الموجات فوق الصوتية عالية القدرة لمستحلبات الماء في الديزل

يتوسع استخدام مستحلبات الماء في الوقود بسرعة نتيجة تشديد اللوائح البيئية واشتداد المنافسة في سوق النقل. تتيح تقنية الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية استخدام الوقود، مثل الوقود الثقيل أو الديزل، بكفاءة أكبر من خلال خلط الماء بالوقود الأساسي. توفر مستحلبات الماء والوقود المحضرة بالموجات فوق الصوتية احتراقًا أكثر اكتمالًا واستهلاكًا أكثر اقتصادية للوقود، مع انبعاثات أقل أثناء احتراقه!

مستحلب الماء في الوقود

يولد احتراق الوقود غازات خطرة، مثل nitrous oxides (NOx)، والهيدروكربونات (HC)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وثاني أكسيد الكربون (CO2)، بالإضافة إلى الجسيمات العالقة (PM) والسخام والدخان، وهي مواد ضارة بصحة الإنسان والبيئة. يمكن خفض انبعاثات هذه الملوثات بدرجة كبيرة بإضافة الماء إلى الوقود.
يمكن أن تؤدي إضافة الماء بنسبة 5 – 25% إلى الوقود، مثل زيت الوقود الثقيل أو الديزل، إلى خفض انبعاثات الملوثات الخطرة بدرجة كبيرة جدًا. يخفض الماء المحقون درجة حرارة الاحتراق الأديباتي الموضعية. وقد أثبتت الدراسات أن ذلك يمكن أن يخفض انبعاثات NOx بنسبة تصل إلى 40%، وانبعاثات CO2 بنسبة 5% – 15%، والجسيمات العالقة PM بنسبة تصل إلى 90%. ويمكن التخلص تمامًا من الدخان الأسود الناتج عن احتراق الديزل، إذ إن الوقود يحترق بالكامل.
وفي الوقت نفسه، فإن استهلاك الوقود يمكن خفضه بنسبة تقارب 5%. احمِ البيئة ووفر الوقود!
تشمل أنواع الوقود القابلة للاستحلاب الهيدروكربونات السائلة، والنفط الخام، والوقود الثقيل (HFO)، والنفثا، والكيروسين، والديزل، وزيوت التدفئة، والديزل الحيوي، والزيوت النباتية.

الفوائد البيئية والاقتصادية:

• انبعاثات أقل من NOx
• انبعاثات أقل من السخام
• استهلاك أقل للوقود
• احتراق أكثر اكتمالًا
• درجات حرارة قصوى أقل للاحتراق
• تراكم أقل للرواسب في الغلاية

التذرية الأولية والثانوية في لهب رذاذ الوقود المستحلب.

مستحلبات الماء في الوقود بالموجات فوق الصوتية

تُعد الموجات فوق الصوتية عالية القدرة تقنية معروفة ومثبتة لإنتاج مستحلبات دقيقة ذات قطرات ضمن نطاقي الميكرون والنانو. تعتمد تقنية الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية على قوى القص الناتجة عن التجويف. وبفعل التجويف بالموجات فوق الصوتية، تُصغَّر قطرات الماء والوقود إلى أحجام نانوية وتُمزج معًا لإنتاج مستحلب دقيق (نانوي / مصغر). وللاستحلاب بالموجات فوق الصوتية ضمن خط الإنتاج، يمكن ضبط تياري الوقود والماء المنفصلين بدقة لضمان ثبات نسبة الماء إلى الوقود.
يمكن تركيب المجانسات بالموجات فوق الصوتية مباشرة قبل مضخة الحقن، بحيث يُحقن مستحلب الماء والوقود المتجانس فورًا في المحرك ويُستغنى عن تخزين مستحلب الوقود. عند حقن مستحلب الماء والوقود في غرفة الاحتراق، تتبخر قطرات الماء بسرعة بفعل درجات الحرارة المرتفعة، لأن درجة غليان الماء أقل بكثير من درجة غليان الوقود. أثناء عملية التبخر، تنفجر قطرات الماء على نحو يشبه الانفجارات الدقيقة وتفتت الوقود إلى قطرات أصغر. وبذلك يُذرَّى مستحلب الماء والوقود في غرفة الاحتراق، فيتحسن امتزاج الوقود والهواء فيها ويمكن أن يحترق الوقود بالكامل. توفر القطرات الصغيرة جدًا مساحة سطحية كبيرة جدًا للجسيمات، مما ينتج سطحًا بينيًا واسعًا بين الماء والزيت ذا توتر بيني منخفض، وهو ما يعزز التذرية أكثر. يؤدي ذلك إلى زيادة كفاءة الاحتراق، وينتج عنه في النهاية انخفاض كبير في تكاليف الوقود يتجاوز تكاليف الاستحلاب.
تقنية المزج بالموجات فوق الصوتية عملية تُجرى ضمن خط الإنتاج، ويمكن إضافتها بسهولة إلى المحركات الحالية. ولا يتطلب المحرك نفسه أي تعديلات.

مجموعة Hielscher UIP6000hdT تتكون من أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية بعدد يصل إلى 12x. يتيح هذا الترتيب تكوين نظام قوي للمعالجة بالموجات فوق الصوتية ضمن خط الإنتاج بقدرة 72kW للمعالجة عالية الأداء ضمن خط الإنتاج.

تقنية الاستحلاب المدفوعة بالموجات فوق الصوتية

تعتمد تقنية الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية على التجويف والخلط بقوى قص عالية. تُقرن موجات فوق صوتية عالية الشدة بالوسط السائل (خليط الوقود والماء)، فتُنتج قطرات بأحجام ضمن النطاق النانوي، وتتيح إنتاج مستحلبات ثنائية الطور من الماء في الزيت ومستحلبات ثلاثية الطور من الزيت في الماء في الزيت.

التركيب في:

• CHP – وحدات التوليد المشترك للحرارة والكهرباء
• مولدات الديزل
• محطات توليد الكهرباء
• السفن البحرية
• قاطرات الديزل
• قابلة للإضافة إلى جميع محركات الديزل الحالية
• تقنية على متن السفن: صلاحية للعمل في الظروف البحرية

ينتج الاستحلاب النانوي بالموجات فوق الصوتية مستحلبات مستقرة

معدات موجات فوق صوتية للخدمة الشاقة

توفر Hielscher معدات صناعية بالموجات فوق الصوتية للخدمة الشاقة، قادرة على التعامل مع تدفقات وقود مرتفعة – حتى عند اللزوجة العالية. صُممت مجانسات Hielscher بالموجات فوق الصوتية للتشغيل على مدار 24/7 في الظروف القاسية. أنظمتنا سهلة الاستخدام للمشغل وصغيرة الحجم، ولا تحتوي على أي أجزاء متحركة، ويسهل تركيبها وتشغيلها، ولا تتطلب سوى قدر ضئيل جدًا من الصيانة.
يمكن التحكم بأمان في إنتاج الوقود المستحلب بالموجات فوق الصوتية من خلال التحكم عبر المتصفح، بينما يتيح تيارا التغذية المنفصلان للماء والوقود ضبط الجرعات بدقة لتحقيق نسبة الماء إلى الوقود المطلوبة، وتنظيم / تعديل خليط الوقود أثناء التشغيل وفقًا للحمل / السرعة الحاليين للمحرك.

التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صنع في ألمانيا

تشتهر أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بأعلى معايير الجودة والتصميم. وتتيح متانتها وسهولة تشغيلها دمج أجهزتنا بسلاسة في المنشآت الصناعية. وتتعامل أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات ذات المتطلبات الصعبة.

Hielscher Ultrasonics شركة حاصلة على شهادة ISO، وتولي اهتمامًا خاصًا بأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. وبالطبع، تتوافق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher مع CE وتلبي متطلبات UL وCSA وRoHs.

إنتاج الوقود المستحلب بالموجات فوق الصوتية على متن السفن البحرية

المؤلفات / المراجع

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.