Устройство для определения октанового числа

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Мо С 01 М 25/52 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 300980 Б,А.Френкель, Я.Г.Соболь, В.Н.Липавский,Л,С.Васин и А.К.Давыденков(72) Авторы изобретения вптБ Ф 59 оййЮВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА Изобретение относится к области исследований воспламеняемости топлив и может использоваться на нефтеперерабатывающих заводах, станциях смешения и исследоватЕльских лабораториях для определения октанового числа углеводородных топлив.Известно устройство для определения октанового числа, основанное на использовании эффектаолоднопламенного окисления углеводородов в воздушной среде, которое состоит из вертикально расположенного цилиндрического реактора, системы подачи топлива, системы подачи воздуха в реактор и системы подачи газа-носителя 1 . Зона расположения холодно- пламенной реакции по длине реактора определяется с помощью подвижной термопары. Стенки реактора имеют температуру, обеспечивающую протекание холодно- пламенной реакции окисления. Изменением величины давления в реакторе 25 зона возникновения холодного пламени может перемещаться по длине реактора Величина давления в реакторе, при котором зона холодного пламени локализируется в определенной точке 30 по длине реактора, используется длярасчета октанового числа.Это устройство обладает низкойточностью, поскольку процесс возникновения холодного пламени, по сутисвоей, не обладает достаточной стабильностью, так как чувствителен кгрупповому составу углеводородныхтоплив, и также невысокой воспроизводимостью результатов из-за того,что вертикальное расположение реактора способствует проявлению влияния гравитационных эффектов из-за различной плотности исследуемых топлив на результаты.Из известных устройств для определения октанового числа наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, состоящее из термостатированного реактора, соединенного с атмосферой и с краном-дозатором, выполненным в виде золотника с калиброванным отверстием, расположенным между двумя неподвижными пластинами, отверстия которых соединены, соответственно, с линией подачи воздуха, линией отвода топлива, линией подачи топлива, подключенной крезервуару для топлива, связанному с системой подачи газа"носителя 2 . Источником измерительного сигнала служит дифференциальная термопара, один спай которой расположен в центре сферической полости реактора, а второй - в стенке реактора. Для определения октанового числа используют как длительность индукционного периода, так и интенсивность (тепловой эффект) реакции. Метод измерения относительный,поэтому для калибровки устройстваиспользуется эталонное топливо с известным октановым числом.Недостатком прототипа является .недостаточная точность получаемыхрезультатов иэ-за того, что во времяработы устройства происходит изменение рабочих условий (температурастенок реактора, температура термостата, давление газа в системе газа-носителя, расход воздуха и т,д.)по отношению к условиям, при которыхпроизводилась калибровка устройства,что вызывает появление дополнительной -ошибки неизвестного знака и величиныв результатах измерений.Целью изобретения является Повышение точности работы путем исключения влияния ошибки, возникающей приизменении рабочих условий.Эта цель достигается тем, что, визвестное устройство введен допол".нительный резервуар для эталонноготоплива, соединенный с системойподачи газа-носителя и с дополнительным отверстием, выполненным в однойиз неподвижных пластин крана-доэатора, в другой неподвижной пластинекоторого выполнено соосное отверстие,соединенное с линией отвода эталонного топлива, причем калиброванноеотверстие золотника при его перемещениях соединяет в зависимости отнаправления продольного перемещениякаждую пару соосных отверстий внеподвижных пластинах.На чертеже представлена общаясхема устройства для определениярктанового числа.Устройство содержит реактор 1 сосферической полостью 2 и термостатированными стенками 3. Полость 2 реактора соецинена трубопроводом 4 через пламегаситель 5 с атмосферой.Кроме того, полость 2 реактора трубкой 6 соединена с краном-дозатором,выполненным в виде золотника 7 с калиброванным отверстием 8, расположенным между двумя неподвижными пластинами 9 и 10. В неподвижной пластине10 выполнено отверстие 11, соединенное с линией подачи воздуха, состоящей из воздухоподогревателя 12 иистбчника постоянного расхода воздуха 13, и отверстие 14, соединенноес линией 15 отвода топлива. В неподвижной пластине 9 выполнены отверстие 16, соединенное трубопроводом 17 с резервуаром 18, предназначенным для исследуемого топлива, иотверстие 19, соединенное с трубкой6. В неподвижных пластинах 9 и 10выполнены дополнительные соосныеотверстия 20 и 21. Отверстие 20 соединено трубопроводом 22 с резервуаром для эталонного топлива 23, а отверстие 21 соединено с линией 24 отвода эталонного топлива. Топливныерезервуары 18 и 23 соединены трубопроводами 25 и 26 с системой 27 подачи газа-носителя, обеспечивающей постоянное давление, В золотнике 7 выполнены отверстия 28 и 29, расположенные по обе стороны от калиброванного отверстия 8. В полости 2 реактора расположен один спай 30 дифференциальной температуры 31, другойспай 32 которой установлен в стенке, 2 О полости реактора 1, заключенного .