Rheonics ulaşım yakıt sürdürülebilirliği için proses yoğunluk ölçer – Imperial College London'daki EMPIR EURAMET ve Termodinamik grubunun SAFEST projesi

Ağustos 27, 2024
Pedro Pacherrez
Yayın raporları

Rheonics EMPIR EURAMET Safest projesinde hat içi yoğunluk ve viskozite sensörleri kullanıldı [1] ve laboratuvar ortamlarındaki yakıtları taklit eden test sıvıları üzerinde doğru viskozite ve yoğunluk ölçümleri verdi [2]. İhtiyaç Yakıt hatlarında akış metrolojisinin iyileştirilmesi, kara ve deniz taşımacılığı sektöründe sürdürülebilirlik açısından kritik öneme sahiptir. En Güvenli proje, hat içi yoğunluk ve viskozite ölçümü için ticari sensörleri karşılaştırmayı amaçladı. Rheonics sensörlerin güvenilir bir şekilde doğru viskozite ve yoğunluk ölçümleri verdiği bulundu [3].

Sensör sonuçlarının analizi

Üç üniversite, hat içi yoğunluk ve viskozite ölçüm cihazları için her biri tek bir markanın bulgularına katkıda bulundu. Deneysel kurulumları ve yöntemleri büyük ölçüde farklılık gösterir ve tam olarak EMPIR EURAMET En Safest proje çıktılarında (D7) bulunabilir. [3].

Ticari sensör sonuçlarından elde edilen sonuçlar, raporda çeşitli protokoller nedeniyle yüzeysel düzeyde karşılaştırıldı, ancak test edilen üç markanın her birinin ayrı ayrı kabul edilebilir yoğunluk ölçümleri verdiği kabul edildi. Test edilen markalar piyasadaki ana yoğunluk ölçer türlerini kapsamaktadır.:

Dengeli Burulma Rezonatörü (BTR)
Titreşimli boru (VT)
Diyapazon (TF)
Coriolis ölçer (CM)

Menşei	Üretici firma	Model	Miktarları
BTR	Rheonics	SRV	viskozite
BTR	Rheonics	SRD	Yoğunluk ve Viskozite
VT	Anton Paar	L-Dens 3300	Yoğunluk
VT	Anton Paar	L-Dens 7400	Yoğunluk
VT'li CM	Emerson	CMFS050M	Yoğunluk ve Akış
TF	Emerson	FVM	Yoğunluk ve Viskozite

Piyasadaki hat içi yoğunluk ölçerler ve viskozimetrelerle ilgili çalışmanın ana bulguları bu yazıda rapor edilmektedir.

Imperial College deney testleri Rheonics sensörler

Dengeli burulma rezonatörü bazlı proses yoğunluğu ve viskozite sensörleri, SRD, Rheonics hat içi sensör odasını içeren termostatik bir banyo ile test edilirken, test sıvısının akış hızı bir ISCO şırınga pompasıyla kontrol edilir. Deneyler 15, 35, 55 ve 75 °C'de, 1 – 100 barda ve 0 – 45 ml/dak'da gerçekleştirildi. Sürekli akış sağlanır ve sistem, ölçümlerden önce 15 dakika süreyle dengelenir. Buna rağmen, hazne asla banyo ayar noktası sıcaklığına ulaşmaz. SRD'den gelen çıkış viskozitelerinin güvenilir ve doğru olduğu kabul edilir. Düzeltme uyumları uygulanır ve ardından veriler, Tait-Andrade denklemlerinden üretilen referans verileriyle eşleşir (bkz. [3]). Bu düzeltme uyumları, dengeye ulaşılmasına rağmen sistemde gözlemlenen sıcaklık homojenliği nedeniyle gerekli hale gelir. Sensör uzunluğu boyunca sıcaklıktaki sapma, haznedeki viskozitenin baştan sona eşit olmadığı anlamına gelir. Aynı sapma yoğunluk için de mevcuttur ancak SRD yoğunluk ölçümleri burada düzeltmeler yapılmaksızın doğru ve güvenilir kabul edilmektedir.. Ancak burada referans verilerini daha mükemmel bir şekilde eşleştirmek için polinom düzeltmeleri uygulanabilir. Sistemdeki sıcaklığın homojen olmaması, sensörün karşıt uçları termal dengede olmadığında yoğunluk ölçümlerinde sapmalara da neden olabilir; iç rezonatörün düzgün bir sıcaklık ortamına tamamen daldırılmasını sağlamak için daha uzun bir prob kullanılabilir.

Rheonics proses viskozimetresi SRV de değerlendirilir ve hat içi viskozite ve sıcaklık için kabul edilebilir ölçümler verdiği bulunur.

