए । प्रयोगात्मक डिजाइन द्वारा प्रदान की गई नियंत्रित और तुलनीय सीमा शर्तों प्रदूषक गठन प्रवृत्तियों के पूर्वानुमान के लिए अनुमति देते हैं । शीत reactants रिएक्टर है कि अत्यधिक (Ar में लगभग ९९ vol% में) पतला कर रहे है क्रम में आत्म दहन प्रतिक्रियाओं को दबाने में मिश्रित खिलाया जाता है । लामिना बहने प्रतिक्रियात्मक मिश्रण एक ज्ञात तापमान क्षेत्र के माध्यम से गुजरता है, जबकि गैस संरचना ओवन तापमान के एक समारोह के रूप में रिएक्टरों निकास पर निर्धारित किया जाता है । प्रवाह रिएक्टर १,८०० K तक तापमान के साथ वायुमंडलीय दबाव पर संचालित है । माप खुद-२०० K/एच की दर से तापमान मोनोटोनिक कम करके प्रदर्शन कर रहे हैं । संवेदनशील MBMS तकनीक के साथ, विस्तृत speciation डेटा का अधिग्रहण किया और प्रतिक्रियाशील प्रक्रिया में लगभग सभी रासायनिक प्रजातियों, कट्टरपंथी प्रजातियों सहित के लिए quantified है ।

Introduction

आधुनिक, नवीकरणीय संसाधनों से कम उत्सर्जन ईंधन के मद्देनजर दहन प्रक्रियाओं को समझना आज के समाजों के पारिस्थितिक और आर्थिक विषयों के लिए एक चुनौती है । वे जीवाश्म ईंधन पर हमारी निर्भरता को कम करने की क्षमता है, सह2 उत्सर्जन ऑफसेट, और ऐसे कालिख और उसके विषाक्त पुरोगामी1के रूप में हानिकारक प्रदूषक उत्सर्जन पर एक सकारात्मक प्रभाव है । आधुनिक combustor प्रणालियों में उनके उपयोग के साथ इस तेजी से बढ़ते क्षेत्र का मेल, शासी रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं की एक मौलिक समझ पर मांग में नाटकीय रूप से वृद्धि हुई है2. आज भी, जटिल रासायनिक प्रतिक्रिया कट्टरपंथी श्रृंखला प्रतिक्रियाओं से उत्पंन नेटवर्क अभी भी पूरी तरह से समझ में नहीं आ रहे हैं । विश्लेषण या भी प्रदूषक गठन या (ऑटो) इग्निशन प्रक्रियाओं, रासायनिक प्रतिक्रिया नेटवर्क की विस्तृत जानकारी की तरह घटना पर नियंत्रण पहेली3का एक महत्वपूर्ण टुकड़ा है ।

उन रासायनिक प्रतिक्रिया नेटवर्क की जांच करने और समझने के लिए, प्रयोगात्मक और संख्यात्मक दृष्टिकोण अनिवार्य हैं । प्रायोगिक तौर पर, दहन रसायन आमतौर पर विशिष्ट प्रश्नों को लक्षित करने के लिए सरलीकृत और अच्छी तरह से नियंत्रित प्रवाह वातावरण के साथ प्रयोग लागू करने से अध्ययन किया है । उच्च जटिलता और व्यक्तिगत उप प्रक्रियाओं की गतिशीलता मौलिक प्रयोगों द्वारा तकनीकी combustors की शर्तों के सटीक प्रजनन को रोकने के लिए, जबकि निर्धारित प्रमुख विशेषताओं की ट्रैकिंग जैसे तापमान, दबाव, गर्मी की अनुमति रिलीज, या रासायनिक प्रजातियों । पर जल्दी, अलग प्रयोगात्मक दृष्टिकोण के लिए की जरूरत स्पष्ट हो गया, एक विशेष सवाल से निपटने और दहन रसायन विज्ञान के समग्र वैश्विक तस्वीर के लिए योगदान जानकारी के बाद सेट प्रदान । शर्तों की पूरी श्रृंखला को कवर करने और उन बाद में जानकारी इकट्ठा करने के लिए जटिल तकनीकी प्रणालियों में होने वाली स्थितियों का वर्णन सेट विभिंन दृष्टिकोण सफलतापूर्वक विकसित किया गया । अच्छी तरह से स्थापित तकनीकों में शामिल हैं:

  • सदमे ट्यूबों4,5,6 और तेजी से संपीड़न मशीनों7। इन उपकरणों के दबाव और एक विस्तृत श्रृंखला पर तापमान के उच्च नियंत्रण प्रदान करते हैं । हालांकि, सुलभ प्रतिक्रिया समय और उपयुक्त विश्लेषणात्मक तकनीक सीमित हैं ।
  • लामिना मिश्रित लपटें3,8,9,10,11 एक साधारण प्रवाह क्षेत्र के साथ संयोजन में उच्च तापमान की स्थिति हासिल करने के लिए आदर्श होते हैं । प्रतिक्रिया क्षेत्र के स्थानिक आयाम के बाद से बढ़ते दबाव के साथ कम हो जाती है, मिश्रित लपटों आम तौर पर speciation प्रयोजनों के लिए कम दबाव की स्थिति पर जांच कर रहे हैं ।
  • Counterflow प्रसार लपटें12,13,14,15 अशांत दहन में flamelet शासन की जांच के लिए आदर्श होते हैं । वे एक असली अशांत प्रवाह में सजातीयता के कारण तनाव की नकल है, लेकिन कर रहे हैं, फिर से, अत्यधिक विश्लेषणात्मक speciation तकनीक में सीमित है ।
  • विभिन्न रिएक्टर प्रयोगों16,17,18 (स्थिर, उभारा और प्लग-प्रवाह) उच्च दबाव वातावरण के लिए पहुँच प्रदान करते हैं, जबकि तापमान लौ वातावरण की तुलना में आम तौर पर कम कर रहे हैं. आम दृष्टिकोण हैं:
    • स्थैतिक रिएक्टरों व्यापक रूप से उदाहरण के लिए पल्स photolysis प्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं, लेकिन लंबे समय तक निवास समय और कम तापमान द्वारा सीमित सामान्य में हैं.
    • जेट उभार रिएक्टरों, यानी एक पूरी तरह से उभारा रिएक्टर (PSR) के गैस संस्करण, गैस चरण के मिश्रण कुशल पर भरोसा करते है और लगातार निवास समय, तापमान और दबाव के साथ स्थिर राज्य में संचालित किया जा सकता है, यह आसान बनाने के लिए मॉडल । हालांकि, अणुओं के लिए गर्म सतहों की ओर पलायन और विषम प्रतिक्रियाओं से गुजरना समय है ।
    • कई प्रवाह रिएक्टर दृष्टिकोण के साथ जाना जाता है, प्लग प्रवाह रिएक्टर (PFR) के एक सबसे लोकप्रिय दृष्टिकोण के रूप में सतत में रासायनिक प्रतिक्रियाओं का वर्णन करने के लिए, बेलनाकार ज्यामिति के प्रवाह प्रणालियों । स्थिर राज्य में प्लग प्रवाह की स्थिति आदर्श PFRs के लिए अपनी स्थिति के एक समारोह के रूप में प्लग के फिक्स्ड निवास समय के साथ ग्रहण कर रहे हैं ।

