I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nhiệt độ chớp cháy
DO 500 S DO 1200 S
4 Điểm chớp cháy cốc kín, oC, min. 55 55 TCVN 6608:2000(ASTM D 3828)/ ASTM D 93
Kết quả đo được từ mẫu sản phẩm dầu DO, nhiệt độ chớp cháy cốc kín là 66oC so sánh với TCVN, sản phẩm dầu DO không đạt tiêu chuẩn, nhiệt độ đo được cao hơn tiêu chuẩn đề ra. Tuy nhiên, nhiệt độ chớp cháy cao hơn tiêu chuẩn, sản phẩm an toàn khi vận chuyển nhưng khi sử dụng cho động cơ, động cơ sẽ khó khởi động đặc biệt là vào những ngày thời thiết lạnh, vào buổi sang sớm.
Như vậy mẫu dầu DO dùng thí nghiệm không đạt chỉ tiêu chất lượng về đểm chớp cháy cốc kín, vì vậy sản phẩm này không sử dụng được cho động cơ diesel vào mùa đông .
BÀI SỐ 9
ĐIỂM CHỚP CHÁY CỐC HỞ (FLASH POINT OPEN CUP)
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phương pháp xác định nhiệt độ chớp cháy cốc kín chỉ cho phép xác định các chất lỏng có nhiệt độ chớp cháy < 93oC nghĩa là chỉ áp dụng đối với sản phẩm lỏng dễ bay hơi. Để xác định nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bắt cháy của các sản phẩm, các phân đoạn khó bay hơi như dầu nhờn, Biodiesel người ta sử dụng phương pháp cốc hở.
Phương pháp cốc kín bao giờ cũng cho nhiệt độ chớp cháy thấp hơn so với phương pháp cốc hở. Do hơi bị khuếch tán nhiều khi nhiên liệu đựng trong cốc hở. Sự khác nhau giữa hai nhiệt độ này càng lớn khi nhiệt độ chớp lửa càng cao hay nhiệt độ chớp cháy nói chung của phân đoạn càng cao.
Nhiệt độ bắt cháy và nhiệt độ tự bắt cháy:
+ Nhiệt độ chớp cháy được đặc trưng là hỗn hợp chớp cháy rồi tắt. Nếu như tiếp tục đun nóng chất lỏng, có thể ta lại thấy hiện tượng chớp cháy hơi (khi đưa ngọn lửa thử qua mặt thoáng ), trong đó sản phẩm chớp cháy sẽ cháy ổn định trong một khoảng thời gian nhất định (ít nhất 5s). Nhiệt độ thấp nhất ứng với hiện tượng này được gọi là nhiệt độ bắt cháy.
+ Nếu sản phẩm dầu được gia nhiệt đến nhiệt độ cao, sau đó cho tiếp xúc với không khí, thì nó tự bắt cháy. Nhiệt độ tại đó gọi là nhiệt độ tự bắt cháy và phụ thuộc vào thành phần hoá học có trong sản phẩm dầu. Nhiệt độ tự bắt cháy cao nhất quan sát thấy ở hydrocacbon thơm và sản phẩm dầu giàu aromat. Tự bắt cháy thường là nguyên nhân gây hoả hoạn của sản phẩm dầu khi bị rò rỉ trong mối nối, lò nung...Nhiệt độ tự bắt cháy được xác định trong cốc hở.
Phương pháp xác định nhiệt độ chớp cháy cốc hở của sản phẩm dầu dựa theo tiêu chuẩn ASTM D 92 (cốc hở CLEVELAND), nhằm xác định đểm chớp cháy và bốc cháy của các loại sản phẩm dầu mỏ chủ yếu là các sản phẩm nặng như FO, dầu nhờn, Bitum có điểm chớp cháy > 80oC.