SRV ve SRD'yi iki dizel ikame maddeyle test etmek için Imperial College tarafından deneysel kurulum: metil dodekanoat ve etil tetradekanoat [3],[4]

Chemnitz Teknoloji Üniversitesi, Anton Paar sensörlerini test eden deneyler yapıyor

Titreşimli tüp yoğunluk ölçerlerin testi, Chemnitz Teknoloji Üniversitesi'nde Anton Paar L-Dens 3300 ve 7400 ile gerçekleştirildi. 15, 25 ve 35 °C'de, 1 – 10 barda ve 0 – 15 ml/dak. Bunlar aynı zamanda küçük laboratuvar ölçeğinde tamamlandı. 2 barın altındaki basınçlarda ölçüm imkansız hale geldi Titreşimli tüpün salınımı düşük akış hızlarında kararsız hale geldi. Sınırlı numune hacimleri nedeniyle cihaz özelliklerine rağmen düşük akış hızları ve statik ölçümler kullanıldı. Cihaz spesifikasyonlarında bu düşük akış hızlarının tüpler içerisinde numunenin ısınmasına yol açacağı belirtildi ve bu etki gözlemlendi (+3 °C). Yine de, her iki sensörün de doğru yoğunluk ölçümleri sağladığı kabul edildi L-Dens 7400, L-Dens 3300'den biraz daha iyi performans gösteriyor ancak deneyciler, optimum doğruluk için dinamik süreç koşullarının fiilen sürdürülmesi ihtiyacına dikkat çekiyor.

Anton Paar L-Dens 3300 ve L-Dens 7400'ü dört dizel ikamesiyle test etmek için Chemnitz Teknoloji Üniversitesi tarafından kurulan deneysel düzenek: metil dodekanoat, etil tetradekanoat, 2,4,6,8-Tetraoksanonan ve 2,4,6,8,10-Pentaoksaundekan [3],[4]

Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM), Emerson sensörlerini test eden deneyler yapıyor

Emerson'un iki yoğunluk ve viskozite sensörü (Micro Motion ELITE CMFS050M ve Micro Motion Fork Viskozite/Yoğunluk Ölçerler (FVM)) daha büyük ölçeklerde test edildi daha Rheonics ve yukarıdaki bölümlerde Anton Paar sensörleri. Emerson cihazları spesifik olarak 20 – 40 °C, 2 – 8 bar ve 5 – 50 L/dk'da test edilmiştir. Farklı akışkanlar farklı kurulumlarda test edildi, bu da karşılaştırılabilirliği sınırlıyor.

INRIM'in su akış testleri (soldaki resim) ve yağ akış testleri (sağdaki resim) için deneysel kurulumu [3]

Emerson yoğunluk ölçer için, Basınç ve akış hızı ölçüm doğruluğunu etkilemezken, sıcaklığın artması ölçümdeki hatayı artırdı. Sıcaklık düzeltmelerinin uygulanması, yoğunluk verilerinin kabul edilebilir düzeyde doğru olmasını sağladı ancak bu düzeltmelerin her sıvı ve kurulum için tanımlanması gerekiyordu. CFMS050M için, doğru yoğunluk ve viskozite verileri sağlamak üzere hem sıcaklık hem de basınç için düzeltme faktörleri eklenmiştir.

Sonuçta bu cihazlarla ilgili karar okuyucuya bırakıldı, ancak basınç ve sıcaklığı hesaba katacak düzeltmeler veri doğruluğu açısından kritik öneme sahipti.

Sonuç

Piyasada test edilen tüm sensör türleri, yoğunluk ölçümleri almak için kullanılabilir ancak üretici sınırları dışında kullanıldığında gerekli düzeltme faktörlerine tabidir. Sınırların dışında veya homojen olmayan akışlarla çalışma önerilmez ancak bu raporun sonuçları, ticari olarak temin edilebilen sensörlerin sistem kusurlarına rağmen makul derecede doğru veriler sağlamaya devam ettiğini göstermektedir. Rheonics ve Anton Paar sensörleri düşük hacimlerde düşük akış hızlarında test edilirken Emerson sensörleri birkaç kat daha yüksek akış hızlarında ve hacimlerde incelendi. Üçünün de daha geniş bir akış ve sistem hacmi aralığında test edilmesi durumunda sensör performansı arasında daha iyi bir karşılaştırma mümkün olacaktır. Ancak projede incelenen çeşitli ölçekler için bu çalışmalar, arabadan gemiye kadar tüm ölçeklerde yakıt metrolojisine yönelik piyasada sensörlerin mevcut olduğunu kanıtlıyor.

Rheonics inceleme ve öneriler

Test edilen çeşitli sensörlerle termal dengenin sağlanması, akışkan sensörlerinin kurulumunun kritik bir yönüdür. Her Ticaretçi İçin Mükemmellik Rheonics Sensörler özelinde, aşağıdaki sistem detayları dikkate alınabilir:

Düşük akış hızları kullanılırken Rheonics Buradaki sensörler, Rheonics SRV ve SRD ayrıca 10 m/s'ye kadar akış ortamlarında ölçüm yapma kapasitesine sahiptir; bu, 1300" ve 340" programda 5000 L/dak (1320 gal/dak) ve 2 L/dak'ya (4 gal/dak) karşılık gelir 40 sırasıyla çelik borular. Bu aralık Rheonics EMPIR EURAMET Safest projesinde yakıt sürdürülebilirliği için incelenen tüm akış hızlarına uygun sensörler [1].
SRD'de görüldüğü gibi rezonatör probu boyunca termal dengesizliği gidermek için daha uzun bir yerleştirme probu kullanılabilir [5] .
Kusurlu koşullarla bile, Rheonics SRV ve SRD, geniş bir akış hızı ve uygulama yelpazesi için güvenilir ve hassas hat içi viskozite ve yoğunluk ölçerlerdir.