Gruppe 34 - Ahmad - Protokoll zum Messtechnikversuch 1, welches jeder machen muss. PDF

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Protokoll zum Messtechnikversuch 1, welches jeder machen muss....

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Protokoll Versuch 1 – Gruppe 34 Najeeb Ahmad, Caleb Schulz, Lukas Brandenburg, Philipp Hüttich, Floyd Bischop Alle Teilnehmer der Gruppe studieren Maschinenbau und haben am 14.12.2017 am Versuch 1 teilgenommen.

EINLEITUNG Im folgenden Protokoll geht es um die Emissions- und Immissionsmessungen gasförmiger Schadstoffe. Hierzu wurde eine Probe aus einem Verbrennungsmotor genommen, um CO, CO2, O2 und Benzinrückstände zu messen. Diese Stoffe können für den Menschen sehr schädlich sein, gerade bei hohen Konzentrationen. Der Mensch ist oft nicht in der Lage diese Schadstoffe mit bloßem Auge oder an dem Geruch wahrzunehmen. Durch den sich vermehrenden Einsatz von Technologien müssen diese Abgase genauer untersucht werden, um die Prozesse dann optimieren zu können. Die Gesundheit des Menschen spielt hierbei eine wichtige Rolle, weshalb für verschiedene Berufe diese Abgase vielleicht sogar tödlich sein könnten. Verbrennungsprozesse sind kaum zu ersetzen, verschiedene Kohlenstoffe und auch andere giftige Stoffe entstehen. Diese Abgase müssen genauer untersucht werden, teilweise auch über einen längeren Zeitraum, da diese zu verschieden Zeitpunkten unterschiedlich stark entstehen könnten. Beispielsweise entstehen beim Starten des Motors besonders viele Schadstoffe. Auch sind die Abgase im kalten bzw. im warmen Zustand des Motors unterschiedlich. In diesen Versuchen wurde versucht, die Abgase näher zu untersuchen. Hierfür wurden verschiede Messinstrumente verwendet, auf welche später näher eingegangen wird.

PROBENAHME Bevor die Versuche durchgeführt werden können ist eine Probe zu nehmen. Hierfür wurde draußen ein Verbrennungsmotor in Betrieb genommen und die Probe in einem Bratenschlauch aufgefangen. Dieser Bratenschlauch wurde zunächst luftdicht verschlossen und mit einem Anschluss versehen. Um die üblichen Bedingungen für den Motor nicht zu ändern, wurde der Beutel an einen der mehreren Ausgänge des Motors angeschlossen und nicht komplett über den Auspuff gezogen. Nach der Probenahme wurde der Anschluss des Beutels geschlossen und wieder in die Räumlichkeiten der Versuche genommen. Probleme beim Nehmen der Probe könnten beim Motor selbst liegen. Wie bereits erwähnt, sollte die natürliche Arbeitsweise des Motors nicht eingeschränkt werden, welches aber nicht komplett gewährleistet werden konnte. Dadurch, dass der Beutel angeschlossen war, war der Motor nicht seinen üblichen Bedingungen ausgesetzt. Dieser Faktor wurde aber aufgrund der vielen Ausgänge möglichst reduziert. Ein anderer Fehler bei der Probenahme könnte der Zeitpunkt gewesen sein. Beim Starten des Motors sind die Schadstoffe im Abgas erhöht. Aber auch die Temperatur des Motors spielt eine Rolle, da der Motor im Betrieb immer wärmer wird bis er „warmgelaufen“ ist. Die Probe sollte in einem TEDLAR-Beutel genommen werden. Dieser besteht aus einer besonderen industriellen Folie. Dieser Beutel aus der PTFE-Folie hat eine sehr geringe Gasdiffusion, weshalb dieser für solche Versuche sehr geeignet ist. Allerdings lässt sich dieser nicht reinigen und bei vielen Wiederholungen der Probenahme setzen sich Rußreste an der Innenseite des Beutels an. Diese beinträchtigen weitere Proben und führen zu größeren

Abweichungen. Da diese Beutel sehr teuer sind wurde eine Alternative gesucht und mit dem zweckentfremdeten Bratenschlauch gefunden. Dieser zeigt vielleicht nicht die gleichen Eigenschaften wie der Beutel, allerdings für unseren Gebrauch ausreichend gute. Ungeachtet dessen können auch hier Mängel in der Probe auftreten.

CO2-MESSUNG NACH ORSAT

Die Abgasprobe wurde mit dem Absorptionsverfahren nach Orsat analysiert. C02 wird an Lauge chemisch gebunden und über die Verminderung der Probengasmenge volumetrisch bestimmt. Dieses Verfahren wirkt vielleicht sehr umständlich, eignet sich aber sehr für eine CO2 Bestimmung, da der Fehler hier sehr gering ist (nur 1%). Dies liegt unter anderem daran, dass keine Kalibrierung durchgeführt werden muss und auch keine Messelektronik verwendet wird. Die Durchführung dieses Versuches wird immer wiederholt, bis sich ein stabiler Wert eingetrichtert hat. In unserem Fall waren es 5 Absorptionsdurchgänge. Da hier eine chemische Reaktion stattfindet und das angezeigte Volumen proportional zum Reaktionsprodukt ist, ist das Wiederholen des Versuchs wichtig. Es kann sein, dass die Reaktion nicht komplett abgelaufen ist, weshalb sich das abzulesende Volumen beim Wiederholen ändert. Irgendwann fand die Reaktion komplett statt und man hat einen konstanten Wert. Diese Stabilisierung ist in folgender Tabelle ersichtlich. Durchführungen 1 2 3 4 5

CO2 (mL = %) 5 7,1 7,7 8,1 8,1

CO MESSUNG MIT ELEKTROCHEMISCHEN ZELLEN „Testo 325-1“ und „Gaswatch“ Es wurde mit dem Rauchgasanalysator „Testo 325-1“ (Testo GmbH) analysiert. Das Gerät arbeitet mit zwei elektrochemischen Zellen für O2 (Meßbereich 0-21%) und CO (Meßbereich 0-2000ppm). Rauchgas wird mit 200ml/min angesogen und nach einer Equillibrierungszeit von 1 min wird die CO-Konzentration der Probe angezeigt. Die O2-Zelle wurde aus Kostenersparnis nicht erneuert und ist entsprechend verbraucht (Lebenszeit ca. 2 Jahre). Bei dem Gerät „Gaswatch“(RKI Analytical Instruments) handelt es sich ebenfalls um ein Gerät mit zwei elektrochemischen Zellen für O2 und CO. Die Zellen werden nicht bepumpt, sondern analysieren kontinuierlich den sie umgebenden Gasraum. Das Gerät ist als Warngerät zum tragen am Handgelenk ausgelegt, alarmiert mit einem Pfeifton bei >25 ppm CO bzw....