Neft/Su-Emulsiya ilə NOx-in azaldılması
Azot oksidləri (NOx) insan və ətraf mühitin sağlamlığı üçün dərhal təhlükəli olduğu bilinir. Mobil və stasionar dizel və benzin mühərrikləri dünya üzrə NO-ya böyük töhfə verirx emissiyalar. Yanacağın su ilə emulsifikasiyası NO-nu azaltmağın bir yoludurx mühərriklərin emissiyaları. Ultrasəs emulsifikasiyası incə ölçülü yanacaq/su emulsiyaları yaratmaq üçün effektiv vasitədir.
Avtomobil və yük maşınları, təyyarələr, elektrik generatorları, forkliftlər, kondisionerlər və qazanlar böyük miqdarda hissəciklər (PM) və NOx neft məhsullarının yanması ilə. YOXx azot oksidi (NO) və azot dioksidin (NO.) qarışıqlarına aiddir2) eləcə də N2O, YOX3, N2O4 və N2O5. Azot oksidi və azot dioksidi aşağı səviyyəli ozona, dumana qatqı təmin edir ətraf mühit və insanlar üçün təhlükəlidir. Ətraf mühitin tənzimləməsi havanı çirkləndirən emissiyaları həll edir məhdudiyyətlərin sərtləşdirilməsi. Mühərrik emissiyalarına həmçinin kükürd dioksidi (SO2) yanacaqda kükürd birləşmələri nəticəsində. Bu problem hidrodesulfurization və ya azaldılır ultrasəs yardımı ilə desülfürizasiya.
Yanacaq/Su Emulsiyası üzərində işləyir
Son illər bu sahədə xeyli iş görülüb suyun NO-ya təsirix emissiya səviyyələri. Yanma xüsusiyyətləri üçün 1:1-dən 19:1-ə qədər müxtəlif yanacaq:su həcm nisbətləri sınaqdan keçirilmişdir. Əksər hallarda, emulsiyanın sabitləşməsi üçün 1-2 faiz həcmində səthi aktiv maddə əlavə edilmişdir.
Yanma haqqında məlumat
Yanacağın yanması istilik və mexaniki enerji yaradır. Mexanik fraksiya mühərrik və ya elektrik enerjisi istehsalı üçün pistonları və ya turbinləri idarə etmək üçün istifadə edilə bilər. Əksər mühərriklərdə istilik enerjisi istifadə edilmir. Bu, daha aşağı termodinamik səmərəliliyə səbəb olur.
təqribən. NO-nun 90%-ix yanacağın yanma prosesi nəticəsində yaranan NO. NO ilk növbədə atmosfer azotunun oksidləşməsi nəticəsində əmələ gəlir (N2). Yanacağa əlavə edilən su suyun buxarlanması səbəbindən yanma temperaturunu aşağı salır. Yanacaq-su emulsiyasındakı su buxarlananda ətrafdakı yanacaq da buxarlanır. Bu yanacağın səthini artırır. Aşağı temperatur və daha yaxşı yanacağın paylanması a gətirib çıxarır NO-nun aşağı formalaşmasıx.
Ultrasonik emulsiya
Yanacağın yanmasına suyun daxil edilməsi bir çox əsərdə göstərilmişdir NO-nu aşağı salınx emissiyalar. Yanacaq/su emulsiyası yaratmaqla su iki yolla əlavə edilə bilər:
- qeyri-sabit: enjeksiyondan əvvəl yanacağa suyun daxili emulsifikasiyası
- sabitləşdi: Düşən yanacaq alternativi kimi istifadə ediləcək sabit yanacaq/su emulsiyasının istehsalı
Canfield (1999) NO-nu ümumiləşdirirx su və digər əlavələrin istifadəsi ilə azalma:
- stabilləşdirilməmiş emulsiya
- su əlavə edilmiş həcm%: 10-80%
- YOXx azaldılması: 4-60%
- stabilləşdirilmiş emulsiya
- su əlavə edilmiş həcm%: 25-50%
- YOXx azaldılması: 22 - 83%
emulsiya
Bir emulsiya ümumi bir qarışığıdır qarışmayan mayelər (fazalar), məsələn, yağ və su. Emulsiya prosesi zamanı dispers faza (məsələn, su) maye fazaya (məsələn, neft) daxil edilir. tətbiqi ilə yüksək kəsmə, dispers fazanın hissəcik ölçüsü (= damcı ölçüsü) azalır. Hissəcik ölçüsü nə qədər kiçik olsa, yaranan emulsiya bir o qədər sabitdir. Əlavə sabitlik səthi aktiv maddələrin və ya stabilizatorların tətbiqi ilə əldə edilə bilər. Yuxarıdakı qrafikə klikləyin motor yağında 10% suyun ultrasəs emulsifikasiyası üçün nümunə nəticələrini görmək (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Almaniya). Bu araşdırma tərəfindən aparılmışdır Behrend və Şubert (2000).
Ultrasəs
Mayeləri yüksək intensivlikdə səsləyərkən, maye mühitə yayılan səs dalğaları, tezlikdən asılı olaraq, yüksək təzyiq (sıxılma) və aşağı təzyiq (nadir olma) dövrlərinin dəyişməsi ilə nəticələnir. Aşağı təzyiq dövrü zamanı yüksək intensivlikli ultrasəs dalğaları mayedə kiçik vakuum qabarcıqları və ya boşluqlar yaradır. Baloncuklar artıq enerji qəbul edə bilməyəcək bir həcmə çatdıqda, yüksək təzyiq dövrü zamanı şiddətlə çökürlər. Bu fenomen kavitasiya adlanır. Partlayış zamanı yerli olaraq çox yüksək temperaturlara (təxminən 5000K) və təzyiqlərə (təxminən 2000atm) çatılır. Kavitasiya qabarcığının partlaması da 280 m/s sürətə çatan maye axını ilə nəticələnir.
Ultrasəsin yaratdığı sübut edilmişdir çox homojen emulsiyalar yağda su (w/o) və suda neft (o/w) tərəfindən yüksək kavitasiya kəsmə. Ultrasonication parametrləri yaxşı nəzarət kimi, hissəcik ölçüsü və paylanması yaxşı tənzimlənən və təkrarlana bilən. Tipik olaraq, ultrasəs bir axın hüceyrəli reaktorda tətbiq olunur. Buna görə də, emulsiya ola bilər davamlı olaraq in-line edilir. Bu səbəbdən ultrasəsdən stabilləşdirilmiş və stabilləşdirilməmiş emulsiyaların hazırlanması üçün istifadə edilə bilər.
Aşağıdakı cədvəl müxtəlif ultrasəs güc səviyyələri üçün ümumi emal imkanlarını göstərir.
Axın
|
Tələb olunan güc
|
---|---|
100 üçün 400 l/saat
|
1 kVt, məsələn UIP1000hd
|
400 üçün 1600 l/saat
|
4kW, məsələn UIP4000
|
1.5 üçün 6,5 m³/saat
|
16 kVt, məsələn UIP16000
|
10 üçün 40m³/saat
|
96 kVt, məs 6xUIP16000
|
100 üçün 400m³/saat
|
960 kVt, məs 60xUIP16000
|
Ultrasonik qazsızlaşdırma və köpükdən təmizləmə
Ultrasəs də kömək edir hava kabarcıklarının miqdarını azaldır emulsiya qarışığında. Sağdakı şəkil ultrasəslənmənin qabarcıq məzmununa təsirini (5 saniyəlik tərəqqi şəkilləri soldan sağa) göstərir. Baloncuğun tərkibindəki dəyişikliklər inyeksiya müddətində dalğalanmalara səbəb olduğundan, a deqazasiya, deaerasiya və defoaming ultrasəs ilə mühərrikin işini yaxşılaşdırır.
Ultrasonik Proses Avadanlıqları
Hielscher edir yüksək tutumlu ultrasəs cihazlarının aparıcı təchizatçısıdır, dünya üzrə. Hielscher qədər ultrasəs prosessorları edir 16 kVt bir cihaz üçün güc, var bitki ölçüsündə məhdudiyyət yoxdur və ya emal gücü. 16 kVt gücündə bir neçə sistemdən ibarət qruplar böyük həcmdə yanacaq istehsalı üçün istifadə olunur. Yanacağın sənaye emalı çox ultrasəs enerjisinə ehtiyac yoxdur. Faktiki enerji tələbatı dəzgah üstü miqyasda 1 kVt ultrasəs prosessorundan istifadə etməklə müəyyən edilə bilər. Belə dəzgah üstü sınaqların bütün nəticələri ola bilər asanlıqla böyüdü.
Ultrasonikasiya xərcləri
Ultrasonication effektiv emal texnologiyasıdır. Ultrasonik emal xərcləri əsasən investisiyadan irəli gəlir
ultrasəs cihazları, kommunal xərclər və texniki xidmət üçün. Görkəmli enerji səmərəliliyi (bax diaqramHielscher ultrasəs cihazlarının ) kommunal xərclərini azaltmağa kömək edir.
Ədəbiyyat
Behrend, O., Schubert, H. (2000): Ultrasəs ilə emulsiyaya davamlı faza özlülüyünün təsiri, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
Canfield, A., C. (1999): Dizel-su emulsiyasının yanmasının dizel mühərrikinə təsiri NOx Emissiyalar: Florida Universitetinin aspiranturasına təqdim olunan magistr dissertasiyası, 1999.