Συγκριτική αξιολόγηση μεθόδων μέτρησης αριθμού κετανίου με θάλαμο σταθερού όγκου - Μουρτίδης, Θεόδωρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV), 2016)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής έρευνας είναι η μελέτη πιθανής συσχέτισης μεταξύ δύο διαφορετικών μεθόδων μέτρησης Αριθμού Κετανίου προερχόμενου από το χρόνο καθυστέρησης ανάφλεξης ή Derived Cetane Number (DCN) σε θάλαμο σταθερού όγκου. Επιχειρήθηκε να συσχετιστούν οι μετρήσεις της συσκευής Cetane Ignition Delay (CID 510) της PAC, η οποία είναι κατασκευασμένη και σχεδιασμένη να λειτουργεί σύμφωνα με την πρότυπη μέθοδο ASTM – D7668, με αυτές της Fuel Ignition Tester (FIT), η οποία λειτουργεί σύμφωνα με την πρότυπη αναθεωρημένη μέθοδο ASTM – D7170 στο Αμερικανικό πρότυπο καθώς και την μη αναθεωρημένη πρότυπη μέθοδο EN-16144 στο Ευρωπαϊκό. Για το λόγο αυτό έγινε μέτρηση του αριθμού κετανίου 30 δειγμάτων Ultra-Low Sulfur Diesels (Ντήζελ εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο – ULSD), καθώς και 11 μιγμάτων των Secondary Reference Fuels (Δευτερογενών Καυσίμων Αναφοράς) T-26 και U-19. Η προέλευση των καυσίμων ULSD είναι 5 από δεξαμενές πετρελαίου, 5 από υδρογονοπυρόλυση, 8 από υδρογονοκατεργασία, 7 από υδρογονοαποθείωση και 3 μίγματα, ενώ έγινε χρήση και 2 καυσίμων αναφοράς. Το εύρος μετρήσεων DCN των δειγμάτων αυτών είναι από 40 έως 65. Οι αναλογίες των μιγμάτων των secondary reference fuels επιλέχθηκαν ώστε να καλύπτουν εύρος τιμών αναφοράς αριθμού κετανίου μεταξύ 40 και 70. Ταυτόχρονα έγινε μέτρηση της πυκνότητας (EN ISO 12185), του κινηματικού ιξώδους (ISO – 3104), της περιεκτικότητας σε αρωματικά (EN – 12916), του σημείου απόφραξης ψυχρού φίλτρου (EN – 116) και της καμπύλης απόσταξης (ISO – 3405:2011) του κάθε δείγματος καθώς και υπολογισμός του δείκτη κετανίου (EN – 4264:2007), ώστε να παρατηρηθεί η συμπεριφορά του αριθμού κετανίου με βάση αυτές τις ιδιότητες. Από τη συσχέτιση των ιδιοτήτων, προέκυψε ότι η ποιότητα ανάφλεξης δεν μπορεί να αποδοθεί συναρτήσει μιας μόνο ιδιότητας. Παρόλα αυτά σημαντική επίδραση έδειξε να έχει η συγκέντρωση σε πολυαρωματικά. Αντίθετα ο δείκτης κετανίου έκανε πολύ καλή πρόβλεψη της τιμής αριθμού κετανίου στις μετρήσεις της CID 510, αλλά όχι και της FIT όπου εμφανίστηκαν μεγάλες αποκλίσεις. Η συγκριτική αξιολόγηση των παραμέτρων λειτουργίας των δύο μεθόδων δεν παρουσίασαν ιδιαίτερες διαφορές. Κυριότερη θεωρήθηκε η διαφορά στη βαθμονόμηση των δύο 2 συσκευών, αφού χρησιμοποιούνται διαφορετικά καύσιμα, κάτι που συμβάλει στις όποιες αποκλίσεις μεταξύ των μετρήσεων των δύο μεθόδων. Ως προς την αναπαραγωγισιμότητα, η CID 510 παρουσιάζει πολύ μικρότερο εύρος, 4 μονάδες το ανώτερο έναντι 8 μονάδων το κατώτερο της FIT. Δηλαδή η ακρίβεια και η εκκεντρότητα των μετρήσεων της CID είναι ανώτερη, όπως επιβεβαιώθηκε και από τις τυπικές αποκλίσεις των μετρήσεων. Η συσχέτιση μεταξύ των δύο μεθόδων δεν απέδωσε μαθηματική εξίσωση ικανή να περιγράψει το σύνολο των μετρήσεων των δειγμάτων ULSD. Οι δύο συσκευές όχι μόνο μετράνε διαφορετικά, αλλά εμφανίζουν διαφορετικό μοτίβο και δεν προκύπτει γραμμική συσχέτιση. Παρόλα αυτά, τα όρια αναπαραγωγισιμότητας είναι τόσο διαφορετικά που το σύνολο των μετρήσεων εμφανίζεται εντός αυτών της FIT. Επιχειρήθηκε η ταξινόμηση των δειγμάτων ως προς την προέλευσή τους, παρόλα αυτά ούτε από εκεί προέκυψε κάποια ασφαλής συσχέτιση, κυρίως λόγο του μικρού αριθμού δειγμάτων. Η αντίστοιχη συσχέτιση για τα secondary reference fuels έδωσε εξαιρετικά αποτελέσματα. Επιβεβαιώθηκε ότι οι δύο συσκευές μετράνε διαφορετικά, όμως υπήρξε γραμμική συσχέτιση μεταξύ των μετρήσεων των δύο μεθόδων. Η CID έδωσε ακριβέστερα αποτελέσματα, συγκριτικά με την τιμή αναφοράς αριθμού κετανίου, σε υψηλές τιμές αριθμού κετανίου, ενώ στις χαμηλότερες πιο κοντά στην τιμή αναφοράς προέκυψαν οι τιμές της FIT. Σε πολύ χαμηλές τιμές, κάτω του 50 και οι δύο συσκευές έδειξαν να αποκλίνουν αισθητά. Συμπερασματικά, από τα αποτελέσματα δεν προέκυψε ξεκάθαρη γραμμική συσχέτιση των δύο μεθόδων, αλλά ούτε αποκλείστηκε η ύπαρξή της. Τα δεδομένα αυτά είναι αρκετά για μια πρώτη μελέτη, όμως για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων θα πρέπει να συνεχιστεί η έρευνα με την προσθήκη περισσότερων δειγμάτων και αύξηση του αριθμού των μετρήσεων κάθε δείγματος.