يُتيح جهاز اختبار محتوى الشمع في الأسفلت البترولي تحليل ثلاث عينات في آنٍ واحد. ويتميز الجهاز بسرعة التبريد، ودقة التحكم العالية، فضلاً عن سهولة التشغيل التي توفر الوقت والجهد. ويُعد هذا الجهاز أداة تحليلية مثالية للاستخدام في قطاعات صناعية متنوعة، مثل البترول، والصناعات الكيميائية، والإنشاءات، وبناء الطرق السريعة.

جهاز اختبار محتوى الشمع في الأسفلت البترولي

الموديل: TD615-2

أولاً: نظرة عامة

يُعد جهاز اختبار محتوى الشمع في الأسفلت البترولي طراز TD615-2 جهازاً أوتوماتيكياً يعمل بنظام التبريد ودرجة الحرارة الثابتة، صُمم خصيصاً لاختبار محتوى الشمع في الأسفلت البترولي، وقد قامت بتطويره شركة "Hebei Tianqi Xingzi Testing Equipment Co., Ltd". يتوافق هذا الجهاز مع المعيار الصناعي لجمهورية الصين الشعبية رقم JTG E20-2011 بعنوان "إجراءات اختبار الأسفلت والخلطات الأسفلتية في هندسة الطرق السريعة" (T0615—2011 "طريقة اختبار محتوى الشمع في الأسفلت البترولي")، كما يستند إلى "طريقة التحليل القياسية لمحتوى الشمع في الأسفلت البترولي" الصادرة عن شركة البترول والكيماويات الصينية (SH/T0425-92 "طريقة اختبار محتوى الشمع في الأسفلت" - طريقة التقطير)، وإلى المعيار الأوروبي EN 12606-1:2015، ومعيار معهد البترول البريطاني IP 459 (الجزء الأول والجزء الثاني).

يعتمد قسم التحكم في درجة الحرارة بالجهاز على وحدة تحكم إلكترونية رقمية عالية الدقة، وسريعة الاستجابة، وسهلة القراءة. أما وحدة التبريد فتتألف من ضاغط مستورد عالي القدرة (750 واط، طراز F22)، قادر على تحقيق تبريد عميق تصل درجته إلى -28 درجة مئوية. وبذلك، يتغلب هذا النظام على أوجه القصور التي شابت الأساليب السابقة القائمة على التبريد باستخدام الثلج الجاف الاصطناعي والعزل عبر قوارير "ديوار"، والتي كانت تؤدي إلى صعوبة في التحكم في درجة الحرارة، ومحدودية في التعامل مع العينات، فضلاً عن مواجهة صعوبات تشغيلية.

II. المعايير الفنية

1. إجمالي القدرة: 1800 واط (قدرة التبريد: 750 واط، قدرة التسخين: 750 واط).

2. سرعة محرك التحريك: 1400 دورة في الدقيقة (rpm).

3. مستشعر درجة الحرارة: CU50 (شاشة LED)، هامش الخطأ < 0.5% ± 1 خانة.

4. وسيط التبريد: F22، متوسط معدل التبريد 0.8 درجة مئوية/دقيقة. الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل: -25 درجة مئوية.

5. شروط التشغيل: جهد التغذية الكهربائية 220 فولت، التردد 50 هرتز، درجة الحرارة المحيطة: درجة حرارة الغرفة، الرطوبة النسبية: أقل من 85%.

6. الأبعاد: 400 × 500 × 600 (وحدة التبريد)

248 × 420 × 420 (غرفة التشغيل)

7. دقة التحكم في درجة الحرارة: ±0.5 درجة مئوية.

ثالثاً: تعليمات التثبيت

1. يجب وضع الجهاز داخل مبنى في نطاق درجة حرارة تتراوح بين -10 درجات مئوية و30 درجة مئوية، وبنسبة رطوبة نسبية لا تتجاوز 80%. كما يُعد توفير تهوية جيدة أمراً ضرورياً.

2. يُرجى توخي الحذر لعدم تعريض الهيكل الخارجي والمكونات الداخلية للصدمات أو التلف أثناء عملية تفريغ الجهاز من عبوته.

3. يُوصى باستخدام قاطع هوائي مزود بخاصية الحماية من التسرب الكهربائي لتشغيل هذا الجهاز؛ ولهذا السبب، لم يتم إدراج قابس طاقة (فيشة) ضمن ملحقات الجهاز المرفقة.

4. يجب وضع الجهاز على سطح مستوٍ، مع التأكد من أن العجلات الأربع الموجودة في قاعدته تلامس الأرض بشكل كامل، لضمان توزيع الحمل بالتساوي.

IV. تعليمات الاستخدام

أضف الإيثانول إلى حوض التبريد، مع التأكد من أن مستوى السائل يقل بمقدار 30 مم على الأقل عن الغطاء العلوي. أدخل المستشعر داخل حوض التبريد. قم بتوصيل الجهاز بمصدر الطاقة، ثم فعّل مفتاح التشغيل الرئيسي، ومفتاح التحكم في درجة الحرارة، ومفتاح التبريد بالتتابع. ملاحظة: تجنب تشغيل جميع المفاتيح في آنٍ واحد؛ وذلك لتفادي حدوث تيار بدء تشغيل مفرط ناتج عن الحمل الحثي، مما قد يؤدي إلى احتراق المصهر (الفيوز). بعد إتمام تشغيل جميع المفاتيح بالتتابع (حيث يشير الضغط على الجزء السفلي من المفتاح إلى حالة "التشغيل"، بينما يشير الضغط على الجزء السفلي منه مجدداً إلى حالة "الإيقاف")، ستبدأ وظائف التحريك والتبريد في العمل، كما سيضيء مؤشر التشغيل. يُشير مؤشر التسخين إلى سريان التيار الكهربائي عبر طرفي عنصر التسخين؛ حيث يضيء هذا المؤشر بمجرد أن يُصدر جهاز التحكم في درجة الحرارة إشارة التحكم اللازمة. وبمجرد انخفاض درجة الحرارة لتصل إلى المستوى المحدد، تابع العمل وفقاً للإجراءات القياسية المتبعة.

1. صب الكحول الصناعي في حوض التبريد، مع التأكد من أن مستوى السائل يبتعد مسافة 30 مم عن الغطاء العلوي. قم بتشغيل مفتاح الطاقة (ملاحظة: يجب تأريض مصدر طاقة الجهاز وفقاً للمعايير الوطنية)، واضبط درجة الحرارة المطلوبة (-20 درجة مئوية) على وحدة التحكم الرقمية في درجة الحرارة.

2. أضف 50 غراماً من العينة إلى قارورة التحلل الحراري، مع وزنها بدقة تصل إلى أقرب 0.1 غرام (أي القيمة الرمزية mb). أحكم إغلاق قارورة التقطير بإحكام باستخدام سدادة فلينية. استخدم قارورة مخروطية سعتها 150 مل ذات كتلة معلومة لتكون بمثابة قارورة الاستقبال، واغمرها في كأس زجاجي يحتوي على ثلج مجروش. قم بإحداث ثقب صغير في سدادة قارورة الاستقبال للسماح للغازات غير القابلة للتكثف بالخروج.

3. قم بالتسخين المباشر باستخدام شعلة غازية، مع الحرص على أن يحيط اللهب بالدورق. اضبط درجة حرارة اللهب. ينبغي أن تبدأ عملية التقطير في غضون 5 إلى 8 دقائق، لتستمر بمعدل قطرتين في الدقيقة حتى اكتمالها. بعد ذلك، قم بتسخين الدورق حتى يتوهج باللون الأحمر في غضون دقيقة واحدة. يجب أن تكتمل عملية التقطير بالكامل في غضون 25 دقيقة من البداية إلى النهاية. وعقب انتهاء التقطير، يجب ألا ينساب أي ناتج تقطير متبقٍ في الذراع الجانبية إلى دورق الاستقبال.