вместе с краном-дозатором и возду-хоподогревателем в полость термостата 33. Термопара 31 подключена крегистрирующему прибору 34. Элементы 25 управления и регулирования, обеспе.чивающие заданную скорость перемещения исследуемого и эталонного топлива по линиям 17, 15 и 22, 24, атакже момент подачи эталонйого топли О а в канал (отверстие) 20 на чертежене показаны." Предлагаемое устройство для определения октанового числа работаетследующим образом.Для выведения устройства па режимготовности производится заполнениерезервуаров 18 и 23 соответственноисследуемым и эталонным топливом, заполнение линий подачи топлива 17, 22и линий отвода топлива 15, 24 исследуемым и эталонным топливом за счетдавления, развиваемого в резервуарах18 и 23 газом-носителем, поступающимиз системы 27. Одновременно производится разогрев термостата 33 до тем ператур порядка 70 сс, а реактора 1 дотемпературы 300 С. При этом через поолость 2 постоянно продувается подогретый до температуры термостата ЗЗ воздух от источника 13.50Для проведения измерений октанового числа исследуемого топлива золотник 7 переводится в крайнее левое положение, так что калиброванное отверстие 8 стало соосным отверстиям 14и,16, при этом калиброванное отверстие 8 заполняется исследуемым топливом. При этом за счет элементов управления (не показанных на чертеже)каналы 21, 29 и 20 продуваются воз духом, так что канал 29 при переме"щенки в положение соосно с каналами11 и 19 заполнен воздухом. Затем золотник 7 вместе с находящейся в калиброванном.отверстии 8 порцией топ,лива переводится в среднее положениетак, что отверстие 8 располагаетсясоосно с отверстиями 11 и 19. Поддействием поступающего из воздухоподогревателя 12 воздуха порция топлива по трубке 6 поступает в полость 2реактора, при этом исследуемое топливо переходит из жидкой фазы в паровую за счет повышенной температуры,следовательно в полости 2 реактораобразуется топливно-воздушная смесь,Условия в полости реактора 1 обеспечивают протекание реакции медленногоокисления в топливно-воздушной смеси,которая сопровождается повышениемтемпературы газов в полости 2, фиксируемой термопарой 31 и прибором 34.Продукты реакции удаляются через трубопровод 4 и пламегаситель 5 в атмосферу. Реакция медленного окисленияносит двухстадийный характер: индукционный период и собственно окисление. На первой стадии температуратопливно-воздушной смеси остаетсянеизменной, а на второй - повышаетсяна величину порядка 100 С. Для корреляции эффектов реакции с октановымчислом может быть использована какдлительность индукционного периода,так и температурный скачок в полостиреактора,Для проведения калибровки предложенного устройства необходимо провески золотник 7 крана-доэатора в крайнее правое положение такчтобы калиброванное отверстие,8 расположилосьсоосно отверстиям 20 и 21,при этомкалиброванное отверстие 8 заполнитсяэталонным топливом с известным октановым числом. затем золотнйк 7 переводится в среднее положение, прикотором калиброванное отверстие 8расположится соосно отверстиям 11и 19.Воздушным потоком эталонное топливо подается в полость 2 реактора,где и происходит реакция окисления.Собственно калибровка устройствазаключается в корреляции величинытеплового эффекта реакции, либодлительности индукционного периодареакции с известным октановымчисломКак было показано выше, проведение калибровки в предложенном устройстве по трудоемкости практическиничем не Ьт,личается от проведенияосновного опыта, т.е.занимает время порядка 5 мин, что позволяет снизитьвременные затраты на проведениекалибровки устройства в процессеизмерений в 6-8 раэ по сравнению спрототипом. Кроме того, отказ от до.Аполйительных операций по очистке,дренажу и продувке топливной системыпозволяет значительно сократить непроизводительные расходы исследуемого и эталонного топлив, связанные стем, что во время выполнения этих 1 О операций идет процесс активного испарения топлива, температура которого при прохождений через зону термостата 33 поднимается до 70 фС.Формула изобретенияГУстройство для определения октанового числа, содержащее термостати 2 О рованный реактор, соединенный с атмосферой и краном-дозатором, выполненным в виде золотника с калиброваннымотверстием, расположенным между двумя неподвижными пластинами, в которых выполнены две группы соосных отверстий, соединенных соответственнос линией подачи воздуха и ввода воздуха в реактор, линией подачи топлива илинией отвбда топлива, причемлиния подачи топлива подключена кЗО резервуару для топлива, связанномус системой подачи газа-носителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышейия точностй работы, оноснабжено дополнительным резервуаром35 для эталонного топлива, соединенным ссистемой подачи газа-носителя и с дополнительным отверстием, выполненнымв одной иэ неподвижных пластин кранадоэатора, в другой неподвижной пластине которого выполнено соосное отверстие к которому подключена линия1отвода эталонного топлива, а калиброванное отверстие золотника при .егопродольных перемещениях соединяетв зависимости от направления продольного перемещения каждую пару соосныхотверстий в неподвижных пластинах.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШК Р 3531255,кл. 6 01 М 25/52, 1970.2. Патент СВй Р 3738810,.кл. С 01 М 25/52, 1973 (прототип)./5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 1019 ВНИЙПИ Государственного ком по делам изобретений и о 35, Москва, Ж, РаушскаяПо ета СС рытий б д.