Hielscher Ultralydsteknologi

NOx-reduktion ved olie / vand-emulgering

Nitrogenoxider (NOX) Er kendt for at være umiddelbart farlige for mennesker og miljø og sundhed. Mobile og stationære diesel-og benzinmotorer bidrager i høj grad til den verdensomspændende NOX Emissioner. Emulgering af brændstof med vand er en måde at reducere NOX fra motorer. Den ultrasoniske emulgering er en effektiv middel til generering af fin størrelse brændstof / vand-emulsioner.

Biler og lastbiler, fly, elektriske generatorer, gaffeltrucks, klimaanlæg og kedler generere store mængder partikler (PM) og ingenX ved forbrænding af olieprodukter. INGENX refererer til blandinger af nitrogenoxid (NO) og nitrogendioxid (NO2) Såvel som N2O, NEJ3N2den4 og N2den5. Nitrogenoxid og nitrogendioxid bidrage til lav-niveau ozon, smog og er farlige for miljøet og mennesker. Miljøregulering adresser emissioner de luftforurenende ved stramning grænser. Motoremissioner har også omfatte svovldioxid (SO2) Som følge af svovlforbindelser i brændstoffet. Dette problem er reduceret med hydroafsvovling eller ultralyd bistået desulfurization.

Kører på brændstof / vand emulsion

Inden for de seneste år har meget arbejde er gjort på påvirkning af vand på NOX emissionsniveauer. Forskellige brændstof: vand volumetriske forhold fra 1: 1 til 19: 1 er blevet testet for forbrændingsegenskaber. I de fleste tilfælde blev 1 til 2 rumfangsprocent overfladeaktivt tilsat til emulsion stabilisering.

Baggrund om Combustion

Forbrænding af brændsel frembringer termisk og mekanisk energi. Den mekaniske del kan anvendes til at drive stempler eller turbiner til fremdrift eller elektricitet. I de fleste motorer, er den termiske energi ikke bruges. Dette resulterer i en lavere termodynamiske virkningsgrad.

Ca.. 90% af NOX fra forbrændingen brændstofproduktionsproces er NEJ. NO er ​​primært dannet ved oxidation af atmosfærisk nitrogen (N2). Vand tilsættes til brændstoffet sænker forbrændingstemperaturen på grund af vandfordampning. Når vandet i brændstof-vand emulsion fordamper, er det omgivende brændstof fordampes, også. Dette øger overfladearealet af brændstoffet. Den lavere temperatur og bedre brændstoføkonomi fordeling fører til en lavere dannelse af NOX.

Ultralyd Emulsificering

Introduktion vand ind i forbrændingen brændstof er blevet vist i mange værker til sænke NOX emissioner. Vandet kan tilsættes ved at danne et brændstof / vand-emulsion på to måder:

  • ustabiliseret: inline emulgering af vand ind i før brændstofindsprøjtning
  • stabiliseret: fremstilling af et stabilt brændstof / vand-emulsion til anvendelse som et drop-in alternativt brændstof

Canfield (1999) opsummerer NOX reduktion ved anvendelse af vand og andre tilsætningsstoffer:

  • ustabiliseret emulsion
    • vand tilsat vol%: 10 til 80%
    • INGENX reduktion af: 4 til 60%
  • stabiliseret emulsion
    • vand tilsat vol%: 25 til 50%
    • INGENX reduktion af: 22 til 83%

Emulsion

En emulsion er en blanding af generelt blandbare væsker (faser), såsom olie og vand. Under processen med emulgering den disperse fase (fx vand) indføres i den flydende fase (for eksempel olie). Ved anvendelse af høj forskydningPartikelstørrelsen (= dråbestørrelse) af den disperse fase reduceres. Jo mindre partikelstørrelsen er, jo mere stabil er den genererede emulsion. Yderligere stabilitet kan opnås ved indføring af overfladeaktive midler eller stabilisatorer. Klik på grafikken ovenfor at se prøveresultaterne for ultralyd emulgering af 10% vand i motorolie (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Tyskland). Denne undersøgelse blev foretaget af Behrend og Schubert (2000).

Ultralyd


Når sonikering væsker ved høje intensiteter, lydbølger, der udbreder sig i det flydende medie resultere i alternerende høj-tryk (kompression) og lavt tryk (fortyndingscyklussen) cykler med rater, afhængigt af frekvensen. Under lavtryks-cyklus, høj intensitet ultrasoniske bølger skabe små vakuum bobler eller hulrum i væsken. Når boblerne nå et volumen, hvor de ikke længere kan absorbere energi, de kollapse voldsomt under en højtryks-cyklus. Dette fænomen betegnes kavitation. Under implosion meget høje temperaturer (ca.. 5,000K) og tryk (ca.. 2,000atm) nås lokalt. Implosion af kavitation boble resulterer også i væskestråler på op til 280m / s hastighed.

Ultralyd har vist sig at generere meget homogene emulsioner af vand i olie (v / o) og olie i vand (o / v) af den høj cavitational forskydning. Som parametrene for ultralydbehandling er godt styrbar, partikelstørrelsen og fordelingen er godt justerbar og gentagelig. Typisk ultralyd anvendes i et flow-celle reaktor. Derfor kan emulsionen være foretages kontinuerligt in-line. Af denne grund, kan ultralydbehandling anvendes til fremstilling af stabiliserede og ustabiliserede emulsioner.

Nedenstående tabel viser generelle forarbejdningskapacitet for forskellige ultralyd effektniveauer.

Strømningshastighed
Nødvendig Power
100 af til 400L / time
1 kW, f.eks UIP1000hd
400 af til 1600L / time
4kW, f.eks UIP4000
1,5 af til 6,5 m ³/time
16kW, f.eks UIP16000
10 til 40m ³/hr
96kW, f.eks 6xUIP16000
100 af til 400m ³/hr
960kW, f.eks 60xUIP16000

Ultrasonic afgasning og Defoaming(Klik for større udsigt!) Ultrasonic afgasning af olie ved hjælp af en ultralyd-processor UP200S (200 watt)

Ultralyd er også bidrage til at reducere mængden af ​​luftbobler i emulsionen blandingen. Billedet til højre viser effekten (5sek. Fremskridt billeder fra venstre til højre) af ultralyd på boblen indhold. Som variationer i boblen indhold forårsage udsving i indsprøjtningen timing, en afgasning, afluftning og defoaming ved ultralydbehandling forbedrer motorens ydeevne.

Ultralyds procesudstyr

Hielscher er den førende leverandør af høj kapacitet ultralyds udstyr, i hele verden. Som Hielscher gør ultralyds-processorer på op til 16kW effekt pr enkelt enhed, der er ingen begrænsning i anlægsstørrelse eller forarbejdningskapacitet. Klynger af flere 16kW systemer anvendes til fremstilling af store mængder af drop-i brændstoffer. Industriel forarbejdning brændstof behøver ikke megen ultralyd energi. Det faktiske energibehov kan bestemmes ved anvendelse af en 1kW ultralyds-processor i bench-top skala. Alle resultater fra sådanne bench-top forsøg kan være skaleres op så let.

Omkostninger ved Ultralydbehandling

(Klik for større udsigt!) Den samlede energieffektivitet er vigtig for ultralydbehandling af væsker. Effektiviteten beskriver, hvor meget af den effekt overføres fra stikket i væsken. Vores lydbehandling enheder har en samlet effektivitet på over 80%.Ultralydbehandling er en effektiv teknologi. Ultralyds behandling omkostninger skyldes hovedsageligt fra investering
til ultralyds-udstyr, forsyningsudgifter og vedligeholdelse. Det udestående energieffektivitet (se diagram) Af Hielscher ultralyds udstyr er med til at reducere forsyningsudgifter.

Bed om mere information!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om brugen af ​​ultralyd i emulgering af vand i brændstof.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Litteratur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Indflydelse af kontinuerlig fase viskositet på emulgering ved ultralyd, i: Ultralyd sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Effekter af Diesel-vand-emulsion Forbrænding på dieselmotor NOX Emissioner, i: Speciale præsenteret for Graduate School of University of Florida, 1999.