Генератори, корабни двигатели и железопътни двигатели, които се захранват с дизелово гориво, могат да се движат по-ефективно, когато се използват емулсии вода в дизел. Водно-дизеловите емулсии намаляват разхода на гориво, намаляват температурата на горене, изгарят по-чисти и намаляват емисиите, като например NOx и сажди. Ултразвукова емулгиране е надежден, прост и ефикасен метод за производство на висококачествени водно-в-дизелови горива.

Ултразвукова емулгиране на вода в дизел

Емулсии вода в дизел (WiDE; W / D емулсионно гориво) са модифицирана дизелова алтернатива, която съдържа до 15% от водата. Също известен като аква-гориво, във водно-дизелови емулсии, водни капчици са ултразвуково емулгирани в непрекъсната дизелова фаза. Интензивното ултразвукна обработка на течности генерира акустична кавитация. Кавитационните сили на срязване разрушават капчиците и произвеждат хомогенна емулсия на иначе несмесващата се вода и дизеловите фази.

Водна в-дизелова емулсия

WiDE (W / D емулсия) се дефинира като смес от естествено несмесващи се течности на водни капчици (диспергирана / вътрешна фаза) в дизел (непрекъсната / външна фаза). В ниски концентрации се добавя емулгиращи агент, за да се подобри стабилността на емулсиите и да се намали нуждата от смесване на енергията.

Двуфазна емулсия

Двуфазната емулсия описва сместа от вода в дизела без използването на повърхностноактивно вещество. За двуфазна WiDE, потоците вода и дизелово подаване са ултразвуково емулгирани точно пред двигателя. Ултразвуковата двуфазен водна в дизелова емулсия отива директно от ултразвуковия реактор с поточни клетки в двигателя с вътрешно горене. Без повърхностноактивно вещество емулсията не се прави за съхранение, а за директно изгаряне.

Пример за водно-дизелово гориво

В прозореца Настройка на

Ithnin et al. (2018) изследва ефекта на горивото за емулсия на водно дизелово гориво (WiDE) върху един цилиндър, директно впръскване на дизелов двигател. Водата и дизелът се съхраняват в различни единици, от които са били прехвърлени количествено в смесителна система. Смесителна система се състои в комбинация от високо срязване миксер и ултразвуков хомогенизатор. Миксерът за срязване осигури суров асортимент от вода и дизел, докато ултразвукът се използва за фина, еднаква емулсия. Водната и дизелова емулсия се приготвя с 5% вода. Хомогенното WiDE гориво е директно прехвърлено от смесителна система в двигателя. Подготвеното гориво на WiDE не съдържа никакви повърхностноактивни вещества, поради което се нарича дългосрочно нестабилно емулсионно гориво (UW/D). Дизеловият двигател е изпитван при четири различни условия на натоварване (1 kW (25 %), 2 kW (50 %), 3 kW (74%), 4 kW (100%) За да се сравнят ефектите, като например ефективността на горивото и емисиите, на същия двигател също бяха изпитвани стабилизирано гориво за емулсия (стабилна емулсия (SW/D) и неподвижно дизелово гориво (D2). 5% от водата се използва както за нестабилна емулсия, така и за стабилна емулсия.

Резултатите

Изпитването на двигателя показва, че водно-дизеловото гориво за емулсия без повърхностно активно вещество (UW/D) води до значително подобрение на двигателя с 3,59% повишаване на топлинната ефективност на спирачките (BTE) и 3.89% намаление на специфичния разход на гориво (BSFC) в сравнение с спретнато дизелово гориво. Емулсионните горива, както стабилизирани (SW/D), така и нестабилизирани (UW/D), повишават топлинната ефективност на двигателя поради феномена на микроексплозия. Феноменът на микро-експлозията предизвиква бързо изпаряване на емулгирани водни капчици. Тъй като минутаводните капчици са обградени от масло, интензивният процес на изпаряване нарушава рязко капчиците в много фини частици, което насърчава смесването на въздуха и горивото. Разрушаването на капчицата и смесването с въздуха значително повишава ефективността на горенето.
Резултатите показват, че концепцията за производство и прехвърляне на водно-дизелово гориво в реално време в двигателя, без да се използва повърхностноактивно вещество, работи много добре. Незабавното прехвърляне на ултразвуково приготвената водна-дизелова смес елиминира проблема със стабилизирането за съхранявано емулсионно гориво, както и зависимостта от повърхностноактивното вещество. Нестабилнаводно-дизелово емулсионно гориво (UW/D) надеждно поддържа своята форма на емулсия, без да достигне до етапа на утаяване в рамките на 25sec (виж картинката по-долу).

