Zastosowanie analizy termograwimetrycznej w badaniach składu cząstek stałych emitowanych z silników wysokoprężnych

• Autorzy: Mazur-Badura, X. , Krasodomski, M.

Warianty tytułu

EN

The application of thermogravimetry in composition analysis of Particulate Matter emitted from Diesel engines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono możliwości i ograniczenia zastosowania badań termograwimetrycznych w analizie składu emitowanych do atmosfery z silników wysokoprężnych, szkodliwych cząstek stałych (PM – Particulate Matter). Materiał badawczy stanowiły cząstki stałe zebrane na sączkach na stacjonarnym stanowisku silnikowym podczas testowania wpływu biokomponentów do paliw na wielkość emisji z silników Diesla. Na podstawie przeprowadzonych wstępnych testów termograwimetrycznych dokonano wyboru materiału, z którego powinny być wykonane sączki, w celu zapewnienia rzetelnych wyników analiz PM tą techniką. Przeprowadzono optymalizację parametrów analizy termograwimetrycznej, umożliwiających badanie składu cząstek stałych, tj. ocenę zawartości rozpuszczalnej frakcji organicznej (SOF), sadzy i niepalnej pozostałości – czyli składników dających informację o bezpieczeństwie ekologicznym PM. W związku z niewielką ilością materiału badawczego, wskutek obowiązujących rygorystycznych norm ograniczających emisję i znormalizowanych warunków poboru cząstek stałych, techniką termograwimetrii, możliwe jest bezpośrednie oznaczenie sadzy i wykrywanie śladowych ilości popiołów, natomiast SOF mogą być oznaczane dopiero po wyekstrahowaniu z PM. Dodatkowo konieczne jest dokonanie odrębnego zbierania próbek PM na sączkach z dobranego materiału i kalibracji układu podczas przeprowadzania rutynowych oznaczeń emisji masowej na stanowisku badawczym.

EN

The article introduces the advantages and limitation of using thermogravimetry in composition analysis of harmful Particulate Matter (PM) emitted to atmosphere from Diesel engines. The object of the research were the particulate matter collected on filters during the research on biofuels on engine test beds. Based on thermogravimetric preliminary tests the choice of the filter material assuring reliable results of PM analysis by means of this technique, was made. The optimization of the parameters of thermogravimetric analysis were carried out enabling the determination of the soluble organic fraction (SOF), soot and incombustible residue in PM. The composition of particulate matter providing the information about their ecological safety. As a result of the actual rigorous emission standards and the standardized condition of the sampling the quantity of PM probe is very small. From this reason, it is possible directly to determine the soot and the traces of ashes, however, SOF can be analysed only after the extraction from PM. In addition it is necessary to make the extra PM collection on selected filters and to calibrate the sample line during routine determination of the mass emission on engine test bed.

Słowa kluczowe

PL

analiza termograwimetryczna; silnik wysokoprężny; cząstki stałe; PM; Particulate Matter

EN

thermogravimetry; Diesel engines; PM; particulate matter

• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 64, nr 7
• Strony: 453-461
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Mazur-Badura, X.

autor

Krasodomski, M.

• Instytut Nafty i Gazu, Kraków

Bibliografia

• [1] ACEA European Automobile Industry Report 2007 (www.acea.be).
• [2] Arai-Isuzu M.: Thermal Analysis for the Evaluation of SOF Oxidation Temperature By Diesel Catalyst. SAE 930134, March 1993.
• [3] Karlsson H.L., Nygren J., Moller L.: Genotoxicity of airborne particulate matter: the role of cell-particle interaction and of substances with adduct-forming and oxidizing capacity. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, vol. 565, Issue 1, December 2004.
• [4] Kazuyuki N., Shigeo H., Tatsuji S., Tsugio A.: The Evaluation of Oxidation Catalysts for Diesel Trucks. SAE 950157, February 1995.
• [5] Knaffeldt T., Schindler W.: Diesel Particulates Formation and Properties. Materiały szkoleniowe, AVL Graz 2007.
• [6] Linke M, Singer W.: Particulate and Soot Measurement in view to EURO V. PTNSS Kongres „The Development of Combustion Engines", Kraków 2007.
• [7] Merkisz J.: Emisja cząstek stałych przez silniki spalinowe o zapłonie samoczynnym. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1997.
• [8] Norma ASTM E 1131-03: Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry.
• [9] Norma ASTM E 1582-93: Standard Practice for Calibration of Temperature Scale for Thermogravimetry.
• [10] Norma VDI 2465: Part 1, Measurement of Soot (Immission); Chemical Analysis of Elemental Carbon by Extraction and Thermal Desorption of organic Carbon. Part 2, Thermographic determination of Elemental Carbon after Thermal desorption of organic carbon.
• [11] Paulik J., Paulik F.: Comprehensive Analytical Chemistry; vol. XII Thermal Analysis, Part A; Simultaneous Thermoanalytical examinations by means of the Derivatograph. Elsevier Sci. Pub. Comp., 1981.
• [12] Postulka A., Lies K.H.: Chemical Characterization of Particulates From Diesel-Powered Passenger Cars. SAE 810083, February 1981.
• [13] SETARAM; Labsys™ TG. DTA. DSC. TG-DTA and TG-DSC Version. Users Manual.
• [14] Tritthart P.: Analysis of Diesel Particulates. Materiały szkoleniowe, AVL, Graz 2007.
• [15] Widmann G.: Interpreting DSC curves. Part 1: Dynamic measurements. Mettler Toledo - UserCom 1 (11), s. 1-7, 2000.
• [16] Widmann G.: Interpreting DSC curves. Part 2: Isothermal measurements. Mettler Toledo - UserCom 2 (12), s. 1-4, 2000.