Hielscher Ultrasonics
Ще се радваме да обсъдим вашия процес.
Обадете ни се: +49 3328 437-420
Изпратете ни поща: info@hielscher.com

Намаляване на NOx чрез емулгиране на масло/вода

Азотни оксиди (NOx) е известно, че са непосредствено опасни за здравето на хората и околната среда. Мобилните и стационарните дизелови и бензинови двигатели допринасят до голяма степен за световното NOx Емисиите. Емулгирането на горивото с вода е начин за намаляване на NOx емисии на двигатели. Ултразвуковата емулгиране е ефективно средство за генериране на фини по размер гориво/водни емулсии.

Произвеждат леки и товарни автомобили, самолети, електрически генератори, мотокари, климатици и котли големи количества прахови частици (PM) и NOx чрез изгаряне на петролни продукти. НЕx се отнася до смеси от азотен оксид (NO) и азотен диоксид (NO2), както и N2О, НЕ3, N2O4 и N2O5. Азотен оксид и азотен диоксид допринасят за ниско ниво на озон, смог и са опасни за околната среда и хората. Екологичното регулиране разглежда емисиите на замърсители на въздуха чрез Затягане на ограниченията. Емисиите на двигателя включват и серен диоксид (SO2) в резултат на серни съединения в горивото. Този проблем се намалява чрез хидродесулфуризация или Ултразвуково подпомагана десулфуризация.

Работа с емулсия гориво/вода

През последните години беше свършена много работа по влияние на водата върху NOx нива на емисии. Различни обемни съотношения гориво:вода от 1:1 до 19:1 са тествани за горивни свойства. В повечето случаи се добавя 1 до 2 обемни процента повърхностно активно вещество за стабилизиране на емулсията.

Предистория на горенето

Изгарянето на гориво генерира топлинна и механична енергия. Механичната фракция може да се използва за задвижване на бутала или турбини за задвижване или производство на електроенергия. В повечето двигатели топлинната енергия не се използва. Това води до по-ниска термодинамична ефективност.

90% от NOx в резултат на процеса на изгаряне на горивото е НЕ. NO се образува предимно от окисляването на атмосферния азот (N2). Водата, добавена към горивото, понижава температурата на горене поради изпаряването на водата. Когато водата в горивно-водната емулсия се изпари, околното гориво също се изпарява. Това увеличава повърхността на горивото. По-ниската температура и по-доброто разпределение на горивото водят до по-ниско образуване на NOx.

Ултразвукова емулгиране

Въвеждането на вода в изгарянето на горивото е показано в много произведения намалете NOx Емисиите. Водата може да се добави чрез образуване на гориво/водна емулсия по два начина:

  • нестабилизирани: Вградена емулгиране на вода в горивото преди впръскване
  • Стабилизирани: производство на стабилна емулсия гориво/вода, която да се използва като алтернатива на горивото

"Канфийлд" (1999) обобщава НЕx намаляване чрез използване на вода и други добавки:

  • нестабилизирана емулсия
    • Добавена вода Обем%: 10 до 80%
    • Неx Намаление чрез: 4 до 60%
  • стабилизирана емулсия
    • Добавена вода: 25 до 50%
    • Неx Намаление чрез: 22 до 83%

емулсия

емулсияЕмулсията е смес от обикновено Несмесващи се течности (фази), като масло и вода. По време на процеса на емулгиране дисперсната фаза (напр. вода) се въвежда в течната фаза (напр. масло). Чрез прилагането на високо срязване, размерът на частиците (= размер на капката) на дисперсната фаза се намалява. Колкото по-малък е размерът на частиците, толкова по-стабилна е генерираната емулсия. Допълнителна стабилност може да се постигне чрез въвеждане на повърхностноактивни вещества или стабилизатори. Кликнете върху графиката по-горе да се видят резултатите от пробата за ултразвукова емулгиране на 10% вода в моторно масло (Velocite 3, Mobil Oil, Хамбург, Германия). Това проучване е проведено от Беренд и Шуберт (2000).

Ултразвук

При ултразвук на течности с висок интензитет, звуковите вълни, които се разпространяват в течната среда, водят до редуващи се цикли на високо налягане (компресия) и ниско налягане (разреждане), със скорости, зависещи от честотата. По време на цикъла на ниско налягане ултразвуковите вълни с висока интензивност създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да абсорбират енергия, те се срутват силно по време на цикъл на високо налягане. Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията се достигат много високи температури (около 5000 К) и налягания (около 2000 атм). Имплозията на кавитационния мехур също води до течни струи със скорост до 280 m/s.

Доказано е, че ултразвукът генерира много хомогенни емулсии на вода в масло (w/o) и нефт във вода (o/w) от висока кавитационна срязване. Тъй като параметрите на ултразвука са добре контролираеми, размерът и разпределението на частиците са добре регулируеми и повтарящи се. Обикновено ултразвукът се прилага в реактор с проточна клетка. Следователно емулсията може да бъде Изработен непрекъснато в линия. Поради тази причина ултразвукът може да се използва за направата на стабилизирани и нестабилизирани емулсии.

Таблицата по-долу показва общи капацитети за обработка за различни нива на ултразвукова мощност.

Дебит
Необходима мощност
100 да 400 л/час
1kW, напр. UIP1000hd
400 да 1600 л/час
4kW, напр. UIP4000
1.5 да 6,5 м³/час
16kW, напр. UIP16000
10 да 40m³/час
96kW, напр. 6xUIP16000
100 да 400m³/час
960kW, напр. 60xUIP16000

Ултразвукова дегазация и разпенванеУлтразвукова дегазация на масло с помощта на ултразвуков процесор UP200S (200 вата)

Ултразвукът също помага за Намалете количеството въздушни мехурчета в емулсионната смес. Снимката вдясно показва ефекта (5 секунди изображения на напредъка отляво надясно) на ултразвука върху съдържанието на мехурчето. Тъй като промените в съдържанието на мехурчета причиняват колебания във времето на инжектиране, дегазация, деаерация и разпенване чрез ултразвук подобрява работата на двигателя.

Ултразвуково технологично оборудване

Хилшер е Водещ доставчик на ултразвукови устройства с голям капацитетсветовен. Тъй като Hielscher произвежда ултразвукови процесори до 16kW мощност на едно устройство, има без ограничение в размера на растението или капацитет за обработка. Клъстери от няколко 16kW системи се използват за производството на големи обеми горива. Промишлена преработка на гориво не се нуждае от много ултразвукова енергия. Действителната нужда от енергия може да се определи с помощта на ултразвуков процесор с мощност 1kW в настолна скала. Всички резултати от такива съдебни процеси могат да бъдат Мащабира се лесно.

Разходи за ултразвук

Цялостната енергийна ефективност е важна за ултразвука на течности. Ефективността описва каква част от мощността се предава от щепсела в течността. Нашите ултразвукови устройства имат обща ефективност над 80%.Ултразвукът е ефективна технология за обработка. Разходите за ултразвукова обработка са резултат главно от инвестицията
за ултразвукови устройства, разходи за комунални услуги и поддръжка. Изключителният енергийна ефективност (вж. диаграма) на ултразвуковите устройства на Hielscher спомага за намаляване на разходите за комунални услуги.

Поискайте повече информация!

Моля, използвайте формуляра по-долу, ако желаете да поискате допълнителна информация относно използването на ултразвук при емулгирането на вода в гориво.









Моля, обърнете внимание на нашите Политика за поверителност.




Литература

Беренд, О., Шуберт, Х. (2000): Влияние на вискозитета на непрекъснатата фаза върху емулгирането чрез ултразвук, в: Ултразвук Сонохимия 7 (2000) 77-85.

Канфийлд, А., К. (1999): Ефекти от дизелово-водното емулсионно изгаряне върху дизеловия двигател NOx Емисии, в: Магистърска теза, представена на висшето училище на Университета на Флорида, 1999 г.


Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Let's get in contact.