摘 要 参照国家标准设计制造的实际胶质测定仪,用来测定一些燃料的实际胶质含量。在特定的温度和流量条件下喷射蒸发样品,直到产生残渣以测定所含胶质,可以进行空气喷射和蒸气喷射。该仪器分为蒸气发生部分与铝浴工作部分。蒸气由蒸气发生器产生,通过流量计及流量控制阀来控制流量,经过过热器过热的蒸气或空气经铝浴再次加热,得到所需的干蒸气及热空气,并将其引入烧杯上方喷射蒸发产生残渣。
1 设计原理
我们已经证明高胶质能使进气管、汽化器和进气阀产生沉淀并粘住进气阀。而低胶质能确保进气系统不出现这些问题,所以有时这些油品在投入使用前必须测定其实际胶质含量。
实际胶质测定仪是参照国家标准GB8019-87《车用汽油和航空燃料实际胶质测定法(喷射蒸发法)》制定的。适用于测定车用汽油、航空汽油和配制挥发性馏分及航空涡轮燃料在试验时的实际胶质含量。
该仪器就是用已知量的燃料在控制温度和控制空气或蒸汽流量的特定条件下喷射蒸发产生残余物以测定所含胶质,若燃料为航空汽油和喷气燃料,则将所得残余物直接称重,就是所含胶质,并以毫克/100毫升报告。若为车用汽油,则将正庚烷提取前和提取后的残渣分别称重,所得结果以毫克/100毫升报告。
该仪器可以进行空气喷射及蒸气喷射,蒸气由蒸气发生器产生,通过流量计及流量控制阀来控制空气及蒸气的流量,经过过热器过热的蒸气或空气经铝浴再次加热,得到所要求的干蒸气及热空气。铝浴上开五个相同尺寸的烧杯孔,可以同时测得五种样品的胶质含量,将干蒸气或热空气通过锥形转接器引到盛有一定样品的烧杯上方进行喷射,直至得到残渣,喷射时间大约为30分钟。
该装置的原理图如图1所示。
2 结构和实现
该仪器采用两体分体结构,分为蒸气发生部分及铝浴工作部分。两个部分用尽可能短的金属软管连接。该仪器的控制部分集中在仪器前部的控制盒内,操作、维修及检测都方便、可靠。由数字温控表进行简单的按钮操作,可以方便地设定控制温度、检查工作情况、及空气流、蒸气流之间电路转换,便于对空气和蒸气流的计量。该仪器设有几个安全装置,一旦出现异常情况,即刻报警切断电源。仪器结构紧凑,外形美观,移动灵活,操作方便,温度控制准确。在规定的试验条件下检测,其蒸发浴的控温精度试验、绝缘电阻试验、连续运转性能试验等完全满足国家标准。
2·1 蒸气发生部分
蒸气发生部分由蒸气发生器和过热器组成。蒸气发生器是用电加热的方法产生水蒸气的容器。由不锈钢焊接而成的发生器缸体约21升容量,每秒能产生6000升蒸汽,压阻为2kg/cm水压,工作温度为100℃,预热温度范围为90℃~95℃±0.5℃。用两支3kW电加热管加热。温度则由数字温控表设定并指示现场温度,缸体一侧的液位计与缸体连通,能够指示缸内液面位置。液面指示计的玻璃管外围上下各有一圈红线,上线表示允许最高水位,下线表示允许最低水位,水位应保持在上下线之间,由水泵向蒸气发生器供水。安全装置设有报警器和安全阀,防止缸内过压。缸内压力由蒸气发生器上方的压力计指示,安全阀开启压力为4Kg/cm2。当缸内压力超过4Kg/cm2时,安全阀开启,炉内压力下降。蒸气发生器与过热器相连接,过热器也为一不锈钢制缸体。电加热由过热器两端的两支1.5kW加热管加热。蒸气发生器和过热器周围用硅酸铝纤维保温棉进行绝热保护,并用硅酸铝石棉带缠绕。经加热器加热后,蒸气发生器产生的水蒸气能达到232℃~246℃。温度传感器和温控表通过控制盒进行温度控制,以保证所要求的温度。
2·2 铝浴工作器部分
一实心金属铝浴为主体,内有吸热盘管及流出管,与过热器管路连接。由铝浴外围两个环形带状加热器和铝浴底部的电炉共同加热。为了随时检测和观察铝浴的温度,铝浴上方小孔插入专用温度计,铝浴一侧大孔插入温度传感器,控制仪通过传感器来检测和控制铝浴的温度。经铝浴加热后的温度应控制在:空气155℃±5℃;蒸气232℃±3℃。铝浴中心设有五个喷嘴,每个喷嘴带有一个锥形转接器,并在外围相应位置均布设有五个相同尺寸的烧杯孔,由锥形
转接器将蒸气或空气引入烧杯上方进行喷射。每个排气口的流速应控制在:空气600±90毫升/秒;蒸气1000±150毫升/秒。则总量为:空气2550~3450毫升/秒;蒸气4250~5750毫升/秒。壳体上部装有测定总流量的流量计。此流量计要求即能测空气流量,又能测蒸气流量,测量范围为0~6000毫升/秒。流量可由流量控制阀控制,以达到规定流量。铝浴的四周、底部充填有硅酸铝纤维绝热保护。
2·3 辅助部分
空气泵:提供压力不小于3千帕过滤空气。水泵:在工作中,水蒸气的消耗使水位不断下降则由水泵向蒸气发生器供水,以保证其正常工作。温度计:-5℃~400℃,试验时将温度计插到锥形转接器下烧杯底部,以测孔温。铜制冷凝管(校准流量计用):相继冷凝从每个出口流出的蒸气,称量冷凝水以校准流量计。
3 空气、蒸气流速的校准
该仪器采用浮子流量计,既可测得空气流量。又可测得蒸气流量,每经过一定周期,应对流量计进行校准,以保证试验的精度和准确度。
3·1 空气流速的校准
不接电源,在常温常压下,按以下方法进行:准备一台专用转子流量计,用胶管将蒸发浴五个排气口与专用流量计的进气口相连通。注意五条胶管的直径长度要相同,且愈短愈好,各连接处不能漏气。仪器接上空气源,慢慢打开进气阀门,调节进气流量,使浮子流量计的指针在3000毫升/秒,当转子流量计的指针指在600±90毫升/秒时,可以保证蒸发浴在155℃时,每个排气口的空气流量为1000±150毫升/秒。
3·2 蒸气流速的校准
准备好五条铜制冷凝管,五个刻度为2升的量筒,筒内加水和碎冰,其总量不超过量筒全部容积的五分之四。五筒冰水分别称重,并做好记录。在工作状态下(即蒸发浴浴温为232℃~ 246℃;穴温为232℃±3℃),将铜制冷凝管套在五个排气口上,接合处要密闭,不漏气。缓慢拧开蒸发浴进气阀,将蒸引入系统,调节进气量,使浮子流量计指针在5000毫升/秒,蒸气排入量筒60秒钟,调节量筒位置,使铜管末端浸在水中的深度小于50毫米,以防止过大的反压。称量筒重量,其增加的部分即代表冷凝的蒸气量,按下式计算蒸气流速:
R———232℃时蒸气流量,毫升/秒;
m0———盛有冷凝蒸气的刻度量筒的重量,克;
m1———刻度量筒和冰的重量,克;
k———在常压下1000毫升232℃蒸气的重量为
0.434克;
t———冷凝时间,秒。
试验中,各出口蒸气流量应保持在1000±150毫升/秒。
本文作者：宋英梅 郭礻韦
