Baca Gazındaki Nem İçeriğinin Belirlenmesi

EPA Metot 4, baca gazındaki nem içeriğinin belirlenmesi için uygulanabilir bir yöntemdir. Bir gaz numunesi bacadan sabit bir oranda örneklenir. Nem, numune akımından çıkarılır ve hacimsel veya gravimetrik olarak belirlenir. EPA Metot 4, referans metot ve yaklaşım metodu olmak üzere iki prosedür içerir.

 

Referans metot, nem içeriğinin tam ve mutlak olarak belirlenmesi için kullanılır (örneğin emisyon verilerini hesaplamaya ihtiyaç olduğu zaman). Yaklaşım metodu ise izokinetik örnekleme oranını kirletici emisyon ölçüm çalışmasından önce ayarlanmasına yardımcı olmak için nem yüzdesinin tahminini sağlamada kullanılır. EPA Metot 4’de tarif edilen yaklaşım metodu sadece önerilen bir metottur; nem içeriğini (örneğin, kurutma tüpleri, ıslak ampul-kuru ampul teknikleri, yoğuşma teknikleri, yoğunlaşma teknikleri, önceki tecrübe, vs.) yaklaşık olarak tahmin edebilen alternatif yollar da kabul edilebilir.

 

Referans metot genellikle bir kirletici emisyon ölçüm çalışması ile eşzamanlı olarak gerçekleştirilir. Süreç bu şekilde olduğunda, izokinetik yüzdesi, kirletici emisyon oranı vb. hesaplama, referans metoda veya eşdeğerinin sonuçlarına dayanmalıdır. Yaklaşım metodu, referans metodunun bir yüzdeliği kadar H₂O içinde sonuçları sağlayacak ve yetkili merciyi tatmin edecek şekilde gösterilmediği sürece, hesaplamalar yaklaşım metodu üzerine dayanmamalıdır.

 

Doymuş gaz akımlarının nem içeriği veya referans metotla ölçüldüğü gibi su damlacıkları içeren akımlar pozitif olarak saptırılabilir. Bu nedenle, bu koşullar bulunduğunda veya bulunduğu şüphe edildiğinde, nem içeriğinin ikinci kez belirlenme süreci, aşağıdaki gibi referans yöntemiyle eşzamanlı olarak yapılmalıdır: Gaz akışının doymuş olduğunu varsayalım. Referans metodun probuna (1 °C hassasiyetle ölçüm yapabilen) bir sıcaklık sensörü takılır. Referans metodun bir noktadan diğer bir noktaya geçişi sırasında her bir geçiş noktasında baca gazı sıcaklığı ölçülür ve ortalama baca gazı sıcaklığı hesaplanır. Sonra, nem yüzdesi aşağıdaki iki metottan biriyle belirlenir:

 
(1) Psikrometrik bir çizelge kullanarak ve bu çizelgeden farklı bir baca basıncı var ise uygun düzeltmeleri yaparak
(2) Doyma buhar basınç tabloları kullanarak uygun düzeltmeler yaparak
 

Psikrometrik çizelgenin veya doyma buhar basınç tablolarının uygulanamadığı durumlarda (sürecin değerlendirilmesine bağlı olarak), yetkili mercinin onayına tabi olan alternatif metotlar kullanılacaktır.

 

EPA Metot 4, işleyişinde gerekli olan tüm özellikleri (örneğin, ekipman ve sarf malzemeleri) ve prosedürleri (örn. Örnekleme) içermemektedir. Bazı malzemeler diğer metotlara yapılan atıflar kanalıyla referans alınarak dahil edilmiştir. Bu nedenle, güvenilir sonuçlar elde etmek için, bu metodu kullanan kişiler en azından EPA Metot 1, EPA Metot 5 ve EPA Metot 6 test metotlarını tam olarak bilmelidir.

 
Referans metot için kullanılan örnekleme sisteminin şematik gösterimi aşağıdaki gibidir.

 

Referans Metot, yoğunlaşan nemi ölçmek için hacimsel analizi ve kondenserden çıkan nemi ölçmek için silika jel ve gravimetrik analizi içeren bir kondenser sistemi için tasarlanmıştır.

 

Prob, paslanmaz çelik veya cam boru olmalıdır. Suyun yoğuşmasını önlemek için yeterince ısıtılmış ve bir baca içinde (örneğin, bir cam yünü tıkacının probun sonuna doğru yerleştirilmiş) veya baca dışında ısıtılmış bir filtre ile donatılmış (örn. EPA Metot 5’de belirtildiği gibi) olmalıdır. Baca koşulları izin verirse, diğer metal veya plastik borular da yetkili mercinin onayına bağlı olarak prob için kullanılabilir.

 

Ölçüm sistemi EPA Metot 5 ile aynıdır. Fakat 0,0283 m³/dak.’dan yüksek akış oranları için tasarlanmış örnekleme sistemlerini kullanmayınız. Yetkili mercinin onayına tabi olarak, sabit bir örnekleme oranını %10’a kadar devam ettirebilen ve örnek gaz hacmini %2’ye kadar belirleyebilen diğer ölçüm sistemleri kullanılabilir.

 

Yetkili merci tarafından aksi belirtilmedikçe, 0,61 metreden daha küçük çapa sahip dairesel bacalar için en az 8 travers noktası, dikdörtgen bacalar için ise en az 9 travers noktası kullanılmalıdır. Diğer tüm durumlarda en az 12 travers noktası kullanılmalıdır. Travers noktaları, EPA Metot 1’e göre belirlenmelidir. Daha az travers noktası kullanılması, Yetkili mercinin onayına tabidir. Tüm travers noktalarının örneklenebileceği şekilde uygun bir prob ve prob uzunluğu seçilmelidir. Daha kısa prob uzunluklarının kullanılmasına izin vermek için büyük çaplı bacalar için bacanın zıt taraflarından (dört örnekleme portu) örnekleme yapılmalıdır. Prob, her örnekleme noktası için baca içinde uygun noktada olduğunu belirtmek amacıyla ısıya dayanıklı bir bantla veya başka bir yöntem ile işaretlenmelidir.

 

Toplam örnekleme zamanı, 0,021 m³/dak’den fazla olmayan bir oranda, en az 0,60 m³ gaz hacmi toplanacak şekilde seçilmelidir. Eğer aynı anda hem nem içeriği hem de kirletici emisyon oranı belirlenecekse, standartların uygulanabilir bir bölümünde aksi belirtilmediği sürece, nem içeriği kirletici emisyon oranıyla aynı anda ve aynı sürede olmalıdır. Bu nedenle örnekleme izokinetik şartlarda yapılacaksa örnekleme debisi 0,021 m³/dak’yı geçmeyecek şekilde nozul seçimi yapılmalıdır.

 

İlk iki impingere bilinen su miktarları yerleştirin yada ilk iki impingere her biri 0.5 grama yakın su yerleştirin. Her impingerin ağırlığını kaydedin. Üçüncü impingeri boş bırakın. Dördüncü impingere ise silika jelin ağırlığını 0.5 g’a yakın tartıp yerleştirin.

 

Örnekleme sistemini yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi kurun. Kondansatörün önündeki su yoğunlaşmasını önlemek için prob ısıtıcısını ve (varsa) filtre ısıtma sistemini yaklaşık 120 °C sıcaklığa getirin. Sıcaklığın stabilize olması için zaman tanıyın. Buz banyosu kabına kırılmış buz ve su koyun.

 

Örnekleme sisteminin aşağıda anlatıldığı gibi sızıntı kontrolüne tabi tutulması önerilir ancak gerekli değildir: Probu ilk impingerden veya (varsa) filtre tutucusundan ayırın. İlk impingerdeki (veya filtre tutucusundaki) hava girişini tıkayın ve 380 mm (15 inç) Hg vakum çekin. Test sırasında sınırı aşılmaması koşuluyla, daha düşük bir vakum kullanılabilir. Ortalama örnekleme oranının %4’ünden veya 0.00057 m³/dk’dan daha fazla olan bir sızıntı oranı kabul edilemez. Sızıntı kontrolünü takiben, sondayı örnekleme sistemine tekrar bağlayın.

 

Örnekleme serisi boyunca, %10’luk sabit bir oranda veya Yetkili merci tarafından belirtildiği şekilde örnekleme oranını koruyun. EPA Metot 4, izokinetik bir metot ile (örneğin EPA Metot 5) eşzamanlı kullanıldığında, örnekleme oranı, %10’luk sabit bir oran yerine izokinetik şartlarda sürdürülmelidir. Her örnekleme için, veri çizelgesine gerekli olan verileri kaydedin. Her örneklemenin başlangıcında ve sonunda kuru gaz ölçüm cihazını okumayı unutmayın.

 

Örneklemeye başlamak için, prob ucunu ilk travers noktasına yerleştirin. Hemen ardından pompayı çalıştırın ve akışı istenen hıza ayarlayın. Her bir travers noktasında eşit bir süre boyunca örnekleme yapın. Silika jel çıkışında 20 °C’den daha düşük bir sıcaklık elde etmek için buz ekleyin veya gerekirse tuz ekleyin.

 

Numuneyi topladıktan sonra, probun ilk impinger (veya filtre tutucusundan) ile olan bağlantısını kesin ve örnekleme hattında sızıntı kontrolü yapın (zorunlu). Sızıntı oranını kaydedin. Sızıntı oranı izin verilen değeri aşarsa, ya test sonuçlarını reddedin ya da örnekleme hacmini (Vm = Kuru gaz sayacı ile ölçülen kuru gaz hacmi). EPA Metot 5’in bölüm 12.3’deki gibi düzeltin.

 

Her bir impingerde yoğunlaşan nemin hacmini en yakın ml’ye kadar ölçün. Alternatif olarak, eğer su dolu impingerler örneklemeden önce tartıldıysa, örneklemeden sonra impingerleri tekrar tartın ve ağırlıktaki farkı kaydedin. Silika jelin ağırlığındaki artışı belirleyin. Bu bilgileri kaydedin ve aşağıda açıklandığı gibi nem içeriğini hesaplayın.

 

B_ws = Gaz akışında hacim olarak su buharı oranı.
M_w = Suyun molekül ağırlığı, 18.0 g/g-mole (18.0 lb/lb-mole).
P_m = Kuru gaz sayacındaki mutlak basınç (bu metot için barometrik basınç ile aynı), mm Hg (in. Hg).
P_std = Standart mutlak basınç, 760 mm Hg (29.92 in. Hg).
R = İdeal gaz sabiti, metrik birimler için 0.06236 (mm Hg)(m³)/(g-mole)(°K), İngiliz birimleri için 21.85 (in. Hg)(ft³)/(lb-mole)(°R)
T_m = Sayaçtaki mutlak sıcaklık, °K (°R).
T_std = Standart mutlak sıcaklık, 273°K (491,4°R).
V_f = Konderser suyunun son hacmi, ml.
V_i = İlk su hacmi, eğer varsa konderser suyunun hacmi, ml.
V_m = Kuru gaz sayacı ile ölçülen kuru gaz hacmi, dcm (dcf).
V_m(std) = Standart koşullara göre düzeltilmiş kuru gaz sayacı ile ölçülen kuru gaz hacmi, dscm (dscf).
V_wc(std) = standart koşullara göre düzeltilmiş yoğunlaştırılmış su buharı hacmi, scm (scf).
V_wsg(std) = standart koşullara göre düzeltilmiş silika jelde toplanan su buharının hacmi, scm (scf).
W_f = Silika Jelin son ağırlığı veya silika jelin olduğu impingerin son ağırlığı, g.
W_i = Silika Jelin ilk ağırlığı veya silika jelin olduğu impingerin ilk ağırlığı, g.
Y = Kuru gaz sayacı kalibrasyon faktörü
ΔV_m = Her bir travers noktasındaki kuru gaz ölçer ile ölçülen artan kuru gaz hacmi, dcm (dcf).
ρ_w = Su yoğunluğu, 0.9982 g/ml (0.002201 lb/ml).

 
Yoğunlaşan Su Buharı Hacmi
V_wc(std) = ((V_f-V_i).P_w.R.T_std) / P_std.M_w
V_wc(std) = K₁.(V_f-V_i)

Burada;
K₁= 0.001242 m³/ml (Metrik birimler için)
= 0.04388 ft³/ml (İngiliz birimleri için)

 
Silika Jelde Toplanan Su Hacmi
V_wsg(std) = ((V_f-V_i).R.T_std) / P_std.M_w.K₂
V_wsg(std) = K₃.(W_f-W_i)

Burada;
K₂= 1.0 g/g (Metrik birimler için)
= 453.6 g/lb (İngiliz birimleri için)
K₃= 0.001244 m³/g (Metrik birimler için)
= 0.04395 ft³/g (İngiliz birimleri için)

 
Örnekleme Gaz Hacmi
V_m(std) = (V_m.Y.P_m.T_std)/(P_std.T_m)
V_m(std) = K₄.Y.V_m.P_m/T_m

Burada;
K₄ = 0.3592 °K/mm Hg (Metrik birimler için),
= 16.42 °R/in. Hg (İngiliz birimleri için)

 
Nem İçeriği
B_ws = (V_wc(std)+V_wsg(std)) / (V_wc(std)+V_wsg(std)+V_m(std))

 

Sabit Örnekleme Hızının Doğrulanması: Her zaman artışı için ΔV_m‘yi belirleyin. Ortalamayı hesaplayın. Eğer bulunan değer her zaman artış değerinin ortalamasından %10’dan fazla farklılık gösteriyorsa, sonuçları reddedin ve seriyi tekrarlayın.

 

Doymuş veya nem damlacık yüklü gaz akışlarında, baca gazının nem içeriği için iki hesaplama yapılacaktır. Biri doymuş koşullara dayalı bir değer kullanarak ve diğeri de impinger analizinin sonuçlarına dayanmaktadır. Bu iki B_ws değerinden düşük olanı doğru olarak kabul edilir.

 

Yaklaşım Yöntemi, baca gazı içindeki nemi tahmin etmek için tasarlanmıştır. Bu nedenle, bu yöntemde sadece doğru nemi belirlemek için gerekli olan diğer veriler toplanmaz. Aşağıdaki denklemler, izokinetik örnekleme oranı ayarlarının belirlenmesi amacıyla nem içeriğini yeterince tahmin etmektedir.

 

Yaklaşım metot için kullanılan örnekleme sisteminin şematik gösterimi aşağıdaki gibidir.

 

Prob, referans metot ile aynıdır. Her impingerin içine (2 adet 30 ml cüce) tam olarak 5 ml su koyulur. Örnekleme sisteminin sızıntı kontrolünü şu şekilde yapılır: Prob girişine veya yakınına geçici olarak bir vakum ölçer takılır. Ardından prob girişi tıkanır ve en az 250 mm (10 inç) Hg’lik bir vakum uygulanır. Kuru gaz sayacı kadranındaki değişim zamanı not edilir; alternatif olarak, kaçak oranını belirlemek için bir rotametre (0 ila 40 ml / dak) kuru gaz ölçüm cihazının çıkışına geçici olarak bağlanabilir. Ortalama örnekleme oranının %2’sinden fazla olmayan bir sızıntı oranı kabul edilebilir. Prob girişindeki tıpa pompalamayı bitirmeden önce yavaşça çıkartılır. Nemi impinger içerisinde yoğunlaştırmaya yardımcı olmak için buz banyosu kabına kırılmış buz ve su koyulur.

 

Prob, örnekleme sistemine bağlanır ve bacaya yerleştirilir. 2 litre/dak sabit hızda örnekleme yapılır. Kuru gaz sayacı yaklaşık 30 litre kadar veya gözle görülür sıvı damlacıkları ilk impingerden ikinci impingere taşıyana kadar örneklemeye devam edilir. Basınç, sıcaklık, kuru gaz sayacı okumaları kaydedilir.

 

Örnekleme sona erdikten sonra iki impinger içeriğini birleştirilir ve 25 ml dereceli mezür ile hacmi ölçülür. Sonra silika jelin ağırlığındaki artış belirlenir. Bu bilgiler kaydedilir ve aşağıda açıklandığı gibi nem içeriği hesaplanır.

 

B_wm = İkinci impingeri terk eden gaz akışı içindeki su buharının hacimsel oranı, 0.025
B_ws = Gaz akışı içindeki su buharının hacimsel oranı
M_w = Suyun molekül ağırlığı, 18.0 g/g-mole (18.0 lb/lb-mole).
P_m = Kuru gaz sayacındaki mutlak basınç (bu metot için barometrik basınç ile aynı), mm Hg (in. Hg).
P_std = Standart mutlak basınç, 760 mm Hg (29.92 in. Hg).
R = İdeal gaz sabiti, metrik birimler için 0.06236 (mm Hg)(m³)/(g-mole)(°K), İngiliz birimleri için 21.85 (in. Hg)(ft³)/(lb-mole)(°R)
T_m = Sayaçtaki mutlak sıcaklık, °K (°R).
T_std = Standart mutlak sıcaklık, 273°K (491,4°R).
V_f = Konderser suyunun son hacmi, ml.
V_i = İlk su hacmi, eğer varsa konderser suyunun hacmi, ml.
V_m = Kuru gaz sayacı ile ölçülen kuru gaz hacmi, dcm (dcf).
V_m(std) = Standart koşullara göre düzeltilmiş kuru gaz sayacı ile ölçülen kuru gaz hacmi, dscm (dscf).
V_wc(std) = standart koşullara göre düzeltilmiş yoğunlaştırılmış su buharı hacmi, scm (scf).
Y = Kuru gaz sayacı kalibrasyon faktörü
ΔV_m = Her bir travers noktasındaki kuru gaz ölçer ile ölçülen artan kuru gaz hacmi, dcm (dcf).
ρ_w = Su yoğunluğu, 0.9982 g/ml (0.002201 lb/ml).

 
Toplanan Su Buharı Hacmi
V_wc(std) = ((V_f-V_i).P_w.R.T_std) / P_std.M_w
V_wc(std) = K₅.(V_f-V_i)

Burada;
K₅ = 0.001242 m³/ml (Metrik birimler için)
=0.04388 ft³/ml (İngiliz birimleri için)

 
Örnekleme Gaz Hacmi
V_m(std) = (V_m.Y.P_m.T_std)/(P_std.T_m)
V_m(std) = K₆.Y.V_m.P_m/T_m

Burada;
K₆ = 0.3592 °K/mm Hg (Metrik birimler için)
=16.42 °R/in. Hg (İngiliz birimleri için)

 
Yaklaşık Nem İçeriği
B_ws = V_wc(std)/(V_wc(std)+V_m(std))+0,025