Азотни оксиди (NO_х) Се знае, че са непосредствено опасни за човешкото здраве и околната среда. Мобилни и стационарни дизелови и бензинови двигатели допринасят до голяма степен за световната NO_х Емисиите. Емулгиране на горивото с вода е начин за намаляване на NO_х емисиите на двигатели. Ултразвуковите емулгирането е ефективно средство за генериране на фин размер гориво / водни емулсии.

Коли и камиони, самолети, електрически генератори, мотокари, климатици и бойлери генерират големи количества прахови частици (PM) и NO_х от изгарянето на петролни продукти. НЕ_х се отнася до смеси на азотен оксид (NO) и азотен диоксид (NO₂), Както и N₂О, NO₃N₂Най-₄ и N₂Най-₅, Азотният оксид и азотен двуокис допринесе за ниско ниво на озона, смог и са опасни за околната среда и хората. регулиране на околната среда е насочена емисиите на замърсители на въздуха от затягане на ограниченията, емисиите на двигателя се включват също и серен диоксид (SO₂) Като резултат на серни съединения в горивото. Този проблем е намалена от хидродесулфуризация или Ултразвуковата подпомага десулфуризация,

Работещи на гориво / водна емулсия

В последните години, много работа е направено на влияние на водата на NO_х нива на емисиите. Различни гориво: вода обемни съотношения от 1: 1 до 19: 1, са били изследвани за свойства горене. В повечето случаи, се добавя 1 до 2 обемни процента повърхностно активно вещество за стабилизиране на емулсията.

Предистория на горенето

Изгарянето на горива генерира термична и механична енергия. Механичната част може да се използва за задвижване на буталата или турбини за задвижване или за производство на електроенергия. В повечето двигатели, не се използва топлинната енергия. Това води до по-ниска термодинамична ефективност.

Прибл. 90% от NO_х в резултат от процеса на изгаряне на гориво е NO. На NO се образува предимно чрез окисление на атмосферния азот (N₂). Вода се добавя към горивото понижава температурата на горене се дължи на изпаряване на водата. Когато водата в емулсията от гориво-вода се изпарява, заобикалящата горивото се изпарява, също. Това увеличава площта на горивото. Най-ниската температура и по-добро разпределение на гориво водят до нисш образуване на NO_х,

Ултразвукова емулгиране

Въвеждане на вода в изгаряне на горивото е доказано в много произведения на понижаване на NO_х емисии, Водата може да се добави чрез образуване на емулсия гориво / вода по два начина:

• нестабилизиран: Пътека емулгиране на вода в горивото преди инжектиране
• стабилизиран: производство на стабилна гориво / вода емулсия да се използва като алтернатива на гориво спад в

Канфийлд (1999) обобщава NO_х намаляване на използването на вода и други добавки:

• нестабилизирана емулсия
  • се добавя вода обемни%: от 10 до 80%
  • НЕ_х намаляване от: 4 до 60%
• стабилизирана емулсия
  • се добавя вода обемни%: 25 до 50%
  • НЕ_х намаляване от: 22 до 83%

емулсия

Емулсия е смес от обикновено несъвместими течности (фази), като масло и вода. По време на процеса на емулгиране, дисперсната фаза (например вода) се въвежда в течна фаза (например масло). Чрез прилагането на висока скорост на срязване, Размерът на частиците (= размер на капчиците) на дисперсната фаза се намалява. малък размер на частиците, толкова по-стабилен е генериран емулсията. Допълнителна стабилност може да се постигне чрез въвеждане на повърхностно активни вещества или стабилизатори. Кликнете графиката по-горе, да видите примерни резултати за ултразвукова емулгирането на 10% вода в моторно масло (Velocite 3, Mobil Oil, Хамбург Германия). Това проучване е проведено от Беренд и Шуберт (2000),

Ултразвук

Когато соникация течности при висок интензитет, на звукови вълни, които се разпространяват в течна среда водят до променлив високо налягане (натиск) и ниско налягане (разрежението) цикъла, с проценти в зависимост от честотата. По време на цикъла на ниско налягане, висока интензивност ултразвукови вълни се създадат малки мехурчета вакуум или кухини в течността. Когато мехурчетата достигат обем, при които те вече не могат да абсорбират енергия, те колапс бурно по време на цикъла на високо налягане. Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията много високи температури (ок. 5000 К) и натиск (прибл. 2,000atm) са достигнали на местно ниво. Имплозията на балона на кавитация също води до течни струи до двеста и осемдесет метра / и скорост.

Ултразвукът е доказано да генерира много хомогенни емулсии вода в масло (W / O) и масло във вода (O / W) от високо срязване Cavitational, Тъй като параметрите на ултразвук са добре контролирани, размерът на частиците и разпределението е добре регулируема и повторяеми, Обикновено, ултразвукът се прилага в реактор поток клетки. Следователно, емулсията може да бъде направи непрекъснато в онлайн, Поради тази причина, ултразвук може да се използва за направата на стабилизирани и нестабилизирани емулсии.

В таблицата по-долу са показани основните мощности за различни ултразвукови нива на мощност за обработка.

Ултразвукова дегазация и против образуването на пяна

Блокада също помага да се намаляване на размера на въздушни мехурчета в смес на емулсия. Снимката вдясно показва ефекта (5 сек. Прогресира изображения от ляво на дясно) на ултразвук от съдържанието на балон. Както вариации в колебания съдържание балон причина в момента на впръскване, а обезгазяване, обезвъздушаване и отпенващи с помощта на ултразвук подобрява работата на двигателя.

Ултразвуков технологично оборудване

Hielscher е водещ доставчик на ултразвукови устройства с висок капацитет, в световен мащаб. Както Hielscher прави ултразвукови процесори с до 16kW мощност на едно устройство, има Няма ограничение в размера на растенията или преработка на капацитета. Клъстери от няколко 16kW системи се използват за производството на големи обеми от отпадналите в горивата. обработка Промишлени гориво не се нуждае от много ултразвукова енергия. действителната Необходимото количество енергия може да се определи с помощта на 1kW ултразвукови процесор в стенд-горната скала. Всички резултати от такива пейка-добрите проучвания могат да бъдат мащабирани лесно,

Разходи за Ultrasonication

Ultrasonication е ефективна технология на обработка. разходи за преработка Ултразвукови водят главно от инвестицията
за ултразвукови устройства, разходи за комунални услуги и поддръжка. нерешените енергийна ефективност (виж диаграма) От Hielscher ултразвукови устройства помага за намаляване на разходите за комунални услуги.

литература

Behrend, О., Schubert, Н. (2000): Влияние на непрекъсната фаза вискозитет на емулгиране с ултразвук, в: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., В. (1999): Въздействие на Дизел-водна емулсия горенето на дизелов двигател НЕ_х Емисии в: Дипломна работа представени на завършил училище на Университета на Флорида, 1999.