Emisyon Belirsizlik
İçindekiler
1.Giriş
Emisyonda toz örneklemesi yapılırken toz partikülleri izokinetik olarak filtre üzerinde tutulmaktadır. Fakat bu toz partiküllerinin tamamı filtre üzerinde toplanmaz. Toz partiküllerinin bir kısmı filtreden önceki numune alma hattında kalmaktadır. Bu alanda kalan toz partiküllerini tartım hesabına katmak için filtreden sonraki kısım durulama çözeltisiyle yıkanarak geri kazanılır.
Belirsizlik bütçesi hesaplarında yapılan bu geri yıkama işleminden kaynaklanan belirsizliğinde katılması gerekmektedir. Bu belirsizliğin hesaplanması MID EN 13284-1 ‘in 7.5 maddesinde CEN/TC 264 N 331 dokümanına göre yapılması gerektiğinden bahsetmektedir.
2. Çalışma Programının Tanımı
CEN/TC 264 N 331 dokümanında özellikle düşük toz konsantrasyonlarında toz örnekleme ekipmanlarının durulanmasından elde edilen etkinin ihmal edilmemesi gerektiği anlaşılmıştır. Bu nedenle, toz örnekleme ekipmanlarının durulanması ve durulama çözeltisindeki toz miktarı belirlenmelidir. Bu bağlamda 21-22 Kasım 1996 tarihlerinde komite toplanarak bu testlerin yapılarak bir doküman hazırlanmasını kararlaştırmıştır.
Durulama işleminde kullanılan çözelti aseton/su karışımı olduğundan buharlaşma sıcaklığı 95 ile 105 oC belirlenmiş ve çalışmalar bu sıcaklıklar üzerinden gerçekleşmiştir. Yapılan testler tamamen tozsuz ortamda ve tartımı bilinen tozlar ile 3 tekrarlı olarak gerçekleştirilmiştir.
3. Durulama Kaplarının Optimum Ağırlığının ve Hacminin Belirlenmesi
Yapılan çalışmalar sonucunda durulama kaplarının hacminin en az 200 ml hacimde olacak şekilde seçilmesini ve bu kapların tartımında kullanılacak terazilerin en az 0,01 mg çözünürlükte olmasını tavsiye etmektedir. Yapılan çalışmada kullanılan cam kapların hacimlerine göre ağırlıkları aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Tablo : Farklı Hacimlerdeki Cam Kapların Ağırlıkları
| Hacim (ml) | Ağırlık (g) |
| 25 | 20 |
| 50 | 35 |
| 100 | 95 |
| 250 | 115 |
Yapılan çalışmada cam kaplar dışında yüksek ısıya dayanıklı plastik kaplar kullanılmıştır fakat bu kapların sabit tartıma getirilemediğinden bu kapların kullanılması tavsiye edilmemektedir.
4. Tartım Düzeltmesi
Bu prosedürde, son tartım ve ilk tartım esnasında kullanılan referans ağırlığın(referans kap) farkı ölçüm sonucundan çıkarılarak ilgili düzeltme yapılır(kb). Bu prosedürde hesaplamalar yapılırken bazı kısıtlamalar söz konusudur. Bu nedenle ölçümde kullanılan cam kapların ağırlık farklarının 2 gramı geçmemesi gerekmektedir.
Burada ;
Gr1a : Referans kabın ilk tartım ağırlığı
Gr2a : Referans kabın son tartım ağırlığı
Gr : Referans kabın gerçek ağırlığı (üreticinin beyan ettiği)
Vr : Referans kabın hacmi
ρa1 : İlk tartım sırasındaki hava yoğunluğu
ρa2 : Son tartım sırasındaki hava yoğunluğu
Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) şartlarında (deniz seviyesinde, +15 °C sıcaklıkta ve 1013,25 mb atmosfer basıncında) havanın yoğunluğu 1,225 kg/m³ ‘tür. Deniz seviyesinden yükseldikçe hem atmosfer basıncı hem de havanın yoğunluğu azalır
Yukarıdaki hesaplama ile kb düzeltme sayısı hesaplanır. Hesaplanan bu değer durulamadan gelen toz miktarının hesaplanmasında çıkan sonuçtan çıkartılır.
Hava yoğunluğu, tartım odasının basıncı, sıcaklığı ve bağıl nemini kullanılarak hesaplanır.
ρa : Havanın yoğunluğu(kg/m3)
pb: Barometrik basınç (mbar)
ø : Bağıl nem (%)
t : Sıcaklık (°C )
5. Geri Yıkamadan Gelen Belirsizliğin Hesaplanması
5.1 Aseton Kalıntısı
Yapılan çalışmada buharlaştırma esnasında durulama kabında kalan aseton kalıntısı özelikle düşük toz konsantrasyonuna sahip bacalarda sonucu etkileyebilecek düzeyde olduğu görülmüştür. Aşağıdaki tabloda çeşitli aseton üreticilerinin analiz özellikleri yer almaktadır.
Yukarıdaki tabloyu açıklarsak kullandığınız asetonun MSDS bilgilerinde %0,0002 lik bir kalıntı olduğu yazıyorsa ve 50 ml aseton kullanılmış ise belirsizlik değeri;
50×(1,6 mg/l)/1000=0,008 mg lık bir aseton kalıntısı olacaktır. Belirsizlik bütçesinde bu değeri ikiye bölerek kullanabiliriz. (0,004 mg)
5.2 Referans Kap Düzeltmesinden Gelen Belirsizlik
Yukarıdaki formülde;
Gm1a : İlk tartım sırasında durulama kabının ağırlığı
Gm2a : Son tartım sırasında durulama kabının ağırlığı
Gm1 : İlk tartım sırasında durulama kabının gerçek ağırlığı
Gm2 : Son tartım sırasında durulama kabının gerçek ağırlığı
Vm : Durulama kabının hacmi
Görünen farkların gerçek farka eşit olabilmesi için referans kap düzeltme işlemininde yapılması gerekmektedir. (kb) Bu düzeltme değeri pozitif yada negatif olabilir.
Referans kap kullanımı ile ilgili bazı kısıtlamalar mevcuttur. Formülü bu kısıtlamalara göre tekrar düzenlersek;
Bu sistematik hata, tartı öncesi ve tartım sırasında karşılaşılan hava yoğunluk farkına bağlıdır. Bu farkın yapılan çalışmalarda 0,06 kg/m3’lük bir fark olduğu görülmüştür. Tartım sonucundaki maksimum 0,05 mg ‘lık sistematik hata kabul edilirse izin verilen hacim farkı şu şekilde hesaplanabilir:
Kullanılan durulama kaplarının yoğunluğu aynı olduğu varsayıldığında, izin verilen maksimum ağırlık aşağıdaki gibi hesaplanır;
Kullanılan kaplar arasındaki ağırlık farkının 1,85 g geçmemesi gerekmektedir.Eğer ölçümlerde farklı üreticilerin cam kapları kullanılacak ise pratikte bu yaklaşım yanlış olacaktır.
Durulamada kullanılan kaplar genellikle 20 g ağırlığında ve yoğunluğu 2,23 g/cm3’tür. Bu değerler kullanılarak hacimdeki değişlikler hesaplanır.
Yukarıda yapılan hesaplamalarda hacim farkı 0,114 ile 0,833 cm3 dışında bir hacim değeri çıkarsa sistematik hata 0,05 mg üstüne çıkacaktır.
Yukarıdaki formülde kap ağırlığı Gm1a 20 gr, yoğunluk ρc 2,23 gr/cm3, hava yoğunluk farkı (ρa2-ρa1) 0,06 g/cm3 olarak ΔE değerini hesapladığımızda ΔE 0,04 mg çıkacaktır.
Özetle belirsizlik bütçesi hesabımızda geri yıkamadan gelen belirsizlik faktörleri;
- Aseton kalıntısından Uaseton =0,004 mg
- Referans Kap Düzeltmesinden Gelen Belirsizlik Ur : 0,04 mg
Emisyonda diğer belirsizlik kaynaklarını sayarsak;
- Tartım Belirsizliği (filtre,geri kazanım,tartım,terazi kalibrasyon,cihaz çözünürlüğü)
- Basınç Belirsizliği
- Sızdırmazlık (Kaçak) Testi Belirsizliği
- Hacim Belirsizliği
- Sıcaklık Belirsizliği
- Şahit(Tanık) Belirsizliği
- Oksijen Belirsizliği
- Nem Belirsizliği