प्रयोगात्मक दहन कैनेटीक्स के क्षेत्र में उन मूल्यवान तकनीकों के पूरक, एक उच्च तापमान लामिना प्रवाह रिएक्टर प्रयोग19,20 ट्रेसिंग के लिए आणविक बीम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (MBMS) तकनीक को रोजगार विस्तार में प्रजातियों के विकास21,22 प्रस्तुत करवायी जाती है । लामिना प्रवाह की स्थिति, वायुमंडलीय दबाव और सुलभ तापमान पर काम करने के लिए १,८०० K प्रवाह रिएक्टर की मुख्य विशेषताएं हैं, जबकि संवेदनशील MBMS तकनीक दहन में मौजूद लगभग सभी रासायनिक प्रजातियों का पता लगाने की अनुमति देता है प्रक्रिया. इस तरह के कण है कि नहीं कर रहे है या शायद ही अंय पता लगाने के तरीकों के साथ पता लगाने की उच्च प्रतिक्रियाशील प्रजातियों में शामिल हैं । MBMS तकनीक व्यापक रूप से ऐसी शराब या ईथर के रूप में पारंपरिक और आधुनिक वैकल्पिक ईंधन की लपटों में प्रतिक्रिया नेटवर्क की विस्तृत जांच के लिए प्रयोग किया जाता है23,24,25 और के लिए प्रदर्शन किया है आधुनिक काइनेटिक मॉडल विकास के लिए महान मूल्य ।

चित्रा 1 नमूना जांच (एक) और दो चित्र समग्र प्रयोग (ख) और जांच सेटअप (सी) पर प्रकाश डाला के एक ज़ूम फ्रेम के साथ उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर की योजनाबद्ध दिखाता है । प्रणाली दो क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है: पहले, उच्च तापमान गैस की आपूर्ति और vaporizer प्रणाली और दूसरा, MBMS समय की उड़ान का पता लगाने प्रणाली के साथ प्रवाह रिएक्टर । आपरेशन में, प्रवाह ट्यूब के निकास सीधे MBMS प्रणाली के नमूने नोजल के लिए मुहिम शुरू की है । गैस रिएक्टर आउटलेट से सीधे नमूना है और उच्च वैक्यूम का पता लगाने प्रणाली को हस्तांतरित कर दिया । यहां, ionization बाद के समय के साथ इलेक्ट्रॉन ionization द्वारा किया जाता है उड़ान का पता लगाने ।

रिएक्टर ४० मिमी भीतरी व्यास सिरेमिक (अल23) १,४९७ मिमी लंबाई के पाइप एक उच्च तापमान ओवन (जैसे, गेरो, प्रकार HTRH 40-1000) में रखा गया है । कुल गरम अनुभाग १,००० मिमी लंबाई में है । गैसों मिश्रित और पूर्व खिलाया एक स्वभाव निकला हुआ किनारा द्वारा रिएक्टर में भाँप रहे है (आमतौर पर गुस्सा ~ ८० ° c) । अत्यधिक पतला (ca. ९९ vol% Ar में), लामिना बहने प्रतिक्रियात्मक मिश्रण एक ज्ञात तापमान प्रोफ़ाइल के माध्यम से गुजरता है (तापमान लक्षण वर्णन पर विवरण नीचे दिया जाएगा) । गैस संरचना की जांच ओवन तापमान के एक समारोह के रूप में रिएक्टर आउटलेट पर जगह लेता है । माप लगातार प्रवेश जन प्रवाह पर प्रदर्शन कर रहे हैं, जबकि एक मोनोटोनिक घटते तापमान रैंप (-२०० k/एच) १,८०० k करने के लिए ६०० k की सीमा में ओवन के लिए लागू किया जाता है. ध्यान दें कि समान परिणाम प्राप्त किया जा सकता है जब अलग तापमान पर मापा जाता है इज़ोटेर्माल ओवन तापमान और थर्मल जड़ता ठीक से माना जाता है । प्रणाली के थर्मल स्थिरीकरण अभी भी कुछ समय लगता है और तापमान रैंप एक (नगण्य) छोटे तापमान में वृद्धि और श्रृंखला के अनुसार कुल माप समय के लिए समय औसत का एक समझौता के रूप में चुना जाता है । औसत समय (४५ s) MBMS के संगत २.५ K. परिणामस्वरूप निवास बार दिए गए शर्तों के लिए 2 एस (१,००० K पर) के आसपास हैं । अंत में, तापमान reproducibility, ± 5 कश्मीर या बेहतर की मापा तापमान के एक रिश्तेदार परिशुद्धता के कारण वर्तमान रिएक्टर प्रयोग के लिए कहा जा सकता है ।

