Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

E. ARIK1, C. KORAL2, O. ESENTÜRK1, H. ALTAN3

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "E. ARIK1, C. KORAL2, O. ESENTÜRK1, H. ALTAN3"— Sunum transkripti:

1 E. ARIK1, C. KORAL2, O. ESENTÜRK1, H. ALTAN3
TERAHERTZ SPEKTROSKOPİ YÖNTEMİ KULLANILARAK BENZİNDEKİ ETANOL MİKTARININ TAYİN EDİLMESİ E. ARIK1, C. KORAL2, O. ESENTÜRK1, H. ALTAN3 1Kimya Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara  2Mikro ve Nanoteknoloji Programı, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 3Fizik Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Deneyseldeki metin; Akaryakıt sektöründe yakıtın ayırt edilmesi veya yakıt kalitesinin belirlenmesi çok önemlidir. Bu çalışmada ZDTS tekniğini kullanarak akaryakıtların ayırt edilebilirliği üzerine odaklanmıştır. Bir petrol istasyonundan satın alınan 95 oktan, 97 oktan, dizel ve 10 numara yağ örneklerinin ölçüm sonuçları grafiklerde görülmektedir. Bu konu üzerine çalışmalarımız halen devam etmekte olup petrol ürünlerini daha iyi ayırt edebilmek için uğraş vermekteyiz. Yaklaşık miliwatt civarında güce sahip olan kırmızı renkteki optik ışın sisteme girdikten sonra ışın ayırıcı ile iki kola ayrılır. Bir koldan Terahertz ışını üretilmek üzere gönderilen ışın objektif yardımıyla antene (THz üretici) odaklanır ve THz üretilir. İki parabolik ayna arasında duran lensler THz ışınını örnek üzerine odaklama görevini üstlenmiştir. Diğer kolda ise optik ışın geciktirici düzenekte dolaşır ve delikli aynadan geçerek THz ile buluşur. Daha sonra ise bu iki sinyal aynı anda dedektöre ulaşır. Özet: Bu çalışmada Zamana Dayalı Terahertz Spektroskopi yöntemi kullanılarak benzindeki etanol miktarını tayin edebilecek bir metod geliştirilmiştir. Dizel, benzin ve etanol katkılı benzin karışımlarının ölçümlerinden örneklerin frekansa bağlı soğurma katsayısı, kırılma indisi ve dielektrik sabitleri hesaplanmıştır. Dizel ve benzinin statik özellikleri karşılaştırılmış ve bu iki yakıtın kolayca ayırt edilebildiği ortaya konulmuştur. Ayrıca Debye modeli kullanılarak katkısız benzin ve saf etanolün dielektrik sönümlenme parametreleri hesaplanmıştır. Etanol katkılı benzin karışımları ise basit katkılanma yaklaşımı yoluyla geliştirilen bir denklemle modellenmiştir. Önerilen methodla bu yeni yaklaşımın benzindeki etanol miktarını yaklaşık % 3 mutlak hata payı ile tespit edebileceği ortaya konulmuştur. Karışımların modelleme metodunda ise basit katkılanma yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşım sonucu kurulan denklemde karışımın dielektrik özelliğini karışımı oluşturan malzemelerin fraksiyonel toplamları belirler. Bu metodun uygulanma sırasında yapılan varsayımlar aşağıda verilmiştir. Etanol molekülleri ve benzindeki molekküller arasında zayıf bir etkileşim var. Bu etkileşim etanol ve benzinin en hızlı sönümlenme basamağını en fazla etkilediği düşünülmekte. Karışımların hesaplanan kırılım indisi ve soğurma katsayısı spektrumları Örnek malzemeye elektrik alanı uygulandığında polarize olur. Belli bir zamandan sonra bu polarizasyon sönümlenir ve örnekteki moleküller eski haline geri döner. Bu sönümlenme dinamiği ise Debye modeliyle1 açıklanabilir. Etanolün ve Benzinin kompleks dielektrik fonksiyonlarının real (e') ve imaginary (e'') kısımları ayrıca hesaplanmış ve Debye Modeli uygulanarak modellenmiştir. Etanol, literatürde de yapıldığı üzere1,2, Üçlü-Debye sönümlenme modeline iyi uyum sağladı. Benzinin dielectric fonksiyonu İkili-Debye sönümlenme modeliyle fit edildi. Red circles are the A values, determined from the best fits of the mixtures data. Black line is expected values of A. FIXED (except for the the parameters of fastest steps in ethanol ( 𝜺 𝟏𝟑 , 𝝉 𝟏𝟑 ) and gasoline ( 𝜺 𝟐𝟐 , 𝒂𝒏𝒅 𝝉 𝟐𝟐 ) which ε ω mix = 𝜀 ′ 𝜔 𝑚𝑖𝑥 + i 𝜀 ′′ 𝜔 𝑚𝑖𝑥 A 𝜀 ′ 𝜔 𝐸𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙 +B 𝜀 ′ 𝜔 𝐺𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒 A 𝜀 ′′ 𝜔 𝐸𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙 +B 𝜀 ′′ 𝜔 𝐺𝑎𝑠𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒 VARIABLES A shows fraction of ethanol, and B shows fraction of gasoline by the proposed method. Fitlerden elde edilen A değeri (etanol fraksiyonu) gerçek etanol değerleriyle belli bir hata payıyla uyuştuğu görünmektedir. Bu hata payı en fazla 0.03 (fraksiyonel hata) olarak hesaplanmıştır. Kalibrasyon eğrisi çizildikten sonra bu hataların çok daha az olacağı tahmin edilmektedir. Kullanılan sistemin sinyal/gürültü oranının arttırılmasıyla elde edilen bant genişliği artacak ve çok daha fazla veriyle daha güvenilir ve doğru sonuçlar elde edilebilecektir. GİRİŞ THz Bölgesi (0.1 THz – 10 THz) THz Waves Microwave Infrared Frequency 1 GHz GHz GHz 1 THz THz THz VIS THz Dalgalarının Özellikleri Malzemeye temas etmeden ölçüm alma imkanına sahip. Biyolojik ve Kimyasal Malzemelere zarar vermiyor. Patlayıcı ve yanıcı malzemelerin ölçümünde tehlike oluşturmuyor. Bir çok malzemenin içinden rahatlıkla geçebiliyor (bir çok plastik çeşidi, kağıt, odun, elbise kumaşı vb.) Bir çok spektroskopi tekniğinde THz dalgaları malzemeyle ilgili hem durağan hem de dinamik özelliklerinin araştırılmasında kullanılıyor. Etanol Datalarının Modellenmesi ÇALIŞMANIN AMACI Neden Etanol-Benzin Karışımları? Yakıt katkıları (örneğin etanol) motor gücünü arttırma, egzoz emisyonunu düşürme ve petrol yakıtlarına olan bağımlılığı düşürme amacıyla bir çok ülkede kullanılmaktadır. Benzinin içindeki etanol yüzdesinin bazı ülkelerde belirlenen değerleri; Brezilya: % Amerika Birleşik Devletleri: %15’ e kadar Avrupa: %10’ a kadar Türkiye: (2013’ de) minimum %2, (2014’ de) minimum %3 (by EPDK) Neden THz Spektroskopisi? Yanıcı ve patlayıcı malzemeler için güvenli bir teknik olması (kızılötesi dalgalarından çok daha düşük enerjili), Kırılım indisinin ve soğurma katsayısının tek bir ölçümde hesaplanmasına imkan veren bir teknik olması, THz spektroskopisinin gelişime açık bir teknik olması ve endüstriye uygulanabilirliğinin araştırılmak istenmesi. Benzin Datalarının Modellenmesi Karışım Datalarının Modellenmesi DENEYSEL THz üretiminde kullanılan anten modeli: Photoconductive Antenna - Batop Lt-GaAs (PCA h) THz sinyalinin dedeksiyonunda kullanılan kristal: 2.0 mm ZnTe Electro-Optic Crystal Sample Attenuator Filter Beam Splitter Motorized Delay Stage Ti:Sapphire Laser 800 nm, 75 MHz, 20 fs Balanced Photodetector PCA ZnTe Crystal Objective OAPM Lens λ/4 Plate Wollaston Lockin Amplifier Voltage Generator (85:15) 10.7 AC LabVIEW 1 KHz Fitler deneysel değerlerle iyi örtüşüyor. SONUÇLAR VE YORUMLAR ÇIKARIMLAR 20% Ethanol Gasoline 5% Ethanol 10% Ethanol 30% Ethanol 50% Ethanol Pure Ethanol THz Elektrik Sinyal Profilleri Güç Spektrumları Benzindeki etanol miktarı arttıkça yüksek frekansların genliklerinde düşüş gözlemlenmiştir. REFERANSLAR 1) Barthel, J.; Buchner, R. Pure and Applied Chemistry 1991, 63, 1473–1482 2) Kindt Journal of Physical Chemistry 1996, 100, 10373–10379.


"E. ARIK1, C. KORAL2, O. ESENTÜRK1, H. ALTAN3" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları