-Reducción de NOx por aceite / agua-emulsificación

Los óxidos de nitrógeno (NO_x) Son conocidos por ser un peligro inmediato para la salud humana y el medio ambiente. Móviles y estacionarios diesel y de gasolina están contribuyendo en gran medida a todo el mundo NO_x las emisiones. La emulsificación de combustible con el agua es una forma de reducir las emisiones de NO_x de las emisiones de los motores. La emulsificación por ultrasonido es un medio eficaz para la generación de combustible de tamaño fino / emulsiones agua-.

Automóviles y camiones, aviones, generadores eléctricos, carretillas elevadoras, las unidades de aire acondicionado y calderas de generación de grandes cantidades de partículas (PM) y el NO_x por la combustión de productos derivados del petróleo. NO_x se refiere a las mezclas de óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO₂), Así como N₂O, NO₃, N₂O₄ y N₂O₅. El óxido nítrico y dióxido de nitrógeno contribuir a la capa de ozono de bajo nivel, el smog y son peligrosos para el medio ambiente y los seres humanos. La reglamentación ambiental se refiere a la emisiones de contaminantes atmosféricos por reforzar los límites de. Emisiones del motor también incluyen el dióxido de azufre (SO₂) Como consecuencia de los compuestos de azufre en el combustible. Este problema se reduce a la hidrodesulfuración o asistida por ultrasonidos de desulfuración.

Running on de combustible y agua en emulsión

En los últimos años, el trabajo se ha hecho mucho en el influencia del agua en NO_x los niveles de emisión. Varios de combustible: el agua relaciones volumétrica de 1:1 para 19:1 se han probado las propiedades de combustión. En la mayoría de los casos, 1 a 2 por ciento del volumen de surfactante se añadió para la estabilización de la emulsión.

Antecedentes de la combustión

La combustión de combustible genera energía térmica y mecánica. La fracción mecánicos pueden ser utilizados para conducir los pistones o turbinas para la propulsión o de generación de electricidad. En la mayoría de los motores, la energía térmica no se usa. Esto resulta en una menor eficiencia termodinámica.

Aprox. El 90% del NO_x resultantes del proceso de la combustión de combustibles es NO. El NO es principalmente formadas por la oxidación del nitrógeno atmosférico (N₂). Agua añadida al combustible reduce la temperatura de combustión debido a la evaporación del agua. Cuando el agua en el combustible se evapora emulsión de agua, el combustible se evapora alrededor, también. Esto aumenta la superficie del combustible. La temperatura más baja y la mejor distribución de combustible están conduciendo a un menor formación de NO_x.

Ultrasonidos Emulsificación

La introducción de agua en la combustión del carburante se ha demostrado en muchas obras de reducir el NO_x las emisiones de. El agua puede ser añadido mediante la formación de un combustible o emulsión de agua en dos formas:

• estabilizada: de emulsificación línea de agua en el combustible antes de la inyección
• estabilizado: fabricación de un combustible estable o emulsión de agua que se utilizará como una gota en combustible alternativo

Canfield (1999) resume el NO_x reducción de la utilización del agua y otros aditivos:

• emulsión estabilizada
  • agua añadida% en volumen: 10 a 80%
  • NO_x reducción por: 4 a 60%
• emulsión estabilizada
  • de agua añadida% en volumen: 25 a 50%
  • NO_x reducción por: 22 a 83%

Emulsión

Una emulsión es una mezcla de lo general líquidos inmiscibles (fases), como el aceite y el agua. Durante el proceso de emulsificación, la fase dispersa (por ejemplo agua) se introduce en la fase líquida (aceite, por ejemplo). Mediante la aplicación de de corte de alta, Se reduce el tamaño de las partículas (= tamaño de la gota) de la fase dispersa. Cuanto menor sea el tamaño de las partículas, más estable es la emulsión generada. Estabilidad adicional se puede lograr mediante la introducción de los tensioactivos o estabilizadores. Haga clic en el gráfico anterior para ver los resultados de la muestra para la emulsificación por ultrasonido de 10% de agua en el aceite de motor (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburgo, Alemania). Este estudio fue realizado por Behrend y Schubert (2000).

Ultrasonido

Cuando los líquidos sonicando a intensidades altas, las ondas sonoras que se propagan en el resultado de líquido en los medios de comunicación alterna de alta presión (compresión) y de baja presión (rarefacción) ciclos, con tasas en función de la frecuencia. Durante el ciclo de baja presión, las ondas de ultrasonidos de alta intensidad de crear pequeñas burbujas de vacío o de huecos en el líquido. Cuando las burbujas de alcanzar un volumen en el que ya no pueden absorber la energía, se colapsan violentamente durante un ciclo de alta presión. Este fenómeno se denomina cavitación. Durante la implosión de temperaturas muy elevadas (aprox. 5.000 K) y presiones (aprox. 2.000 atm) se alcanzan a nivel local. La implosión de la burbuja de cavitación también los resultados en forma de chorros de líquido de hasta 280m / s de velocidad.

El ultrasonido se ha demostrado generar emulsiones muy homogénea de agua en aceite (W / O) y el aceite en agua (O / W) por el cavitacional de corte de alta. Como los parámetros de ultrasonidos son muy controlables, el tamaño de las partículas y la distribución está bien ajustable y repetible. Típicamente, el ultrasonido se aplica en un reactor de flujo de la célula. Por lo tanto, la emulsión puede ser realizarse de forma continua en línea de. Por esta razón, ultrasonidos pueden utilizarse para la fabricación de emulsiones estabilizadas y estabilizada.

La siguiente tabla muestra las capacidades de procesamiento general de diversos niveles de potencia de ultrasonidos.

Ultrasonidos desgasificación y antiespumante

El ultrasonido es también ayudar a reducir la cantidad de burbujas de aire en la mezcla de emulsión. La foto de la derecha muestra el efecto (5sec. imágenes de progreso, de izquierda a derecha) de ultrasonidos en el contenido de la burbuja. Como las variaciones en la causa de las fluctuaciones de los contenidos de burbuja en el tiempo de inyección, un desgasificación, desgasificación y antiespumante por ultrasonidos mejora el rendimiento del motor.

Equipos de Proceso de ultrasonidos

Hielscher es el proveedor líder de dispositivos de ultrasonidos de alta capacidad, Todo el mundo. Como Hielscher hace procesadores ultrasónicos de hasta 16kW potencia por solo dispositivo, No hay no hay límite en el tamaño de planta o la capacidad de procesamiento. Las agrupaciones de varios 16kW sistemas están siendo utilizados para la fabricación de grandes volúmenes de abandono en los combustibles. Procesamiento de combustible industrial no necesita mucho la energía de ultrasonidos. El requisito real de energía puede ser determinado utilizando un procesador de 1 kW de ultrasonido en escala de banco superior. Todos los resultados de tales ensayos de banco superior se puede ampliarse fácilmente.

Los costos de ultrasonidos

Ultrasonidos es una tecnología de procesamiento de efectivo. Los costes de transformación de ultrasonidos resultado principalmente de la inversión para los dispositivos de ultrasonidos, costos de servicios y mantenimiento. El destacado la eficiencia energética (véase tabla) De los dispositivos de ultrasonidos Hielscher ayuda a reducir los costos de servicios.

Literatura

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influencia de la viscosidad de fase continua en la emulsificación por ultrasonido, en: Ultrasonidos Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Efectos de Diesel-emulsión agua en la combustión del motor diesel NO_x Las emisiones, en: Tesis de Maestría presentada a la Escuela de Postgrado de la Universidad de Florida, 1999.

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