Поведение на капки темпове на ултразвуково емулгифицирано атер-дизелово гориво с течение на времето а) 10 s, b) 25 s, c) 50 s и d) 132 s. (увеличение 1000 ×) – 2018

В сравнение с дизеловото гориво, водно-емулсионното гориво има значително по-ниски емисии на азотни оксиди (NOx) и прахови частици (РМ) със средно намаление съответно от 31,66% и 16,33%.

Като цяло, ултразвуково приготвени емулсии – нестабилна или стабилизирана от повърхностноактивно вещество – да се спести дизелово гориво и да се намалят емисиите от отработени газове.
По-зелен емисии тена от отработени тела и икономия на гориво с ултразвук!

Първична и вторична пулверизация в пламък аерогенна спрей на емулгирани горива.

РТЕЧ-фаза емулсия

Трикомпонентна тазова емулсия, известна още като трифазна емулсия, се състои от вода, масло и повърхностноактивно вещество. По време на ултразвукова емулгиране на водата в дизеловата фаза се добавя повърхностноактивно вещество. Емулгиращият агент удължава стабилността на емулсията и позволява съхранение на водно-дизеловото гориво. Стабилността на w / D емулсия зависи от емулгатор, параметрите на ултразвуковия процес и температурата. С правилната комбинация от повърхностноактивни и звукови параметри, може да се постигне значителна дългосрочна стабилност на WiDE.

Инсталирането и монтирането на ултразвукова система за емулгиране е проста, безопасна и евтина. Бензиновите горива могат да се използват в комбинация с всички конвенционални дизелови двигатели (напр. генератори на мощност, железопътни двигатели, корабни двигатели) без модификация.

Какво прави WiDE горивапо-ефективни? – Феноменът на микроексплозията

Водно-дизеловите емулсии се състоят от окачени водни частици в непрекъсната дизелова фаза. При изгорени, фините водни капчици в емулсията достигат свръхнагрята тава по-бързо от дизела и създават разцепване на изпаренията (спонтанна експлозия) по време на горенето, създавайки много фини частици. Поради увеличената повърхност на частиците в минутата, комбинирана с входящия въздух, смесването на въздуха и горивото се подобрява значително и по този начин се повишава ефективността на горенето. (Иванов, Неведов, 1965)

Високоефективни системи за ултразвукова емулгиране

Hielscher Ultrasonics доставя високопроизводителни ултразвукови процесори за непрекъснато производство на висококачествени (нано)емулсии. Superior ултразвукова производителност, здравина и малък отпечатък направи Hielscher Ultrasonicators идеалната система за смесване за водно-дизелови емулсия горива. Wether искате да произвеждаем емулсионни горива за директно инжектиране в двигател с вътрешно горене или стабилни емулсионни горива за съхранение и по-късно горене, Hielscher Ultrasonics има най-подходящата настройка за вашето приложение. От по-малки ултразвукови емулсионни системи за интегриране в железопътни локомотиви и вътрешни морски съдове до генериране на големи обеми аква-гориво за електроцентрали и огромни морски кораби – нашите клъстери от ултразвукови процесори позволяват емулсионна обработка на гориво то всеки обем.
Освен високо ултразвуково производство, надеждност и здравина, Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да бъдат прецизно контролирани и наблюдавани. Сензорите за температура и налягане предават данните към генератора, където всички важни параметри на процеса, като амплитуда, нетна и обща енергия, температура и налягане, се записват на вградена SD карта. Интелигентното управление на софтуера позволява да се установят и задават точни параметри на процеса за стандартизирано емулсионно гориво на непрекъснато високо качество. В яке ултразвуков поток реактор може да бъде ефективно охладен и да се позволи да се обработва емулсията при определени температури. Здравината на нашето ултразвуково оборудване позволява 24/7 работа при тежки условия и в тежки условия.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators: