Dizeldə su emulsiyalarının yanması üçün ultrasəs emulsiyaları

Dizel yanacağı ilə işləyən elektrik generatorları, gəmi mühərrikləri və dəmir yolu mühərrikləri dizeldə su emulsiyalarından istifadə edildikdə daha səmərəli işləyə bilər. Su-dizel emulsiya yanacaqları yanacaq sərfiyyatını azaldır, yanma temperaturunu aşağı salır, daha təmiz yanır və NOx və his kimi emissiyaları azaldır. Ultrasəslə emulsiyalaşdırma yüksək keyfiyyətli dizeldə su yanacaqlarının istehsalı üçün etibarlı, sadə və effektiv üsuldur.

Dizeldə suyun ultrasəslə emulsiyalaşdırılması

Dizeldə su emulsiyaları (WiDE; W/D emulsiya yanacağı) tərkibində 15%-ə qədər su olan modifikasiya edilmiş alternativ dizel yanacağıdır. Akvayanacaq kimi də tanınan su-dizel emulsiyalarında su damcıları ultrasəslə fasiləsiz dizel fazasında emulsiyalaşdırılır. Mayelərin intensiv ultrasəs emalı akustik kavitasiya yaradır. Kavitasiya nəticəsində yaranan kəsilmə qüvvələri damcıları parçalayır və adi şəraitdə bir-biri ilə qarışmayan su və dizel fazalarından homogen emulsiya əmələ gətirir.

Dizeldə su emulsiyası

WiDE (W/D emulsiyası) təbii olaraq bir-biri ilə qarışmayan mayelərin – dizeldə (fasiləsiz/xarici faza) su damcılarının (dispers/daxili faza) qarışığı kimi müəyyən edilir. Emulsiyanın sabitliyini yaxşılaşdırmaq və qarışdırma üçün tələb olunan enerjini azaltmaq məqsədilə aşağı konsentrasiyalarda emulsiyalaşdırıcı maddə əlavə olunur.

İkifazalı emulsiya

İkifazalı emulsiya heç bir səthi aktiv maddədən istifadə etmədən suyun dizeldə qarışığını ifadə edir. İkifazalı WiDE üçün su və dizel veriliş axınları mühərrikə daxil olmazdan dərhal əvvəl ultrasəslə emulsiyalaşdırılır. Ultrasəslə hazırlanmış ikifazalı dizeldə su emulsiyası ultrasəs axın kameralı reaktordan birbaşa yanma mühərrikinə ötürülür. Səthi aktiv maddə olmadıqda emulsiya saxlanmaq üçün deyil, birbaşa yandırılmaq üçün hazırlanır.

Su-dizel emulsiya yanacağı üzrə konkret tədqiqat

Təcrübə qurğusu

Ithnin və həmmüəllifləri (2018) dizeldə su emulsiya yanacağının (WiDE) birsilindrli, birbaşa püskürtməli dizel mühərrikinə təsirini tədqiq etmişlər. Su və dizel ayrı qurğularda saxlanılmış və oradan qarışdırma sisteminə kəmiyyət baxımından ötürülmüşdür. Qarışdırma sistemi yüksək kəsilməli qarışdırıcı ilə ultrasəs homogenizatorunun birləşməsindən ibarət olmuşdur. Kəsilməli qarışdırıcı su və dizelin kobud ilkin qarışığını təmin etmiş, ultrasəs emalı isə xırda damcılı, vahid emulsiya əldə etmək üçün istifadə olunmuşdur. Su-dizel emulsiyası 5% su ilə hazırlanmışdır. Homogen WiDE yanacağı qarışdırma sistemindən birbaşa mühərrikə ötürülmüşdür. Hazırlanmış WiDE yanacağının tərkibində heç bir səthi aktiv maddə olmamışdır, buna görə də o, uzunmüddətli sabitliyə malik olmayan emulsiya yanacağı (UW/D) adlandırılmışdır. Dizel mühərriki dörd fərqli yük şəraitində (1 kW (25%), 2 kW (50%), 3 kW (74%), 4 kW (100%)) və 3000 rpm sabit fırlanma tezliyində sınaqdan keçirilmişdir. Yanacağın iş göstəriciləri və emissiyalar kimi təsirləri müqayisə etmək üçün eyni mühərrikdə səthi aktiv maddə ilə sabitləşdirilmiş emulsiya yanacağı (sabit emulsiya (SW/D)) və saf dizel yanacağı (D2) da sınaqdan keçirilmişdir. Həm qeyri-sabit, həm də sabit emulsiyada 5% su istifadə olunur.

Nəticələr

Mühərrik sınağı göstərir ki, səthi aktiv maddəsiz su-dizel emulsiya yanacağı (UW/D) saf dizel yanacağı ilə müqayisədə effektiv istilik faydalı iş əmsalını (BTE) 3,59% artırmaqla və effektiv xüsusi yanacaq sərfiyyatını (BSFC) 3,89% azaltmaqla mühərrikin işini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Həm sabitləşdirilmiş (SW/D), həm də sabitləşdirilməmiş (UW/D) emulsiya yanacaqları mikro-partlayış hadisəsi sayəsində mühərrikin istilik faydalı iş əmsalını artırmışdır. Mikro-partlayış hadisəsi emulsiyalaşdırılmış su damcılarının sürətlə buxarlanmasına səbəb olur. Çox kiçik su damcıları yağla əhatə olunduğundan, intensiv buxarlanma prosesi damcıları kəskin şəkildə çox xırda hissəciklərə parçalayır və bu, hava ilə yanacağın qarışmasını yaxşılaşdırır. Damcıların parçalanması və hava ilə qarışması yanma səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Nəticələr göstərir ki, səthi aktiv maddədən istifadə etmədən su-dizel emulsiya yanacağının real vaxtda hazırlanaraq mühərrikə ötürülməsi konsepsiyası çox yaxşı işləyir. Ultrasəslə hazırlanmış su-dizel qarışığının dərhal ötürülməsi saxlanılan emulsiya yanacağının sabitləşdirilməsi problemini, eləcə də səthi aktiv maddədən asılılığı aradan qaldırır. Qeyri-sabit su-dizel emulsiya yanacağı (UW/D) 25sec ərzində çökmə mərhələsinə çatmadan öz emulsiya formasını etibarlı şəkildə saxlamışdır (aşağıdakı şəklə baxın).

Ultrasəslə emulsiyalaşdırılmış dizeldə su emulsiya yanacağının damcılarının zamanla davranışı: a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s və d) 132 s. (böyütmə 1000×) – Ithnin və həmmüəllifləri 2018

Saf dizel yanacağı ilə müqayisədə dizeldə su emulsiya yanacağının işlənmiş qazlarında azot oksidləri (NOx) və bərk hissəciklərin (PM) emissiyaları əhəmiyyətli dərəcədə azalır; orta azalma müvafiq olaraq 31,66% və 16,33% təşkil edir.

Ümumilikdə, ultrasəslə hazırlanmış emulsiyalar – istər qeyri-sabit olsun, istərsə də səthi aktiv maddə ilə sabitləşdirilsin – dizel yanacağına qənaət etməyə və işlənmiş qaz emissiyalarını azaltmağa kömək edir.
Ultrasəs sayəsində ətraf mühitə daha az zərərli işlənmiş qaz emissiyaları və yanacağa qənaət!

Emulsiyalaşdırılmış yanacağın püskürmə alovunda ilkin və ikincili atomizasiyası.

Üçfazalı emulsiya

Üçfazalı emulsiya su, yağ və səthi aktiv maddədən ibarətdir. Suyun dizel fazasında ultrasəslə emulsiyalaşdırılması zamanı səthi aktiv maddə əlavə olunur. Emulsiyalaşdırıcı maddə emulsiyanın sabit qaldığı müddəti uzadır və dizeldə su yanacağının saxlanmasına imkan verir. W/D emulsiyasının sabitliyi emulsiyalaşdırıcıdan, ultrasəs prosesinin parametrlərindən və temperaturdan asılıdır. Səthi aktiv maddə və ultrasəs emalı parametrlərinin düzgün birləşməsi ilə WiDE-nin əhəmiyyətli uzunmüddətli sabitliyinə nail olmaq mümkündür.

Ultrasəs emulsiyalaşdırma sisteminin quraşdırılması və mövcud avadanlığa sonradan əlavə edilməsi sadə, təhlükəsiz və ucuzdur. W/D emulsiya yanacaqları hər hansı adi dizel mühərriki ilə (məsələn, elektrik generatorları, dəmir yolu mühərrikləri, gəmi mühərrikləri) heç bir modifikasiya edilmədən istifadə oluna bilər.

WiDE yanacaqlarını daha səmərəli edən nədir? – Mikro-partlayış hadisəsi

Dizeldə su emulsiya yanacaqları fasiləsiz dizel fazasında asılı vəziyyətdə olan su hissəciklərindən ibarətdir. Yanma zamanı emulsiya yanacağındakı xırda su damcıları dizeldən daha tez ifrat qızmış vəziyyətə çatır və buxarın genişlənməsi nəticəsində parçalanma (öz-özünə partlayış) yaradaraq çox xırda hissəciklər əmələ gətirir. Çox kiçik hissəciklərin artmış səth sahəsi və daxil olan hava sayəsində hava ilə yanacağın qarışması əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşır və bununla da yanma səmərəliliyi artır. (Ivanov, Nevedov 1965)

Yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs emulsiyalaşdırma sistemləri

Hielscher Ultrasonics yüksək keyfiyyətli (nano-)emulsiyaların fasiləsiz istehsalı üçün yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs prosessorları təchiz edir. Üstün ultrasəs performansı, möhkəmlik və tutduğu sahənin kiçik olması Hielscher Ultrasonicators cihazlarını dizeldə su emulsiya yanacaqları üçün ideal qarışdırma sisteminə çevirir. İstər yanma mühərrikinə birbaşa püskürtmək üçün emulsiya yanacaqları, istərsə də saxlamaq və sonradan yandırmaq üçün sabit emulsiya yanacaqları istehsal etmək istəsəniz, Hielscher Ultrasonics tətbiqiniz üçün ən uyğun qurğuya malikdir. Dəmir yolu lokomotivlərinə və daxili su yollarında üzən gəmilərə inteqrasiya üçün daha kiçik ultrasəs emulsiya sistemlərindən elektrik stansiyaları və nəhəng dəniz gəmiləri üçün böyük həcmdə akvayanacaq istehsalına qədər – ultrasəs prosessorlarımızdan ibarət qruplar istənilən həcmdə emulsiya yanacağını emal etməyə imkan verir.
Yüksək ultrasəs çıxışı, etibarlılıq və möhkəmliklə yanaşı, Hielscher Ultrasonics şirkətinin sənaye ultrasəs prosessorlarını dəqiq idarə etmək və izləmək mümkündür. Temperatur və təzyiq sensorları məlumatları generatora ötürür; amplituda, xalis və ümumi enerji, temperatur və təzyiq kimi bütün mühüm proses parametrləri burada quraşdırılmış SD kartına yazılır. Ağıllı proqram idarəetməsi daim yüksək keyfiyyətli standartlaşdırılmış emulsiya yanacağı üçün dəqiq proses parametrlərini müəyyənləşdirməyə və təyin etməyə imkan verir. Köynəkli ultrasəs axın reaktoru səmərəli şəkildə soyudula bilər və emulsiyanı müəyyən edilmiş temperaturlarda emal etməyə imkan verir. Ultrasəs avadanlığımızın möhkəmliyi ağır iş rejimində və tələbkar mühitlərdə 24/7 işləməyə imkan verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir: