Спосіб визначення октанового числа палива та пристрій для його реалізації

Изобретение относится к анализу свойств горючих материалов (топлив), в частности бензинов, и может быть использовано на нефтеперерабатывающих предприятиях, нефтебазах и в исследовательских лабораториях. Известен способ контроля октанового числа горючих газов и паров (А.с. СССР №1672822, кл. G01N25/20, 1986), заключающийся в холоднопламенном окислении анализируемых компонентов на нагреваемой поверхности и измерении тепловых параметров реакции окисления. В качестве тепловых параметров реакции окисления используют теплоту беспламенного окисления или приращение температуры реактора за счет реакции беспламенного окисления, а измерение тепловых параметров осуществляют на нагреваемой поверхности. Известен способ определения октанового числа топлива (А.с. СССР №1245975, кл. G01N25/20, 1986), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в температурной стабилизации внутренней полости реактора, вводе в реактор дозы топлива в потоке воздуха с последующим определение октанового числа по температуре реакции холоднопламенного окисления октанового числа по температуре реакции холоднопламенного окисления топлива в реакторе. Недостатком этого способа является недостаточная точность измерения октанового числа. Топливо подается непосредственно в реактор под действием потока воздуха и, следовательно, не успевает смешаться с ним, частично сгорает, а частично остается на стенках реактора. При этом, результат измерений в сильной степени зависит от скорости потока воздуха и не может быть одинаков для топлив разной этимологии, поскольку известно, что разные топлива, например, бензины испаряются как при разной температуре, так и за разное время. Этим обусловлен и второй недостаток большое время выхода на режим (время между двумя измерениями составляет 4 минуты 40 секунд даже при потоке воздуха 50л/ч), Еще одним недостатком известного способа является недостаточная информативность измеряемого параметра,(теплота или приращение температуры). Известно устройство - октаномер, выбранный в качестве прототипа заявляемого устройства, содержащий последовательно соединенные систему стабилизации скорости потока воздуха, реактор с системой стабилизации температуры, датчик температуры реакции (А.с. СССР №1245975). Недостатком известного устройства является то, что образование смеси топлива и воздуха происходит непосредственно в реакторе, который нагрет до температуры холоднопламенного окисления и, следовательно, реакция может задерживаться на время образования топливновоздушной смеси. А поскольку разные топлива испаряются по-разному, то и время, идущее на образование топливно-воздушной смеси, оказывается разным, что снижает точность измерения и стабильность получаемых результатов. Кроме того, одна термопара, используемая как датчик температуры в реакторе, не обеспечивает требуемой точности измерения, поскольку реагирует как на быстрые изменения температуры в реакторе, возникающие в результате хол одноплеменного окисления топлива, так и на медленные, обусловленные несовершенством системы стабилизации температуры реактора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа определения октанового числа топлива, в котором путем дополнительного введения операции подготовки исследуемой дозы и использования более информативных параметров реакции холоднопламенного окисления обеспечивается повышение точности измерения октанового числа топлива. Поставленная задача решается тем, что в способе определения октанового числа топлива, заключающемся в температурной стабилизации внутренней полости реактора, вводе в реактор дозы топлива в потоке воздуха с последующим определением октанового числа по температуре реакции холоднопламенного окисления топлива в реакторе, согласно изобретению, перед вводом топлива в реактор производят стабилизацию температуры топливно-воздушной смеси, причем вводят дозу топлива объемом до 5 микролитров в потоке воздуха с объемной скоростью 3 - 4 литра в час, а определение октанового числа топлива осуществляют путем регистрации во времени температуры протекания реакции холоднопламенного окисления. Операция подготовки исследуемой пробы сводится к вводу дозы топлива, превращения его в пары, смешивание паров топлива с потоком воздуха,' стабилизации температуры топливновоздушной смеси и только после этого доза топлива подается в реактор, где возникает реакция холоднопламенного окисления. Такая последовательность действий обеспечивает строгую фиксацию температуры, с которой начинается реакция и, следовательно, повышает точность отсчета начала реакции, что в конечном итоге повышает точность измерения. Кроме того, использование температурно-временных параметров реакции холоднопламенного окисления таких как возникновение, скорость нарастания, протекание и затухание во времени температуры реакции, обеспечивает существенное повышается информативность и в конечном результате точности измерения. Таким образом обеспечивается технический результат. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для определения октанового числа топлива, в котором путем ввода дополнительно испарителя топлива с системой стабилизации температуры топливно-воздушной смеси и двух датчиков температуры реакции холодно-пламенного окисления обеспечивается повышение точности измерения октанового числа топлива. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения октанового числа топлива, содержащее последовательно соединенные систему стабилизации скорости потока воздуха, реактор с системой стабилизации температуры и датчик температуры реакции, согласно изобретению, дополнительно содержит испаритель топлива со стабилизатором температуры топливно-воздушной смеси, установленный перед реактором, а в качестве датчика температуры реакции холоднопламенного окисления использованы две термопары, соединенные по дифференциальной схеме, одна из которых инерционная, а другая неинерционная. В испарителе с системой стабилизации температуры топливно-воздушная смесь подготавливается к реакции холоднопламенного окисления. В нем топливо испаряется, смешивается с воздухом и нагревается до температуры порядка 100°C. Только при наличии такой системы подготовки дозы, каждое топливо нагревается до одной и той же температуры и в виде топливно-воздушной смеси поступает в реактор, где сразу вступает в реакцию холоднопламенного окисления, что существенно повышает точность измерения. Более того, предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить дозу испытуемого топлива до 5/4, уменьшить поток воздуха через реактор до 3 4л/ч и исключить режим проветривания реактора большим потоком воздуха. Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет значительно легче, точнее и быстрее выводить реактор на нужный режим, что повышает оперативность и точность измерения. Кроме того, введение двух датчиков температуры в реактор, один из которых неинерционный (например, термопара выполненная из тонких проводников), а второй инерционный (выполненный, например, из толстых проводников), позволяет исключить влияние несовершенства системы стабилизации температуры реактора, что также повышает точность измерения температуры реакции холоднопламенного окисления топлива. В исходном состоянии обе термопары нагреты до температуры реактора и обе реагируют на медленные ее изменения, обусловленные, например, инерционностью системы стабилизации. Следовательно, разность ЭДС дифференциальной пары постоянна и в частном случае равна нулю. Это позволяет с высокой точностью определить исходную точку отсчета температуры реакции. После поступления в реактор топливно-воздушной смеси, ЭДС неинерционной термопары изменяется пропорционально нарастанию, протеканию и затуханию реакции холоднопламенного окисления топлива, а инерционная термопара не успевает отслеживать быстротекущие процессы реакции окисления, что позволяет точно запомнить уровень, от которого началось приращение процесса, а это в свою очередь позволяет не только повысить точность измерения, но и автоматизировать запуск измерения температуры хода реакции. Таким образом достигается ожидаемый технический результат - повышение точности измерения октанового числа топлива. Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа. Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности. Испытуемое топливо и высокостабильный поток воздуха, создаваемый системой стабилизации воздушного потока, поступают в испаритель, снабженный системой стабилизации воздушного потока, поступают в испаритель, снабженный системой стабилизации температуры. Испытуемое топливо под действием температуры испарителя испаряется, смешивается с потоком воздуха и прогревается до температуры порядка 100°C. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь, прогретая до нужной температуры, поступает в реактор, температура которого устанавливается равной температуре начала реакции холоднопламенного окисления топлива системой стабилизации температуры реактора. Возникновение, нарастание, протекание и затухание реакции холоднопламенного окисления при этом фиксируются неинерционной термопарой. Она же отслеживает и медленные изменения температуры реактора, обусловленные несовершенством системы стабилизации, Другая термопара успевает следить только за медленными изменениями температуры реактора и компенсирует ошибку измерения первой термопары. Октановое число топлива определяется путем анализа изменения температуры процесса протекания реакции. Пример. Испытуемое топливо, например, бензин, объемом 5 микролитров, через инжектор подают в испаритель, где нагревают до температуры испарения, пары подхваты веются потоком воздуха с объемной скоростью 3 литра в час, образованным системой формирования воздушного потока. Полученная таким образом топливно-воздушная смесь доводится до температуры 100°C системой стабилизации температуры топливно-воздушной смеси и поступает в реактор, нагретый до температуры возникновения реакции холоднопламенного окисления топлива системой стабилизации температуры реактора. Установленные в реакторе две термопары фиксируют возникновение, нарастание, протекание и затухание реакции холоднопламенного окисления топлива, взаимокомпенсируя влияние помех. По характеру протекания реакции холоднопламенного окисления производят расчет октанового числа топлива. На чертеже (фиг.) показано предлагаемое устройство для определения октанового числа топлива. Устройство содержит инжектор 1 и систему формирования воздушного потока 2, выходы которых соединены с входами испарителя 3, выход которого соединен с входом реактора 4, в который введены две термопары 5 и 6, соединенные по дифференциальной схеме, одна из которых выполнена неинерционной, а другая инерционной, причем, испаритель и реактор снабжены системой стабилизации температуры топливно-воздушной смеси 7 и системой стабилизации температуры возникновения реакции холодно-пламенного окисления топлив (температуры реактора) 8. Устройство работает следующим образом. Введенное через инжектор топливо, например бензин, испаряется под действием температуры испарителя, подхватывается воздушным потоком и образовавшаяся топливно-воздушная смесь нагретая до температуры 100°C, подается в реактор, прогретый до температуры возникновения реакции холоднопламенного окисления. Нагревание топливно-воздушной смеси и объема реактора до строго определенной температуры обеспечивается системами стабилизации температуры испарителя и реактора. Две термопары, установленные в реакторе, соединены по дифференциальной схеме, причем одна из них выполнена неинерционной (например из тонких проводников), а вторая - инерционной (например из толстых проводников), так чтобы первая реагировала на любые, а вторая только на медленные изменения температуры в реакторе. Октановое число определяется по характеру протекания реакции холоднопламенного окисления, а именно по результату изменения во времени возникновения, нарастания, протекания и затухания реакции. При этом, повышение точности измерения обеспечивается за счет введения испарителя с системой стабилизации, которые нагревают топливно-воздушную смесь всегда до одной и той же температуры, и двух термопар, устроенных и соединенных таким образом, что их суммарный сигнал отображает только изменение температуры реактора, обусловленные собственно протеканием реакции, и взаимокомпенсирует изменения температуры реактора, возникающие под действием дестабилизирующих факторов.