使用在线激光衍射效率评估燃料过滤器

水在柴油发动机故障的最常见原因之一,其去除效率和安全运行是至关重要的柴油发动机,使用它们。

因此,燃料过滤器是柴油机的一个重要组成部分的配置,帮助去除固体垃圾和水滴,捍卫引擎和其他组件的损坏。柴油机设计进展,制定的柴油燃料。

如今,增加使用的添加剂,主要在低硫燃料,会导致很好,很稳定的水乳剂液滴相比,更具有挑战性的去除较大的液滴。滤波器设计是逐步要求必须健壮和过滤测试技术和示范的性能。

国际标准ISO16332柴油机-燃料过滤器-方法评估燃料/水分离效率(相当于美国SAE J1488)目前正在修订和出版迫在眉睫。这个新版本标准化测试之间的过滤器制造商和侧重于试验装置的有效性和液滴再循环可能会如何影响液滴大小分布(DSD)。它概述了测试过滤效率,给出了模型的液滴大小分布。激光衍射是标准的大小分布的唯一技术。

本文着眼于如何激光衍射粒子大小,燃料过滤器测试,已经公认的工具就是加大带来的挑战最新燃料和最新的测试需求。莫尔文Panalytical考虑方法的应用程序的上下文中ISO16332写入新技术,专注于其实现测量高压、高浓度和高流率。

介绍激光衍射

简要回顾激光衍射分析的基本原理,适用在这里探索的前奏中固有的测量挑战新的燃料过滤器测试制度,这些可能是如何解决。激光衍射粒子大小的方法能够准确地测量材料,从几百纳米到几个毫米大小。亚博网站下载广泛采用在各种工业领域从水泥到药品,它的一个常见应用程序是油/水乳剂的液滴分布分析。

作为一个整体颗粒分级方法,激光衍射整整一个样本生成一个结果,而不是建立一个从测量每个粒子的大小分布。测量是由发送通过平行激光束分散的样本。粒yabo214子(或液滴)在样品散射激光的角度范围,取决于它们的大小。大粒子产生一个yabo214高散射强度在中度狭窄角度入射波束,而更小的微粒创建一个低强度信号,但更广泛的角度。一系列探测器是用来记录光强的角度依赖性分散的样本,和常见的散射模式样本在两个非常不同的尺寸如图1所示。

图1所示。衍射模式的激光衍射分析,显示更多的小漫散射粒子。yabo214博士(右)(来源:凯文,PERC,佛罗里达大学^[1])

这里的衍射模式5µm粒子(左)有很强的中心,非常锋利的环角的范围。原因是一些边缘光散射颗粒的衍射和一些经过,所有后来重组形成一个典型的干涉图样。yabo214在较小的粒子大小(右),散射变得更加分散。使用一个合适的光散射理论行为检测散射数据允许的计算粒度分布的样本。ISO13320的最新版本(激光衍射的ISO标准)提出利用米氏理论中的所有粒子的尺寸范围和使用激光衍射,约50名µm以下大小的微粒,它被认为是至关重要的。yabo214

米氏理论代表了光与物质的相互作用。它假设粒子是球形,在两相系统中,假设是真正yabo214适用于水滴在石油,并需要对所涉及的材料的折射率,也为这些系统直接任务。亚博网站下载理论是有效的对所有粒子大小和所有波长的光和设想的依赖散射强度的大小yabo214。它还估计,二次散射检测小颗粒,这一问题变得日益重要,样品浓度高,如下探讨。yabo214

米氏理论如何应用于测量数据交付样品的粒度分布可以看到如图2所示。由于散射模型计算散射模式从一个已知的大小分布,而不是反过来,使用的模型基本上是反向和周期性的方式。散射从“猜”最初是计算的数据大小分布相比,然后测量散射数据。重复这个过程,直到区别是减少和最终的尺寸分布可以转达了。

图2。米氏理论的应用。

测量的挑战

ISO16332表达的新的测试技术对激光衍射系统构成特殊的挑战,最重要的是实验室分析。他们请求高浓度样品的分析在高压力和高流量(通常1500 L / h)和测量粒径随时间的变化的能力。粒度分布的主要要求是由测量系统不应该被改变,所以有必要避免任何可能的样品以及样品的剪切稀释。标准实验室系统通常在大气压力测试样品稀释流细胞的设计可能会改变样本的性质。最好,液滴尺寸分析必须在相同的条件下,存在一个过滤器测试期间。意识到这一点,更industrially-focused工具,测量在高压和高浓度更适合这种类型的测试。

避免多次散射

推荐的操作浓度测试系统在新的燃料过滤器标准预期是定期到1500 ppm,和一个可选的20000 ppm。不仅如此高的浓度实验室工具的功能外,他们的直接测量需要一个激光衍射系统适用于散射修正。会发生多次散射光在一个粒子系统中其他粒子,在前往探测器,如图3所示。yabo214其发生原因测量散射转向更高的角度,产生粒度太细,没有校正,导致测量误差。两个测试液滴规范建议的标准,一个不错的分数维₅₀10µm和D_90年< 30µm,粗的分数维₅₀是150µm和D_90年< 350µm。好透明的水滴构成一个更大的挑战来自多个比粗的散射角,使调整势在必行。

图3。多次散射增加的整体角度散射探测到。

虽然与多次散射的问题,但高浓度的样品可以在保持测量细胞清洁还存在问题。

采样和稀释的危险

新标准突出了研究粒度分布的意义随着时间的推移,特别是作为参数,如流量、改变。在实验室离线分析程序仍然可以使用范围内的新标准,重复抽样和行为所需的稀释和循环通过坦克对样本的完整性构成巨大风险。也考虑到样本表示。提取几毫升的乳液为离线分析增加潜在的错误,可能造成偏差抽样时碰到了一个移动的速度流,并增加液滴聚结的概率在运输分析仪。在线激光衍射系统不仅能够直接测量在高浓度规避这些风险,但也提供即时分析结果实时的变化和检查过滤的速度发生。

高流量的问题

高流率的分析过滤测试条件下遇到了样品剪切的风险,特别是如果有任何限制细胞形成剪切点,这将减少液滴的大小和产生错误的结果。任何弯曲单元设计中必须避免的。

新的测量解决方案

即使对那些行业经验丰富的分析已经被证明在燃料过滤器测试,如Insitec和Spraytec激光衍射系统(莫尔文Panalytical,莫尔文Panalytical,英国),添加新标准进一步促使硬件的发展预期的高度要求。一个输出从这个发展是高速流细胞正是旨在支持ISO16332测试规定,哪些功能在流率从2到23 L / min,,其新颖的设计允许测量水滴在高浓度柴油没有剪切。

一个重要因素是标准的要求样本的测量装置的影响。由此产生的细胞有一个狭窄的路径长度0.5毫米保证线性流没有任何剪切点。实验验证数据使用一个独特的水/燃料乳液如图4所示,表明没有减少粒度;甚至在15 L /分钟的流量。操作在这样一个高流量也有额外的优势减少液滴沉积在细胞的概率窗口。

线性确认使用乳胶和玻璃珠,同样的,播种粗粒子样本创建完全预期和一致的结果,在很大程度上证明测量可靠性没有任何偏见。yabo214

图4。剪切试验对高速流率测量细胞没有改变粒子大小不同的流率。

重型蓝宝石窗口使细胞能够忍受的压力超过10条,标准电池材料可能会失败。亚博网站下载在必要的流量压降测试,使用一个ISO总成和没有流细胞安装测试,确认没有问题,可能会影响测量的压降,自流细胞引起的压降小于3.5 kPa的最大流量15 L / min如图5所示。

图5。压降测试使用ISO测试装配有或没有流单元安装显示流细胞引起的压降小于3.5 kPa的最大流量。^[2]

结论

在线激光衍射系统的应用提供了最大的可能性增强信心,燃料过滤器测试和强大的测试技术的发展。需要新的解决方案完全满足高流量和浓度测量的新需求ISO16332柴油机-燃料过滤器-方法评估燃料/水分离效率标准。在线激光衍射系统具有测试细胞工程,以满足严格的新测试方法将帮助支持其应用程序。

引用

[1]来自莫尔文Panalytical研讨会的信息

[2]数据由Bonavista技术

这些信息已经采购,审核并改编自莫尔文Panalytical提供的材料。亚博网站下载

在这个来源的更多信息,请访问莫尔文Panalytical。