25 липня 2003 року Хіміко-технологічним департаменом Гонг-Конгского Університету Науки і Технології було проведено дослідження щодо визначення розподілу за розмірами частинок крапель води в паливній добавці “F2-21 eeFuel”.

Метою дослідження було визначення розподілу водних частинок, підвішених в розбавленій паливній присадці “F2-21 eeFuel”, яка являє собою водо-масляну мікро-емульсію.

Робота проводилася в наступному порядку:

  • Сконцентрована паливна присадка була розбавлена моторним маслом (Caltex Havoline Energy) до вимірювання розподілу частинок за розмірами (дисперсного складу);
  • 0.5 мл концентрованої присадки було змішане з 2,000 мл моторного масла;
  • Паливна присадка в концентрації 1:4000 до суміші моторного масла була залита в контрольну камеру вимірювального пристрою Coulter Delsa 440SX і аналізувати розподіл водних частинок за розмірами.

Як відомо, завдяки броунівському руху, розподілені водяні частинки знаходяться в підвішеному стані. Дифузність кожної частинки залежало від розміру частинки (як показано в модальному рівнянні 1). У пристрої Coulter Delsa 440SX підвішені частинки були висвітлені лазерним променем і лазерне світло було розсіяне. Лазерне світло, розсіяне від частинок, варіювалося за ступенем інтенсивності з їх дифузністю. Рівень варіативності характеризувався за допомогою даного інструменту вимірювання і був «само-співвіднесений» (математичний процес) для отримання інформації про розподіл частинок за розмірами. Частинки з однаковим сферичним діаметром, що варіюються від 3 нанометрів до 30 μm, могли визначатися аналізатором.

D = k8T / 3 πηd   (Рівняння 1)

де

k8 = константа Больцмана
Т = температура
η = в'язкість розчинника
d= еквівалентний сферичний діаметр

Показник заломлення (RI) і динамічна в'язкість (Vis) розчинника (тобто моторного масла) були потрібні для вимірювання розподілу. Застосовувалися показник заломлення, що варіюється в межах 1.3974-1.4300, і динамічна в'язкість, що варіюється в межах 0.392-0.448 пауз, які розраховувалися на підставі величин бензину. З тими ж значеннями показника заломлення і динамічної в'язкості робилися повторні вимірювання (запуск Run 1 і запуск Run 2). Інструмент дозволяв проводити одночасний багатокутний аналіз. Виміри проводилися з кутом падіння лазерного променя 24.4 º і 32.7º.

В ідеалі, результати, виміряні з обома кутами повинні бути однаковими. Але на практиці вони можуть варіюватися.

Результати проведеної роботи:

Результати вимірювання дисперсного складу показані на малюнку 2а-d. Схожість результатів повторних замірів (запуск 1 і запуск 2) показує, що виміри є досить відтворюваними. З вимірювання аналізатора, підвішені водні частинки в основному мають розмір від 3 до 9 нанометрів. Серед них у великій кількості присутні частинки розміром менше 4 нанометрів. Так як діапазон вимірювального пристрою становить від 3 нанометрів до 30 μm, частинки розміром менше 3 нанометрів не можуть бути виявлені, там де вони є. Порівняння розподілів частинок, отриманих з різними значеннями показниками заломлення і динамічної в'язкості, показує, що різне вхідне значення може привести до різних результатів вимірювання. При цьому з'являються варіації не значні.

Звіт про проведену роботу був підготовлений Алексом Х.К.Чан, Емілі С.М.Лай і професором К.М. Нг (консорціум хімпродуктів та процесів, хіміко-технологічний департамент, HKUST)