4. أخرج الدورق المخروطي المحتوي على الزيت المُقطَّر من حمام الماء المثلج، وجففه تماماً، ثم اتركه ليبرد في درجة حرارة الغرفة. قم بوزنه بدقة تبلغ 0.05 غرام (أي ما يمثل القيمة m1 في المعادلة).

5. لضمان امتزاج الزيت بشكل تام، قم بإغلاق الدورق المخروطي المحتوي على الزيت المُقطَّر، وسخّنه بدرجة حرارة مناسبة، ثم رُجّه جيداً. بعد ذلك، اسكب الزيت المُقطَّر المُذاب في دورق مخروطي آخر ذي كتلة معلومة. زِن مقداراً يتراوح بين 1 و3 غرامات من الزيت المُقطَّر المخصص لعملية إزالة الشمع، مع مراعاة دقة الوزن حتى 1 ملليغرام (أي ما يمثل القيمة m2 في المعادلة).

6. قُم بتجميع وحدة الترشيح المبردة وضعها داخل حمام تبريد. وصّل دورق الشفط بمضخة التفريغ باستخدام أنبوب مطاطي (لاتكس). أضف 10 ملليلتراً من ثنائي إيثيل الإيثر إلى دورق مخروطي سعة 100 ملليتر يحتوي على عينة الزيت. وبعد تمام ذوبان العينة، انقل المحلول إلى أسطوانة تبريد العينات. اغسل الدورق المخروطي مرتين باستخدام 15 ملليلتراً من ثنائي إيثيل الإيثر في كل مرة. ثم، أضف 25 ملليلتراً من الإيثانول وامزجه مع محلول الإيثر والزيت المُقطَّر. ابدأ احتساب الوقت فور إضافة الإيثانول، واستمر في التبريد لمدة ساعة واحدة لإتاحة الفرصة للشمع كي يتبلور ويترسب بشكل كامل.

7. قم بتحضير خليط بحجم 50 مل من الإيثانول وثنائي إيثيل الإيثر (بنسبة 1:1)، واسكبه في أنبوب اختبار.

8. بعد أن يتبلور الشمع ويترسب بالكامل، قم بإزالة المكبس واترك الخليط ليترشح تلقائياً لمدة 30 دقيقة. ثم قم بتشغيل جهاز الترشيح، مع الحفاظ على معدل ترشيح يبلغ قطرة واحدة تقريباً في الثانية. وعندما يوشك الراشح الموجود فوق طبقة الشمع على النضوب تماماً، أضف 30 مل من خليط الإيثر والإيثانول (بنسبة 1:1) المُبرَّد مسبقاً (-20 درجة مئوية)؛ وذلك لغسل طبقة الشمع، والمكبس، والجدار الداخلي لأسطوانة تبريد العينة، بهدف إزالة المذيب عن الشمع.

9. أخرج جهاز تبريد وترشيح العينة من الحمام البارد، ثم أزل دورق الشفط واسكب المحلول في زجاجة استعادة. أعد تجميع جهاز التبريد والترشيح مع دورق الشفط، مستخدماً دورق شفط مخروطي أحادي الفوهة. قم بإذابة الشمع في الإيثر البترولي مرتين، مستخدماً 30 مل من الإيثر البترولي المُسخَّن مسبقاً (عند درجة حرارة 50-60 درجة مئوية) في كل مرة (بإجمالي 35 مل لكل عملية غسيل). وباشر فوراً بعملية الترشيح بالشفط حتى يتوقف تقاطر السائل تماماً.

10. اسكب محلول الشمع من دورق الشفط إلى دورق مخروطي ذي كتلة معلومة (محددة بدقة تصل إلى المليغرام). اغسل الدورق المخروطي ثلاث مرات باستخدام الإيثر البترولي بدرجة حرارة الغرفة، مع إضافة 10-15 مل من سائل الغسيل إلى محلول الشمع الموجود داخل الدورق في كل مرة.

11. ضع الدورق المخروطي المحتوي على محلول الشمع فوق مصدر حراري مناسب لإجراء عملية التقطير، وذلك لإزالة إيثر البترول. ثم ضعه في فرن تجفيف بالتفريغ لمدة ساعة واحدة. وتكون شروط التجفيف كما يلي: درجة الحرارة 105 ± 5 درجات مئوية، والضغط المتبقي 21-35 كيلوباسكال. بعد ذلك، ضع قارورة استعادة الشمع داخل مجفف (Desiccator) لتبرد لمدة ساعة واحدة، ثم قم بوزنها بدقة تصل إلى 0.1 ملغ (أي قيمة الرمز mw).

12. بعد الانتهاء من الاختبار بالكامل، قم بإيقاف تشغيل جميع مفاتيح الطاقة.

خامساً: معايرة المنتج

يجب معايرة هذا المنتج واعتماده من قِبَل وحدة اختبار مؤهلة وطنياً قبل استخدامه. وتتمثل طريقة المعايرة فيما يلي:

1. يجب أن يكون القائم بالمعايرة مؤهلاً.

2. ينبغي إجراء المعايرة في ظل ظروف درجة حرارة ثابتة.

3. يجب استخدام 3 إلى 5 موازين حرارة معيارية (أو أكثر) أثناء عملية المعايرة.

4. قم بإدخال موازين الحرارة المعيارية في مواقع تمثيلية داخل خزان المياه (ملاحظة: تجنب وضعها بالقرب الشديد من المبخر ذي الأنبوب النحاسي).

5. اقرأ قيمة درجة الحرارة من كل مقياس حرارة قياسي، واحسب المتوسط.

6. اضغط مع الاستمرار على زر SET لمدة 5 ثوانٍ. ثم حرر الزر عندما تعرض نافذة عرض درجة الحرارة الرمز "AL1". بعد ذلك، اضغط على زر SET مرة أخرى للدخول إلى واجهة LCK. ستكون القيمة المعروضة إما 1 (لقفل المعاملات التي تقع خارج نطاق القيمة المحددة) أو 2 (لقفل جميع المعاملات). قم بتغيير هذه القيمة إلى 0 (تُعد هذه القيمة معاملًا داخليًا قابلًا للتعديل). ثم اضغط على زر SET مرة أخرى للدخول إلى واجهة Pb (واجهة معامل تصحيح درجة الحرارة). قم بضبط درجة الحرارة المعروضة على وحدة التحكم في درجة الحرارة لتتطابق مع متوسط قراءات موازين الحرارة المعيارية. فإذا كان متوسط قراءات موازين الحرارة المعيارية أعلى بمقدار 1.5 درجة من درجة الحرارة المعروضة على وحدة التحكم، قم بطرح 1.5 درجة من القيمة الأصلية في واجهة "SC"، والعكس صحيح. يتم الضبط بدقة تصل إلى 0.1 درجة مئوية.

7. بعد إتمام عملية الضبط، اضغط مع الاستمرار على زر SET للعودة. تحقق مما إذا كانت درجة الحرارة المعروضة على وحدة التحكم في درجة الحرارة مطابقة للقيمة المتوسطة التي يُظهرها مقياس الحرارة المعياري. وفي حال استمرار وجود خطأ، واصل إجراء التعديلات وفقاً للإجراء المذكور أعلاه حتى يتم التطابق.

VI. الاحتياطات

1. يُحظر منعاً باتاً التدخين وإشعال النيران المكشوفة داخل غرفة العمل أثناء إجراء الاختبار.

2. بعد الانتهاء من الاختبار، يجب إزالة كافة بقايا الكحول من غرفة العمل الخاصة بمولد محتوى الشمع.

3. في حال عدم استخدام الجهاز لفترة زمنية طويلة، ينبغي إجراء تشغيل تجريبي له كل شهرين، مع الاحتفاظ بسجل لهذا التشغيل التجريبي.

4. قبل البدء في استخدام الجهاز، تأكد من سلامة توصيل التأريض (Grounding) الخاص به.

5. أثناء تشغيل مولد محتوى الشمع، يجب ألا تقل المسافة الفاصلة بين الجهة الخلفية للمولد والجدار عن 50 سنتيمتراً.