चित्रा 2 vaporizing प्रणाली की योजनाबद्ध से पता चलता है, इस तरह के तकनीकी जेट ईंधन के रूप में भी जटिल हाइड्रोकार्बन मिश्रण की जांच करने के लिए अनुकूलित । सभी इनपुट धाराओं कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर द्वारा उच्च परिशुद्धता (सटीकता ± ०.५%) में पैमाइश कर रहे हैं । ईंधन के वाष्पीकरण २०० डिग्री सेल्सियस तक तापमान पर एक वाणिज्यिक vaporizer प्रणाली द्वारा महसूस किया है । एक ही समय में थर्मल क्षरण से परहेज करते हुए, तरल ईंधन के संघनित्र को रोकने के लिए आम तौर पर १५० डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ पूर्व भाँप ईंधन के साथ सभी आपूर्ति लाइनों पहले से गरम कर रहे हैं । पूर्ण और स्थिर वाष्पीकरण नियमित रूप से जांच की है और यहां तक कि संबंधित ईंधन के सामांय उबलते बिंदु से नीचे तापमान पर हो सकता है । पूरा वाष्पीकरण छोटे ईंधन अंश द्वारा सुनिश्चित किया गया था और कम आंशिक दबाव (आमतौर पर नीचे १०० फिलीस्तीनी अथॉरिटी) की जरूरत है ।

गैसों परिवेश दबावों (लगभग ९६० hPa) में रिएक्टर बाहर निकलने के centerline पर एक क्वार्ट्ज शंकु द्वारा नमूने के रूप में और अधिक विस्तार में देखा गया है चित्रा 1के ज़ूम फ्रेम में । नोजल टिप एक ५० माइक्रोन छिद्र है, जो लगभग 30 मिमी की प्रतिक्रिया क्षेत्र के अंत में सिरेमिक ट्यूब के अंदर स्थित है । ध्यान दें, कि नमूना स्थान प्रवेश के संबंध में तय हो गई है । ओवन ट्यूब के थर्मल विस्तार ही आउटलेट है, जो यांत्रिक प्रतिक्रिया खंड की एक तापमान स्वतंत्र लंबाई में जिसके परिणामस्वरूप प्रणाली से जुड़ा नहीं है पर जगह लेता है । सभी प्रतिक्रियाओं तुरंत एक आणविक बीम के गठन की वजह से बुझती हैं, जब gasses उच्च निर्वात में विस्तार कर रहे हैं (दो अंतर पम्पिंग चरणों; 10-2 और 10-4 पीए)25,26. नमूना एक इलेक्ट्रॉन प्रभाव के आयन स्रोत के लिए निर्देशित है (ेि) समय की उड़ान (तोफ) मास स्पेक्ट्रोमीटर (जन संकल्प आर = ३,०००) उपयुक्त परिशुद्धता में वर्तमान प्रजातियों के सटीक द्रव्यमान का निर्धारण करने में सक्षम एक सी के भीतर मौलिक संरचना निर्धारित करने के लिए/ /O व्यवस्था. इलेक्ट्रॉन ऊर्जा कम मूल्यों (आमतौर पर 9.5-10.5 eV) के क्रम में ionization प्रक्रिया के कारण विखंडन को कम करने के लिए सेट है । ध्यान दें कि मंदक और संदर्भ प्रजातियों आर्गन अभी भी है, के व्यापक ऊर्जा वितरण के कारण पता लगाने में इलेक्ट्रॉनों (१.४ eV FWHM) । जबकि एआर अच्छा एस के साथ मापा जा सकता है/कम इलेक्ट्रॉन ऊर्जा प्रमुख प्रजातियों के पर्याप्त निर्धारण के लिए अनुमति नहीं है (एच2हे, co2, सह, एच2, ओ2, और ईंधन) प्रोफाइल, जो महत्वपूर्ण कम सांद्रता में मौजूद है .

तोफ द्वारा पता लगाने के अलावा, एक अवशिष्ट गैस विश्लेषक (्गा), अर्थात एक quadrupole मास स्पेक्ट्रोमीटर, ionization चैंबर में एक उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा (७० eV) के साथ ऊपर MBMS-तोफ माप के साथ ऊपर छह प्रजातियों पर नजर रखने के लिए रखा गया है ।

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Protocol

1. आणविक बीम मास स्पेक्ट्रोमीटर (MBMS) और प्रवाह रिएक्टर प्रणाली का सेटअप

  1. निर्दिष्ट माप श्रृंखला में उच्चतम तापमान है जो निर्दिष्ट शुरू तापमान, करने के लिए ओवन गर्मी । Φ = 1 के साथ जेट A-1 की विशिष्ट स्थितियों के लिए, कुल ऑक्सीकरण ८५० ° c (~ १,१०० K) के नीचे मनाया जाता है । उचित शुरूआती तापमान का चुनाव जांचे गए ईंधन की रासायनिक प्रकृति और stoichiometry (Φ) पर निर्भर करता है ।
  2. मध्यवर्ती प्रजातियों का पता लगाने के लिए समय की उड़ान (तोफ) स्पेक्ट्रोमीटर तैयार करें । तोफ स्पेक्ट्रोमीटर आणविक किरण के लिए गठबंधन है और इस तरह labile प्रजातियों का विश्वसनीय पता लगाने प्रदान करता है ।
    नोट: जन संकल्प एक सी/एच/ओ प्रणाली में मौलिक संरचना के निर्धारण के लिए उपयुक्त है । विखंडन से बचने के लिए, नरम ionization स्थितियों को चुना । आम तौर पर ९.५ से १०.५ eV के मान दहन मध्यवर्ती के एक ठेठ जांच के लिए उपयुक्त साबित किया गया है ।
  3. प्रमुख प्रजातियों का पता लगाने के लिए quadrupole स्पेक्ट्रोमीटर तैयार करें ।
    नोट: क्योंकि quadrupole स्पेक्ट्रोमीटर (भी अवशिष्ट गैस विश्लेषक कहा जाता है, ्गा) MBMS प्रणाली के ionization कक्ष के अंदर आणविक बीम पास रखा है, बस दीवार बिखरे हुए पृष्ठभूमि गैसों मापा जाता है । चूंकि प्रमुख प्रजातियों स्थिर हैं, पृष्ठभूमि दबाव अच्छी तरह से नमूना टिप पर उनकी एकाग्रता को दर्शाता है । बेहतर सिग्नल के लिए शोर अनुपात के लिए, इस मामले में ७० eV के एक उच्च ionization ऊर्जा चुना है ।

2. ईंधन नमूना तैयार करना

  1. ईंधन की आपूर्ति के लिए धातु सिरिंज तैयार करें ।
    सावधानी: ईंधन से निपटने के लिए उचित व्यक्तिगत सुरक्षात्मक उपकरणों का उपयोग करें ।
    1. vaporizers धातु सिरिंज के लिए ईंधन के नमूने के 30 मिलीलीटर भरें ।
    2. दबाव ईंधन की आपूर्ति प्रणाली (धातु सिरिंज) अप करने के लिए 5 बार प्रणाली के लिए दबाव हवा जोड़कर हालांकि वाल्व खोलने ।
    3. ईंधन की आपूर्ति लाइनों में वाल्व खोल कर ईंधन लाइनों और कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर वेंट ।
  2. vaporizer और गैस की आपूर्ति लाइनों को गर्म करें । दिए गए सेटअप में, तापमान सामान्य दबाव उबलते बिंदु से नीचे उच्च कमजोर पड़ने के कारण लागू किया जा सकता है । सुनिश्चित करें कि ईंधन के उच्चतम उबलते यौगिक के निर्दिष्ट तापमान पर वाष्प दबाव गैस की धारा में अपने आंशिक दबाव से अधिक है । आमतौर पर, २०० ° c जेट ए-1 के लिए पर्याप्त है ।
  3. ध्यान दें कि प्रणाली में coldest स्पॉट ओवन के लिए स्वभाव प्रवेश निकला हुआ किनारा है । सुनिश्चित करें कि पतला ईंधन इस मौके पर reसंघनित्र नहीं कर सकता । ठेठ जेट के लिए एक-1 (९९% कमजोर पड़ने) ८० डिग्री सेल्सियस के लिए पानी ठंडा प्रणाली की स्थापना पर्याप्त है ।

3. माप और डेटा प्राप्ति

  1. नमूना स्थिति के लिए ओवन प्लेस । नमूना शंकु ओवन सिरेमिक ट्यूब के अंदर रखा जाना चाहिए । वर्तमान प्रयोग में, नमूना स्थान ओवन के स्थानिक तापमान प्रोफ़ाइल के पठार मूल्य के करीब है ।
    नोट: चित्रा 1 में चित्र शंकु और रिएक्टर से पता चलता है. गरम रिएक्टर (नीला) क्वार्ट्ज शंकु की ओर पटरियों पर ले जाया जाता है ।
  2. कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर के माध्यम से गैस जोड़कर पसंद का मंदक शुरू करें ।
    नोट: जन प्रवाह मीटर मूल सॉफ्टवेयर पैकेज द्वारा नियंत्रित कर रहे हैं । यहां, जन प्रवाह मूल्यों सेट किया जा सकता है । सामान्यतया, ९९% आर्गन का उपयोग किया जाता है. सामांय में, तरल ईंधन के लिए, मंदक प्रवाह vaporizer और ऑक्सीकरण गैस धाराओं के लिए एक अतिरिक्त कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर को्ी प्रवाह 2 गर्म लाइन से गुजर रहा है और को्ी प्रवाह 3 से ऑक्सीकरण धारा के लिए सीधे जुड़ा का उपयोग करके विभाजित किया जा सकता है ।
  3. नामित वाद्य सॉफ्टवेयर का उपयोग करके निरंतर डेटा रिकॉर्डिंग (तोफ और Quadrupole) शुरू करो ।
    नोट: Quadrupole सॉफ़्टवेयर में प्रारंभ-बटन क्लिक करें । Start-बटन पर क्लिक करें तोफ सॉफ्टवेयर में ।
    1. कोरिओलिस फ्लो मीटर सॉफ्टवेयर के उपयुक्त प्रवाह हालत की स्थापना करके ऑक्सीकरण ओ2 जोड़ें । बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रम में नए शिखर के रूप में आने वाले ऑक्सीकरण का निरीक्षण ।
  4. कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर के उचित प्रवाह हालत की स्थापना करके ईंधन जोड़ें ।
    1. स्पेक्ट्रा की जांच करें । दुबला और stoichiometric स्थितियों के मामले में पूरा ऑक्सीकरण प्राप्त होता है, तो एक स्थिर सह2 मास सिग्नल का पालन करें ।
  5. जब संकेत तीव्रता 4 से 5 माप के लिए स्थिर हैं, एक स्थिरीकरण अवधि समाप्त होता है । स्थिरीकरण अवधि के बाद, ओवन को सामान्यतया-२०० K/h के निरंतर तापमान क्षय रैंप पर लागू करें । यह माप रन प्रति 2 एच के ठेठ माप समय की ओर जाता है ।
    1. रैंप के दौरान एक विशिष्ट ओवन तापमान पर, मास स्पेक्ट्रा के एक तेजी से परिवर्तन का निरीक्षण । एकमात्र दहन उत्पादों (एच2ओ, सह2 और सह, अमीर मामलों में एच2 ) गायब हो जाते हैं और छोटे दहन मध्यवर्ती जासूसी करने के लिए शुरू करते हैं ।
      नोट: आगे कम तापमान के साथ, दिखाई मध्यवर्ती बड़ा और बड़ा हो जाते हैं । ठंडे ओवन तापमान पर, केवल ईंधन यौगिकों और ऑक्सीजन का संकेत देखा जा सकता है; कोई प्रतिक्रियाओं रिएक्टर के वर्तमान निवास समय के भीतर जगह ले जा रहे हैं ।
  6. जब अंतिम तापमान स्थिर है (आमतौर पर ५०० ° c; 10 मिनट), ऑक्सीकरण बंद स्विच ।
    1. रिकॉर्डिंग माप जारी रखें । ऑक्सीकरण के बिना शर्तों पर ईंधन लक्षण वर्णन (विखंडन की संरचना) माप प्राप्त करें ।
  7. कोरिओलिस जन प्रवाह मीटर सॉफ्टवेयर में बंद ईंधन स्विच 0 करने के लिए मूल्य की स्थापना । डेटा अभी भी रिकॉर्ड किया जाएगा; इन स्पेक्ट्रा को पृष्ठभूमि माप के लिए उपयोग करें ।
  8. सॉफ्टवेयर में stop बटन पर क्लिक करके डेटा रिकॉर्डिंग रोकें.

4. अंशांकन माप

  1. अंशांकन मुद्दों के लिए, नमूना शंकु के सामने एक बंद चैंबर माउंट ।
    नोट: बंद चैंबर एक ट्यूब है, जो हाथ से नोजल के सामने रखा गया है ।
  2. पंप करने के लिए खुला वाल्व । चैंबर खाली है ।
  3. द्विआधारी मिश्रण (हाइड्रोकार्बन ब्याज और एआर) या अंशांकन के लिए वाणिज्यिक अंशांकन gasses लागू करें । प्रदर्शन के लिए, co और co2 और आर्गन के साथ एक स्वनिर्धारित गैस मिश्रण यहां प्रयोग किया जाता है ।
  4. संकेत करने वाली शोर अनुपात और संतृप्ति सीमा से नीचे ऊपर संकेत तीव्रता प्राप्त करने के लिए एक सुई वाल्व द्वारा अंशांकन कक्ष में दबाव समायोजित करें ।
  5. ३.५ में व्यक्तिगत माप के लिए प्रदर्शन के रूप में तोफ सॉफ्टवेयर में प्रारंभ बटन पर क्लिक करके डेटा रिकॉर्डिंग शुरू करके अंशांकन माप प्रारंभ करें ।

5. डाटा प्रोसेसिंग

नोट: reकोडेड स्पेक्ट्रा संबंधित ओवन तापमान वे पर दर्ज कर रहे है करने के लिए मिलान किया जाना चाहिए ।

  1. प्रत्येक दर्ज तापमान पर, प्रत्येक चुनी प्रजातियों के लिए, इसी संकेत से अपने तिल अंश की गणना । ओवन तापमान बनाम तिल अंश प्रोफाइल प्लॉट (चित्र 3) ।

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Representative Results

नमूना गैस संरचना के एक ठेठ जन स्पेक्ट्रम चित्रा 3में दिखाया गया है । लगभग ३,००० के एक बड़े पैमाने पर संकल्प के दिए गए सेटअप के साथ, एम/z = २६० तक प्रजातियों आप सी/एच/ओ प्रणाली के भीतर का पता लगाया जा सकता है । एक बड़े पैमाने पर अंशांकन प्रक्रिया के बाद, चोटियों प्रत्येक मास के लिए प्रभारी (एम/जेड) deconvolution एल्गोरिदम के साथ मूल्यांकन के लिए के तहत समाधान संकेतों के अनुपात के लिए एकीकृत कर रहे हैं । पृष्ठभूमि और विखंडन सुधार के बाद, संकेत ज्ञात संगीत (आमतौर पर निष्क्रिय गैस आर्गन) के एक संदर्भ प्रजातियों बनाम उचित अंशांकन कारकों का उपयोग कर quantified जा सकता है । अंशांकन कारकों को प्राप्त करने के लिए कई जटिल रणनीतियों प्रत्यक्ष ठंड गैस माप सहित उपलब्ध हैं (के रूप में दिखाया गया है), साहित्य ionization पार वर्गों या आकलन प्रक्रियाओं के रूप में के रूप में अच्छी तरह से आंतरिक अंशांकन रणनीतियों. उपयुक्त विकल्प व्यक्तिगत प्रजातियों, माप शर्तों और उपलब्ध डेटा पर निर्भर करता है । लागू विधियों और रणनीतियों पर एक विस्तृत वर्णन के लिए संदर्भ देखें18,28,29,30। प्रवाह रिएक्टर के लिए विशिष्ट प्रक्रियाओं रेफरी .21 के पूरक सामग्री में उपलब्ध हैं । तिल अंश अंत में इसी २.५ K अंतराल के औसत तापमान के खिलाफ साजिश रची है, एक ठेठ तिल अंश बनाम ओवन के तापमान चित्रा 3 (ग)में दिखाया गया है.

की जांच करने के लिए, समझते है और दहन में जटिल प्रतिक्रिया नेटवर्क का विश्लेषण, विस्तृत काइनेटिक मॉडलिंग खुद को एक मूल्यवान पूरक उपकरण के रूप में साबित कर दिया है । एक लामिना प्रवाह रिएक्टर के प्रस्तुत प्रायोगिक विधि कई बार प्रदर्शन किया है20,27 काइनेटिक मॉडल विकास के लिए एक आधार के रूप में अपनी वैधता । एक प्लग फ्लो सन्निकटन (यानी प्रसार, अक्षीय के रूप में के रूप में अच्छी तरह से रेडियल, उपेक्षित है और वर्दी रेडियल वेग माना जाता है) लामिना प्रवाह क्षेत्र की प्रयोगात्मक स्थितियों का एक उपयुक्त प्रतिनिधित्व देने के लिए दिखाया गया है. इस सन्निकटन एक विशिष्ट प्रतिक्रिया करने के लिए स्थानिक स्थिति एक्स के प्रत्यक्ष परिवर्तन के लिए अनुमति देता है (निवास) समय τ और एक सरल 0D विचार प्रजातियों और तापमान विकास की प्रतिक्रिया समय के समारोह के रूप में ही लागू किया जा सकता है. इसलिए, स्थानिक तापमान प्रोफ़ाइल रिएक्टर मॉडल के लिए एक इनपुट पैरामीटर के रूप में प्रयोग किया जाता है रिएक्टर अक्ष के साथ भाग लेने वाले प्रजातियों के स्थानिक विकास प्राप्त करने के लिए ।

चित्रा 4 एक stoichiometric CH4 माप21से प्राप्त चार चयनित ओवन तापमान के लिए formaldehyde और एसिटिलीन के स्थानिक तिल भिन्न प्रोफाइल से पता चलता है. काइनेटिक मॉडल गणना रासायनिक काम पीठ (CWB) के प्लग फ्लो रिएक्टर मॉड्यूल लागू किया जाता है । दृष्टिकोण प्रत्येक ओवन तापमान के लिए व्यक्तिगत गणना के लिए अनुमति देता है । गणना व्यक्तिगत तापमान एक स्केलिंग कानून से प्राप्त प्रोफाइल लागू किया जाता है, के रूप में रेफरी .21 में दी प्रयोगात्मक तापमान माप के आधार पर । रिएक्टर बाहर निकलें पर मॉडल परिणाम तो प्रयोगात्मक परिणामों की तुलना के लिए इसी ओवन तापमान के खिलाफ साजिश रची है । मॉडलिंग के परिणामों के ठेठ क्षमताओं को प्रदर्शित करने के लिए, गणना अच्छी तरह से मांय यूएससी-II तंत्र31का उपयोग कर प्रदर्शन कर रहे हैं । के रूप में चित्रा 4 इंगित करता है, वहां मापा डेटा और मुख्य घटकों के लिए काइनेटिक मॉडल मूल्यों के बीच एक उत्कृष्ट समझौते (चित्रा 4 (क)) और मध्यवर्ती प्रजातियों (चित्रा 4 (बी)) है ।

ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं की एक एकल घटक जांच के लिए विशिष्ट परिणाम, चित्र 5में दिखाए जाते हैं । चित्र 5 (क) संभावित जेट ईंधन यौगिक p-menthane, प्रमुख प्रजातियों के प्रोफाइल की विशेषता इंगित करता है, चित्रा 5(बी) ईथीलीन और formaldehyde की stoichiometry निर्भरता से पता चलता है, और चित्रा 5(ग) चयनित मध्यवर्ती stoichiometric शर्तों के लिए प्रजातियों । परिणाम परिवेश दबाव में और stoichiometric पर प्राप्त कर रहे है (φ = १.०) शर्तों । प्रमुख नकदी, अर्थात् reactants और उत्पादों के लिए प्रतिक्रिया अनुक्रम, संरचना आमतौर पर प्रवाह रिएक्टर के इस प्रकार पर मनाया के लिए एक प्रतिनिधि उदाहरण देता है । नाममात्र प्रवेश संरचना जब तक मापा जाता है ईंधन तिल अंश में क्षय एक निश्चित तापमान पर मनाया जाता है । ईंधन की खपत है और मुख्य रूप से दहन मध्यवर्ती में परिवर्तित । "इग्निशन" तब होता है जब ओ2 और ईंधन प्रदर्शन एकाग्रता और सह में उनके भारी कमी2 और एच2ओ प्रदर्शन उनके तेजी से बढ़ते ढाल । stoichiometric स्थितियों के लिए दुबला के तहत, यह भी है जहां मध्यवर्ती सह तेजी से भस्म हो जाता है । याद है जब दिए गए सेटअप में उच्च कमजोर पड़ने का उपयोग करते हैं, कोई आत्म बनाए प्रतिक्रियाओं होते है या क्रमशः दमित हैं । मध्यवर्ती प्रजातियों के लिए डेटा का उपयोग करके stoichiometric विविधताओं, ईंधन अपघटन रास्ते या यहां तक कि कालिख अग्रदूत साबित गठन का एक पूर्ण विश्लेषण किया जा सकता है; इस अनुभाग के क्षेत्र के लिए, एक लंबी चर्चा छोड़ी जाती है । प्रस्तुत डेटा रासायनिक प्रतिक्रिया मॉडल के विकास के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

आमतौर पर, काइनेटिक प्रतिक्रिया मॉडल के सत्यापन शुद्ध यौगिकों की दहन प्रक्रियाओं की जांच द्वारा किया जाता है । जटिलता में एक अगले कदम के रूप में, प्रवाह रिएक्टर सेटअप तकनीकी ईंधन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जैसे जेट ईंधन बहु घटक मिश्रण से बना । चित्रा 6 stoichiometric के लिए प्रमुख प्रजातियों प्रोफाइल से पता चलता है (एक: φ = १.०) और अमीर (बी: φ = १.५) शर्तों । प्रोफाइल पहले दिखाए गए लोगों के समान हैं । हालांकि, ईंधन अपघटन वक्र कई एकल यौगिकों एक ठेठ ईंधन क्षय व्यवहार दिखा का एक संयोजन है । ओ2 और ईंधन प्रोफाइल दोनों कम तापमान पर एक अधिकतम पर शुरू और रिएक्टर तापमान बढ़ जाती है के रूप में भस्म कर रहे हैं । चित्रा 6में गहराई से विश्लेषण(ग) जेट ईंधन और उनके व्यक्तिगत उपभोग में पाया प्रमुख घटकों से पता चलता है. आम तौर पर, एक समान क्षय हाइड्रोकार्बन प्रजातियों के लिए मनाया जा सकता है । दिलचस्प है, सुगंधित प्रजातियों के एक विशिष्ट पठार क्षेत्र के साथ सबसे अधिक विचलन दिखा खड़ी क्षय, जो लगभग १,००० K के उच्च तापमान के लिए स्थानांतरित कर दिया ।

प्रयोग को बढ़ाने के लिए तकनीकी ईंधन (जैसे बहु घटक मिश्रण) के साथ प्रयोग किया जाता है, कालिख पुरोगामी या प्रदूषकों की तरह होने वाले दहन मध्यवर्ती के phenomenological विश्लेषण संभव है । विश्लेषण के इस प्रकार के लिए, तुलनीय शर्तें अनिवार्य हैं । यह एक ही सी/एच शर्तों के लाभार्थी पाया गया था, माप डिजाइन के लिए एक इनपुट पैरामीटर के रूप में इस मूल्य की आवश्यकता होती है । नियंत्रित और तुलनीय सीमा शर्तों के रूप में कालिख पुरोगामी बेंजीन या चित्रा 7में propargyl कट्टरपंथी के लिए दिखाए गए के रूप में प्रदूषक गठन प्रवृत्तियों के पूर्वानुमान सक्षम करें । दोनों प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान गठन और कमी के साथ एक ठेठ मध्यवर्ती प्रोफ़ाइल आकार सुविधा । जेट ए-1 के संदर्भ के साथ, दोनों प्रजातियों के लिए एक उच्च तिल अंश cycloalkane पी मीथेन के लिए मापा जाता है, दहन रसायन विज्ञान में प्रदूषण के रूप में एक उच्च प्रवृत्ति का संकेत है । यह काफी दिलचस्प है, के बाद से propargyl कट्टरपंथी cyclohexane दहन३२में बेंजीन गठन पर केवल एक मामूली प्रभाव है । काफी विपरीत व्यवहार दोनों प्रजातियों के लिए पी मीथेन और जेट ए-1 संदर्भ ईंधन की तुलना में एक कम तिल अंश के साथ बंटी alkane farnesane के लिए मापा जाता है । कालिख गठन के संदर्भ में दहन प्रक्रियाओं से उत्पंन, उन प्रदूषकों पर एक कम प्रभाव की उंमीद है ।

Figure 1
चित्रा 1: योजनाबद्ध डीएलआर उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर तस्वीरों के साथ । बढ़ी कटआउट नमूना इंटरफ़ेस और ionization स्रोत का एक विस्तृत दृश्य से पता चलता है (a) गेट वाल्व से अलग । ध्यान दें कि उच्च तापमान ओवन जंगम रेल पर मुहिम शुरू की है और नमूना है परिवेश दबाव में ट्यूब के अंदर प्रदर्शन किया है (ख)। क्वार्ट्ज नोक और स्किमर की एक तस्वीर में दिखाया गया है (C)। यह आंकड़ा पी Oßwald एट अलसे अपनाया गया है । २१ आणि एम. Köhler एट अल. 27. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्र 2: ईंधन Vaporizer प्रणाली. तरल ईंधन और वाणिज्यिक सेटअप के साथ एकल यौगिकों के लिए vaporizer प्रणाली की योजनाबद्ध22 प्रवाह रिएक्टर सेटअप प्रवेश करने के लिए. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 3
चित्रा 3: कच्चे संकेत डेटा से तिल अंश वक्र निकालने. (क) MBMS प्रणाली द्वारा प्रदान की ठेठ कच्चे संकेत । दिया जन संकल्प प्रजातियों के पृथक्करण के लिए अनुमति देता है (ख) और आगे ठहराव के लिए एकीकरण । ओवन तापमान बनाम तिल अंशों की साजिश रचने लामिना प्रवाह के लिए विशिष्ट परिणाम देता है-रिएक्टर (C)कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: यूएससी-द्वितीय प्रणाली31 का उपयोग कर stoichiometric मीथेन ऑक्सीकरण के काइनेटिक मॉडलिंग . चयनित ओवन तापमान और संबंधित तापमान प्रोफाइल (ए)पर एसिटिलीन (सी2एच2) और formaldehyde (CH2O) के तिल मॉडल अंश प्रोफाइल के लिए स्थानिक मॉडल परिणाम (लाइनें) । ओवन के एक योजनाबद्ध दृश्य पैनल के शीर्ष पर दिखाया गया है । प्रमुख प्रजातियों के प्रायोगिक परिणामों (प्रतीकों) की तुलना (ख) और मध्यवर्ती (ग), जब तापमान रैंप पर विचार किया जाता है । यह आंकड़ा Oßwald एट अलसे अपडेट किया गया है । 21. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं की एक एकल घटक जांच के लिए विशिष्ट परिणाम. प्रमुख प्रजातियों के प्रोफाइल (क) के लिए एक संभावित जेट ईंधन यौगिक पी-मीथेन और सी के लिए stoichiometry निर्भरता की तुलना2एच4 और CH2O (B). चयनित मध्यवर्ती प्रजातियों में दिखाया गया है (ग) stoichiometric शर्तों पर प्रतिक्रिया नेटवर्क के बारे में जानकारी हासिल करने के लिए22. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 6
आरेख 6: Jet A-1 जांच के लिए डेटा Speciation. stoichiometric में प्रमुख प्रजातियों (क) और अमीर (ख) शर्तों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से ईंधन घटक तिल अंश घट (ग) रिएक्टर तापमान के एक समारोह के रूप में दिखाया जाता है । ईंधन के घटकों को उच्च तापमान के साथ भस्म कर रहे हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 7
चित्रा 7: में गहराई से कालिख प्रणेता रसायन विज्ञान । कालिख की तुलना प्रणेता मध्यवर्ती propargyl रेडिकल सी3एच3 (ए) और बेंजीन सी6एच6 (बी) के लिए पी-मीथेन और farnesane के संदर्भ में जेट ए-122के साथ । दोनों ही मामलों में, पी-Menthane एक उच्च तिल अंश से पता चलता है एक-1 जेट की तुलना में, जबकि Farnesane एक कम तिल कालिख पुरोगामी बनाने में एक कम प्रवृत्ति का संकेत अंश सुविधाएं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

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Discussion

एक आणविक बीम मास स्पेक्ट्रोमेट्री का पता लगाने प्रणाली के साथ एक वायुमंडलीय उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर के प्रस्तुत संयोजन ऑपरेटिंग स्थितियों की एक श्रेणी के लिए मात्रात्मक speciation डेटा सक्षम बनाता है । कई अध्ययनों से21,22,23,27 में आंशिक ऑक्सीकरण घटना (φ = २.५) के लिए प्रासंगिक अमीर मीथेन शर्तों से शुरू प्रयोग के लचीलेपन का प्रदर्शन किया, की जांच करने के लिए farnesane जैसे आधुनिक जेट ईंधन यौगिकों के दहन रसायन विज्ञान । इन जैसे अध्ययनों से सक्षम काइनेटिक प्रतिक्रिया मॉडलिंग और अधिक तकनीकी क्षेत्रों को कवर करने के लिए, जैसे परिष्कृत ईथीलीन ग्लाइकोल तंत्र तकनीकी गैसीकरण प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त ।

जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, में सीटू निदान के साथ एक प्रवाह रिएक्टर डिजाइन के विचार दशकों के लिए पता लगाया गया है और यहां प्रस्तुत विधि groundbreaking कुछ भी नहीं है । हालांकि, आज की तकनीकी और प्रायोगिक संभावनाओं के साथ, वर्तमान अनुसंधान क्षेत्रों के लिए इस अतिरिक्त दृष्टिकोण दहन निदान में अच्छी तरह से स्थापित रणनीतियों को लाभान्वित कर रहा है ।

निर्णायक, प्रस्तुत वायुमंडलीय प्रवाह रिएक्टर MBMS के साथ मिलकर दृष्टिकोण दहन रसायन विज्ञान में स्थापित तकनीक के लिए एक मूल्यवान इसके अतिरिक्त है (परिचय देखें) । यह एक ही प्रमुख खामी है कि अंय तरीकों के लिए सच है शेयरों के रूप में अच्छी तरह से: यह एक बहुत ही जटिल और परिष्कृत प्रयोगात्मक सेटअप है । एक उपयुक्त MBMS डिटेक्शन सिस्टम डिजाइनिंग एक समय लेने वाली, अत्यधिक वैज्ञानिक मांग कार्य और सावधान, डेटा के विश्वसनीय ठहराव सहित तकनीक माहिर समय और प्रयास लेता है । ध्यान दें कि कोई मानक कार्यविधियां व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं । हालांकि, इस तरह एक स्वनिर्धारित सेटअप डिजाइनिंग आधुनिक वैज्ञानिक प्रश्नों के लिए नए और रचनात्मक संभावनाओं प्रदान करता है ।

एक सफल आवेदन और डेटा की व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण प्रयोग की एक सावधान लक्षण वर्णन और सीमा की स्थिति16की पसंद है । जबकि पता लगाने प्रणाली मजबूत और लचीला है, प्रवाह ट्यूब के लिए सामग्री प्रयोगात्मक शर्तों पर भारी निर्भर कर सकते हैं । प्रस्तुत सिरेमिक ट्यूब सबसे अनुप्रयोगों के लिए सफल साबित किया गया है, जबकि जांच कणों पर ध्यान केंद्रित करने और बड़े कालिख पुरोगामी अप्रत्याशित परिणाम और मास स्पेक्ट्रा में अवांछित दुष्प्रभावों का संकेत दिया । क्वार्ट्ज करने के लिए सामग्री बदलने कण माप में एक विशाल सुधार दिखाया गया है; हालांकि, जांच १,४०० के नीचे अलग तापमान शासन तक ही सीमित है ध्यान दें कि हाल ही में परीक्षण रन गैस चरण का पता लगाने पर कोई प्रभाव दिखाई है ।

चुनौतीपूर्ण हार्डवेयर सेटअप पर निंनलिखित, प्रयोगात्मक व्यवहार und विशेष रूप से तापमान क्षेत्र के सावधान लक्षण वर्णन डेटा मूल्यांकन और व्याख्या के लिए अनिवार्य है । परिणाम केवल यथोचित मॉडलिंग की जा सकती है अगर संबंधित तापमान प्रोफ़ाइल प्रत्येक शर्त के लिए जाना जाता है । दीवार/गैस चरण संपर्क, प्रवाह संपत्तियों, इनवेसिव जांच और वाहक गैस जैसे मुद्दों पर ध्यान से छानबीन की गई । खाते में इन पहलुओं के सभी ले, कई मॉडलिंग दृष्टिकोण क्षमता और विधि की वैधता को सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया है और काइनेटिक मॉडल विकास के लिए मूल्यवान इसके अलावा रेखांकित ।

संभव अनुप्रयोगों यहां उल्लेख किया है एक प्रारंभिक बिंदु और भविष्य के योगदान के लिए आगे की तलाशी के रूप में के रूप में अच्छी तरह से वर्तमान सीमाओं चरम पर धकेल दिया है । एक प्रमुख सीमा अब तक पता लगाने के साधन का जन संकल्प है । जबकि Δm = ३,००० का एक जन संकल्प सबसे दहन प्रजातियों के लिए पर्याप्त है, isomeric प्रजातियों को अलग या पहचान नहीं किया जा सकता है । सिंक्रोट्रॉन आधारित दृष्टिकोण28,३३,३४,३५,३६,३७,३८ या जेनेरिक सैद्धांतिक अध्ययन जैसे अति उन्नत प्रयोगों प्रतिक्रिया कैनेटीक्स पर भविष्य में और अधिक विस्तृत ज्ञान प्रदान करने के लिए और पहचान क्षमताओं पर सुधार की जरूरत है ।

जटिल तकनीकी जेट करने के लिए सरल मीथेन से तेजी से विकास-ईंधन सुलभ यौगिकों की एक व्यापक रेंज शामिल हैं । वर्तमान में, प्रमुख ध्यान तरल एकल घटकों और जेट ईंधन जैसे तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए जटिल मिश्रण पर है । विकास में एक अगले स्तर के रूप में, तापमान, प्रवाह संपत्तियों और दबाव की तरह सीमा की स्थिति एक लक्ष्य हो सकता है और बहुआयामी पहलुओं को पहले से कहीं अधिक३९ की जांच के लायक हैं । फिर भी, तापमान पहले से ही कम तापमान (लगभग ८०० k) दहन pyrolysis (२,१०० k) से एक सीमा को कवर किया । उच्च दबाव तकनीकी परिस्थितियों और मॉडल विकास, जहां speciation डेटा आम तौर पर साहित्य में दुर्लभ है लक्ष्यीकरण के लिए उपयोगी होगा । आधुनिक सामग्री और availabilities के साथ, एक उच्च दबाव, उच्च तापमान प्रवाह रिएक्टर द्वारा प्राप्त speciation डेटा के लिए नए प्रयोगात्मक डिजाइन पहुंच के भीतर है ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

प्रयोगों का दहन प्रौद्योगिकी संस्थान में मास स्पेक्ट्रोमेट्री विभाग में किया गया, ड्यूश्स ज़ेंत्रम फर Luft-und Raumfahrt (डीएलआर) में स्टटगार्ट, जर्मनी. काम भी Helmholtz ऊर्जा एलायंस "सिंथेटिक तरल हाइड्रोकार्बन", केंद्र के उत्कृष्टता "वैकल्पिक ईंधन" और डीएलआर परियोजना "भविष्य ईंधन" द्वारा समर्थित किया गया था । लेखक जेट ईंधन पर फलदायक चर्चा के लिए पैट्रिक Le Clercq और Uwe Riedel शुक्रिया अदा करना चाहता हूं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Time-Of-Flight MBMS Kaesdorf n.a. custom design
Molecular Beam Samling Interface self made n.a. custom design
Laminar Flow Reactor Gero Type HTRH 40-1000 custom design
Quadrupole MS Hiden HAL/3F 301 adapted to ionization chamber
Vaporizer Bronkhorst CEM Vaporizer
Mass Flow Meter Bronkhorst Mini Cori-Flow M12, M13, M14 Flow Controller
Jet A-1 n.a. n.a. Standard Jet fuel of interest
Metal syringe Hugo Sachs 70-2252 Fuel Supply
Heating Hoses Hillesheim HMI series Gas Preheating
Gas Linde Ar, O2 Diluent, Oxidizer

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References

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