Nhiệt độ chớp lửa, nhiệt độ bắt cháy là những đại lượng khó xác định chính xác, với phương pháp thử nhiệt độ chớp lửa bằng cốc hở Cleveland, sự sai lệch kết quả có thể lên tới 7÷8oC (phép thử được thực hiện bởi hai nhân viên của cùng một phòng thí nghiệm trên một sản phẩm dầu). Phương pháp xác định nhiệt độ chớp lửa cốc kín cao hơn nhiều vì ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố môi trường ngoài, do đó người ta thường sử dụng đại lượng nhiệt độ chớp cháy cốc kín để đánh giá khả năng bắt cháy của nhiên liệu.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
Dụng cụ thí nghiệm:
- 2 beaker 100ml
- Nhiệt kế chính xác
- Mẫu sản phẩm dầu: Biodiesel & dầu nhờn SJ dùng cho động cơ hai thì Sơ đồ hệ thống thiết bị:
III. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
Bước 1: Lấy cốc chứa mẫu ra làm sạch và lau khô phía trên vạch chuẩn chứa mẫu. Bước 2: Lấy 75ml mẫu dầu Biodiesel vào beaker và đổ vào cốc thử tới vạch chuẩn. Dự đoán nhiệt độ chớp cháy của sản phẩm là >150oC.
Bước 3: Gắn nhiệt kế thẳng đứng như trên hình II.x sao cho dấu khắc trên nhiệt kế thấp hơn 2mm so với miệng cốc (bầu thuỷ ngân vừa ngập dưới mẫu dầu là được). Bước 4: Mở công tắc nguồn, bật gia nhiệt, chỉnh tốc độ đốt nóng mẫu ban đầu khoảng 14÷17oC/phút (nhiệt độ ở mức số 2). Quan sát sự tăng nhiệt độ trên nhiệt kế.
Bước 5: Khi nhiệt độ của mẫu đạt 140oC, thắp ngọn lửa thử, điều chỉnh kích thước của nó khoảng 3,2÷4,8mm sau đó bắt đầu thử bằng cách cho ngọn lửa di chuyển nhanh qua tâm cốc thử bằng cách bấm vào công tắc tự động xoay thử lửa của thiết bị. Lặp lại việc thử lửa sau mỗi 2oC.
Bước 6: Ghi nhận nhiệt độ tại điểm chớp cháy khi sự bắt lửa xuất hiện tại bất cứ điểm nào trên bề mặt mẫu (lửa loé cháy tại một điểm và nhanh chóng lan truyền khắp bề mặt mẫu rồi vụt tắt như một tia chớp).
Hình II.13: Thiết bị đo điểm chớp cháy cốc hở Semi automatic Cleveland
Bước 7: Để xác định điểm bốc cháy, tiếp tục nâng nhiệt độ mẫu với tốc độ 5÷6oC/phút. Tiếp tục thử bằng ngọn lửa sau mỗi 2oC cho đến khi mẫu bốc cháy và sự cháy duy trì trong ít nhất 5s. Ghi nhận nhiệt độ tại điểm đó – điểm bốc cháy.
Bước 8: Ngưng thí nghiệm, tắt nguồn nhiệt, đổ mẫu và lau sạch cốc bằng khăn giấy hay vải sạch có thấm dung môi thích hợp để loại bỏ bất cứ vết dầu hay cặn còn bám lại.
Bước 9: lặp lại thí nghiệm với mẫu sản phẩm là dầu nhờn SJ dùng cho động cơ hai thì và ghi nhận kết quả. Nhiệt độ chớp cháy dự đoán là >180oC.
IV. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
Kết quả thu được sau khi tiến hành thử nghiệm như sau: + Mẫu sản phẩm: dầu Biodiesel, 75ml
- Nhiệt độ chớp cháy đo được: 176oC + Mẫu sản phẩm: dầu nhờn
- Nhiệt độ chớp cháy đo được: 218oC Bình luận: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Hai loại sản phẩm có độ nhớt khác nhau cho nhiệt độ chớp cháy khác nhau
+ Dầu Biodiesel có độ nhớt thấp vì vậy thành phần Hydrocacbon trong sản phẩm chứa nhiều cấu tử nhẹ dễ bay hơi hơn sản phẩm dầu nhờn (có độ nhớt cao, thành phần chứa nhiều cấu tử có phân tử lượng cao) vì vậy Biodiesel có nhiệt độ chớp cháy thấp hơn so với dầu nhờn.
+ Kết quả đo được cho thấy khi tồn trữ bảo quản và vận chuyển sản phẩm trên luôn an toàn, ít gây cháy nổ và thất thoát.
V. TRẢ LỜI CÂU HỎI – NHẬN XÉT
1.Nêu các yếu tố ảnh hưởng tới kết quả thu được ?
- Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng cần kiểm soát, nhiệt độ ảnh hưởng tới khả năng bốc hơi của nhiên liệu tạo nồng độ nhất định mà tại đó hơi nhiên liệu chớp cháy và bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa thử. Tốc độ tăng nhiệt độ của mẫu trong cốc phải được tuân thủ nghiêm ngặt vì đây là điều kiện đảm bảo cho sự đúng đắn của kết quả. Tốc độ tăng nhiệt độ phải từ từ để dễ kiểm soát nhiệt độ, nhiệt độ quá cao sẽ làm hơi nhiên liệu bay hơi chưa kịp đã bị phân huỷ, nhiệt độ quá thấp khả năng bay hơi nhiên liệu chậm, khó đạt được nồng độ nhất định vì ảnh hưởng bởi các yếu tố khác vì vậy cho kết quả đo không chính xác.
- Áp suất có ảnh hưởng trực tiếp tới kết quả đo, đặc biệt là khi tiến hành thử nghiệm ở dàn khoan ngoài biển. Với mỗi 25 mmHg giảm áp so với 760 mmHg sẽ làm tăng điểm chớp cháy lên 0,9oC và ngược lại. Khi tiến hành thử nghiệm sản phẩm trong phòng thí nghiệm thì áp suất hầu như không có sự thay đổi và không ảnh hưởng tới kết quả đo.
Áp suất tại điểm đo được trong PTN xem như áp suất khí quyển (760mmHg). Người ta hiệu chỉnh nhiệt độ đo được khi có sự thay đổi áp suất theo công thức:
Nhiệt độ đã hiệu chỉnh = nhiệt độ đo được + 0,03.(760 – P)
- Thành phần HC có trong sản phẩm cũng là yếu tố ảnh hưởng tới kết quả đo, tuỳ thuộc vào sản phẩm có chứa các cấu tử nhẹ nhiều hay ít mà kết quả thu được khác nhau, sản phẩm có chứa nhiều paraffin thì khả năng bay hơi tốt, nhiệt độ chớp cháy thấp nhưng khả năng thất thoát cũng cao. Vì vậy, đối với sản phẩm có khả năng bay hơi tốt thì khi tiến hành thí nghiệm phải để mẫu kín, tránh thất thoát cấu tử nhẹ, ảnh hưởng tới kết quả thu được.
- Khả năng khuếch tán của hơi nhiên liệu trong không khí (hệ số khuếch tán) và độ dẫn nhiệt của hơi nhiên liệu cũng ảnh hưởng lớn tới kết quả thu được. khi tiến hành thí nghiệm cần tránh gió và thở gần cốc thử sẽ làm hỏng lớp hơi trên bề mặt mẫu (đặc biệt là phương pháp thử bằng cốc hở) làm giảm nồng độ hơi dẫn tới kết quả thu được không chính xác.
2.Phân biệt điểm chớp cháy và điểm bốc cháy ?
Nhiệt độ chớp cháy (Flash point) là nhiệt độ khi đó hơi nhiên liệu loé cháy rồi vụt tắt như một tia chớp khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa thử trong thời gian ngắn.
Nhiệt độ bắt cháy (Ignition point) là nhiệt độ mà tại đó nhiênliệu bắt cháy và duy trì lửa cháy tối thiểu trong thời gian 5s khi đưa ngọn lửa vào pha hơi của nó.
Nhiệt độ bắt cháy bao giờ cũng cao hơn nhiệt độ chớp lửa. Phân đoạn dầu càng nặng thì sự khác nhau giữa hai nhiệt độ đó càng lớn và có thể đạt 50oC. Ở các phân đoạn nhẹ nhất hai nhiệt độ này không khác nhau nhiều.
Về bản chất, tại nhiệt độ bắt cháy nồng độ nhiên liệu ở trạng thái hơi đạt giới hạn của vùng cháy nổ của nhiên liệu, còn ở nhiệt độ chớp cháy nồng độ hơi nhiên liệu chưa đạt giới hạn đó, mà chỉ gần đạt giới hạn đó. Cần chú ý là nhiệt độ bắt cháy của các phân đoạn dầu mỏ tương ứng với giới hạn dưới của vùng cháy nổ, trừ phân đoạn xăng vì ở nhiệt độ thường nồng độ hơi xăng đã vượt quá giới hạn của vùng cháy nổ. Vì vậy nhiệt độ bắt cháy của hơi xăng tương ứng với giới hạn trên, phải hạ nhiệt độ của xăng mới đạt được giới hạn đó.
3.Đánh giá mẫu thử nghiệm ?
Chỉ tiêu chất lượng cho nhiên liệu Biodiesel theo TCVN 7717:07 cho ở bảng sau:
Tên chỉ tiêu/ Phương pháp B0 B10 B20 B30 B40 B50 B100
Điểm chớp cháy cốc hở,
ASTM D 92 96 105 107 109 111 113 181
+ Nhiệt độ chớp cháy cốc hở đo được từ mẫu dầu Biodiesel tại PTN là 176oC, so với TCVN áp dụng cho sản phẩm B100, mẫu thử nghiệm không đạt chỉ tiêu chất lượng về nhiệt độ chớp cháy cốc hở. Nhưng tại nhiệt độ 176oC sản phẩm mới chớp cháy, nhiệt
độ đó được xem là an toàn cháy nổ khi vận chuyển và tồn trữ sản phẩm ở điều kiện thường. Vì khi vận chuyển và tồn trữ nhiên liệu nếu có sự thất thoát xảy ra thì nồng độ hơi nhiên liệu cũng khó đạt tới điểm cháy nổ vì còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Đặc trưng kỹ thuật đối với loại dầu nhờn cho động cơ xăng mã hiệu PLC RACER
Chỉ tiêu kỹ thuật Mức chất lượng đối với RACER PLUS
3. Điểm chớp cháy,oC min 200
Kết quả đo diểm chớp cháy của mẫu dầu nhờn là 218oC nằm trong khoảng quy định cho sản phẩm của Petrolimex, khi sử dụng cho động cơ, vận chuyển và tồn trữ đảm bảo an toàn cháy nổ. Tuy nhiên giá trị đo được lớn hơn so với giá trị đánh giá chỉ tiêu sản phẩm hay nói cách khác là nhiệt độ chớp cháy của sản phẩm cao hơn so với mức nhỏ nhất đo được tử sản phẩm vì phương pháp thử cốc hở cho kết quả có độ chính xác không cao. Khi tiến hành thí nghiệm bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như đã trình bày ở trên.
BÀI SỐ 10
CẶN CACBON CONRADSON ( CONRADSON CARBON RESIDUE )
I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi đun nóng (cho bay hơi và nhiệt phân) dầu mỏ và các phân đoạn nặng của nó thường bị phân huỷ không hoàn toàn, để lại một hỗn hợp gọi là cặn cacbon. Thành phần cặn đó rất phức tạp, không chỉ chứa cacbon mà còn chứa nhiều chất khác nhau và phụ thuộc bản chất dầu, nhiệt độ phân huỷ, vào sự có mặt của các kim loại có tính xúc tác cho phản ứng phân huỷ.
Cặn cacbon gây ảnh hưởng lớn tới khả năng hoạt động của động cơ, hiệu suất động cơ và hàm lượng khí thải động cơ ra môi trường ngoài. Để đánh giá khả năng tạo cặn của các loại sản phẩm dầu mỏ người ta sử dụng tiêu chuẩn hàm lượng cặn cacbon đó chính là lượng cặn thu được khí ta tiến hành đốt cháy mẫu dầu theo tiêu chuẩn ASTM D 189 để bảo đảm cho mẫu bay hơi, nhiệt phân và cốc hoá trong những thiết bị và những điều kiện xác định.
Cặn cacbon conradson của sản phẩm dầu thu được khi sự phân huỷ nhiệt dầu nặng xảy ra trong chén nung bằng sứ đặt trong một lò đơn giản có sơ đồ nguyên tắc như hình II.10. Người ta nâng dần nhiệt độ theo một chế độ nhất định, đến nhiệt độ nóng đỏ ở chén ngoài, dầu đựng trong chén sứ bị cracking, hoá cốc, biến thành cặn cacbon. Lượng cặn cacbon thu được thường được biểu diễn dưới dạng CCRI (Conradson Carbon Residue Index) theo công thức cho bên dưới:
CCRI = .100 [%m]
Phương pháp kiểm nghiệm này này nói chung được áp dụng cho sản phẩm tương đối khó bay hơi.
II. HỆ THỐNG THIẾT BỊ - DỤNG CỤ
Thiết bị:
III. TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH
Bước 1: Lắp thiết bị chạc đỡ, đặt chén sứ lên chạc đỡ, bật ngọn lửa đèn đốt bỏ phần cặn bám bên trong và bên ngoài của chén sứ (trong 10 phút) với ngọn lửa lớn. Khi đốt bỏ hết lớp cặn bám, chén sứ có màu trắng, dùng kẹp gắp chén sứ vào bình hút ẩm. Lặp lại thí nghiệm với chén sứ còn lại.
Bước 2: Khi chén sứ nguội, đem cân với độ chính xác 0,0001g, bấm nút đều chỉnh trên cân (type) cho cân trở về giá trị 0 và cân 5g mẫu dầu Biodiesel.
Bước 3: Lắp hệ thống như hình II.10 và tiến hành cấp nhiệt với ngọn lửa cao và mạnh bằng cách điều chỉnh van trên ống dẫn khí đốt sao cho hơi bắt cháy một cách đều đặn với ngọn lửa trên ông khói nhưng không vượt quá cầu bắc ngang của sợi dây làm mức. Tiến hành đốt đến khi không thấy ngọn lửa cháy trên ống khói, tiếp tục đốt tới khi không còn khói xuất hiện thì ngừng đốt.
Bước 4: Tháo chụp ống khói ra, mở nắp chén sắt trong (chén Skidmore) và dùng kẹp đã hơ nóng lấy chén xứ ra cho vào bình hút ẩm. Tiến hành thí nghiệm tương tự với chén sứ thứ hai.
Bước 5: Khi chén sứ đã nguội, dùng kẹp gắp ra đem cân và ghi khối lượng m2. Tính phần trăm khối lượng cặn cacbon theo lượng mẫu ban đầu.
Chú ý: kết quả sau hai lần thí nghiệm %CCRI trênh lệch nhau không vượt quá 5%.
IV. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN
Kết quả thí nghiệm như sau:
Kết quả thu được do nhóm tiến hành: + Thí nghiệm lần 1:
- Khối lượng cốc sau khi đốt bỏ cặn và làm nguội trong bình hút ẩm m1 = 18,7841 g
- Khối lượng mẫu đem cân m2 = 5,0217g
- Khối lượng cốc (có cặn bám) sau khi tiến hành thí nghiệm m3 = 18,8039g + Thí nghiệm lần 2:
- = 19,8855g
- = 5,0013g
- = 19,8979g
Kết quả thu được do thành viên tiến hành: + Thí nghiệm lần 1:
- m1 = 19,8833g
- m2 = 6,9221g
- m3 = 19,8970g + Thí nghiệm lần 2:
- = 18,7847g
- = 6,9019g
- = 18,7920g (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xử lý kết quả thu được & bình luận:
Kết quả thu được do nhóm tiến hành: Thí nghiệm lần 1: - = m3 – m1 = 18,8039 - 18,7841 = 0.0198g - 1 = . 100 = 0,3943 (%m) Thí nghiệm lần 2: - = 19,8979 - 19,8855 = 0,0124g - 2 = .100 = 0,2479 (%m) Nhận xét:
Phần trăm sai số của hai lần tiến hành được tính theo công thức: %SS = × 100 = 22,7%
Phần trăm sai số sau hai lần tiến hành thí nghiệm vượt quá 5% %), vì vậy kết quả thử