کاهش NOx توسط امولسیون شدن روغن / آب
اکسیدهای نیتروژن (NOx) به عنوان بلافاصله برای سلامت انسان و محیط زیست خطرناک هستند. موتورهای دیزلی و بنزینی متحرک و ثابت تا حد زیادی به NO در سراسر جهان کمک می کنندx انتشار. امولسیون سوخت با آب راهی برای کاهش NO استx انتشار موتورها. امولسیون اولتراسونیک یک وسیله موثر برای تولید امولسیون های سوخت / آب با اندازه خوب است.
اتومبیل ها و کامیون ها، هواپیماها، ژنراتورهای الکتریکی، لیفتراک، واحدهای تهویه مطبوع و دیگهای بخار تولید می کنند مقادیر زیادی ذرات معلق (PM) و NOx با احتراق فرآورده های نفتی. نهx به مخلوطی از اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتریک (NO) اشاره داردH2S) و همچنین NH2Sاو، خیر3، نH2SO4 و NH2SO5. اکسید نیتریک و دی اکسید نیتریک کمک به ازن سطح پایین, مه دود و برای محیط زیست و انسان خطرناک است. مقررات زیست محیطی به انتشار آلاینده های هوا توسط محدودیت های سخت تر. انتشار گازهای گلخانه ای موتور شامل دی اکسید گوگرد (SO نیز می شود)H2S) در نتیجه ترکیبات گوگردی موجود در سوخت. این مشکل با هیدروگوگردزدایی یا کاهش می یابد گوگرد زدایی با کمک التراسونیک.
در حال اجرا با امولسیون سوخت/آب
در سال های اخیر، کارهای زیادی روی تأثیر آب بر NOx سطح انتشار. نسبت های حجمی مختلف سوخت به آب از 1:1 تا 19:1 از نظر خواص احتراق آزمایش شده است. در بیشتر موارد، 1 تا 2 درصد حجمی سورفکتانت برای تثبیت امولسیون اضافه شد.
پیشینه احتراق
احتراق سوخت انرژی حرارتی و مکانیکی تولید می کند. از کسر مکانیکی می توان برای به حرکت درآوردن پیستون ها یا توربین ها برای پیشرانه یا تولید برق استفاده کرد. در اکثر موتورها از انرژی حرارتی استفاده نمی شود. این منجر به راندمان ترمودینامیکی پایین تر می شود.
تقریبا 90٪ از NOx حاصل از فرآیند احتراق سوخت NO است. NO در درجه اول توسط اکسیداسیون نیتروژن اتمسفر (N ) تشکیل می شودH2S). آب اضافه شده به سوخت دمای احتراق را به دلیل تبخیر آب کاهش می دهد. هنگامی که آب موجود در امولسیون سوخت و آب تبخیر می شود، سوخت اطراف نیز تبخیر می شود. این باعث افزایش سطح سوخت می شود. دمای پایین تر و توزیع بهتر سوخت منجر به یک تشکیل پایین تر NOx.
امولسیون اولتراسونیک
وارد کردن آب به احتراق سوخت در بسیاری از آثار نشان داده شده است NO را پایین بیاوریدx انتشار. آب را می توان با تشکیل امولسیون سوخت/آب به دو روش اضافه کرد:
- تثبیت نشده: امولسیون درون خطی آب به سوخت قبل از تزریق
- تثبیت: ساخت یک امولسیون سوخت/آب پایدار برای استفاده به عنوان جایگزین سوخت قطره ای
کانفیلد (1999) NO را خلاصه می کندx کاهش با استفاده از آب و سایر مواد افزودنی:
- امولسیون تثبیت نشده
- حجم آب اضافه شده: 10 تا 80٪
- نهx کاهش توسط: 4 تا 60 درصد
- امولسیون تثبیت شده
- حجم آب اضافه شده: 25 تا 50٪
- نهx کاهش توسط: 22 تا 83 درصد
امولسیون
امولسیون مخلوطی از به طور کلی است مایعات غیر قابل اختلاط (فازها)، مانند روغن و آب. در طول فرآیند امولسیون شدن، فاز پراکندگی (به عنوان مثال آب) به فاز مایع (به عنوان مثال روغن) وارد می شود. با استفاده از برش شدید و سریع، اندازه ذرات (= اندازه قطره) فاز پراکندگی کاهش می یابد. هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد، امولسیون تولید شده پایدارتر است. پایداری بیشتری را می توان با معرفی سورفکتانت ها یا تثبیت کننده ها به دست آورد. روی گرافیک بالا کلیک کنید برای دیدن نتایج نمونه برای امولسیون اولتراسونیک 10٪ آب در روغن موتور (Velocite 3 ، Mobil Oil ، هامبورگ آلمان). این مطالعه با استفاده از بهرند و شوبرت (2000).
اولتراسوند
هنگام فراصوت مایعات در شدت بالا، امواج صوتی که به رسانه مایع منتشر می شوند منجر به چرخه های متناوب فشار بالا (فشرده سازی) و فشار کم (نادر) می شوند، با نرخ بسته به فرکانس. در طول چرخه فشار کم، امواج اولتراسونیک با شدت بالا حباب های خلاء کوچک یا حفره هایی را در مایع ایجاد می کنند. هنگامی که حباب ها به حجمی می رسند که دیگر نمی توانند انرژی را جذب کنند، در طول یک چرخه فشار بالا به شدت فرو می ریزند. این پدیده کاویتاسیون نامیده می شود. در طول انفجار، دماهای بسیار بالا (تقریبا 5000 کلاین) و فشارها (تقریبا 2000 اتمسفر) به صورت محلی به دست می آیند. انفجار حباب کاویتاسیون همچنین منجر به جت های مایع با سرعت 280 متر بر ثانیه می شود.
ثابت شده است که سونوگرافی تولید می کند امولسیون های بسیار همگن آب در روغن (W / O) و روغن در آب (O / W) توسط برش حفره ای بالا. به عنوان پارامترهای فراصوت به خوبی قابل کنترل, اندازه ذرات و توزیع به خوبی است قابل تنظیم و تکرار پذیر. به طور معمول، سونوگرافی در یک راکتور سلول جریان اعمال می شود. بنابراین ، امولسیون می تواند باشد به طور مداوم در خط ساخته شده است. به این دلیل، سونوگرافی را می توان برای ساخت امولسیون های تثبیت شده و تثبیت نشده استفاده می شود.
جدول زیر ظرفیت های پردازش کلی برای سطوح مختلف قدرت اولتراسونیک را نشان می دهد.
نرخ جریان
|
قدرت مورد نیاز
|
---|---|
100 تا 400 لیتر در ساعت
|
1 کیلو وات، به عنوان مثال UIP1000hd
|
400 تا 1600 لیتر در ساعت
|
4 کیلو وات، به عنوان مثال UIP4000
|
1.5 تا 6.5 متر مکعب در ساعت
|
16 کیلو وات، به عنوان مثال UIP16000
|
10 تا 40 متر مکعب در ساعت
|
96 کیلو وات، به عنوان مثال 6xUIP16000
|
100 تا 400 متر مکعب در ساعت
|
960 کیلو وات، به عنوان مثال 60xUIP16000
|
گاز زدایی و کف زدایی اولتراسونیکp0200.jpg)
سونوگرافی نیز به شما کمک می کند میزان حباب های هوا را کاهش دهید در مخلوط امولسیون. تصویر سمت راست نشان می دهد اثر (5 ثانیه. تصاویر پیشرفت از چپ به راست) از سونوگرافی بر روی محتوای حباب. از آنجایی که تغییرات در محتوای حباب باعث نوسانات در زمان تزریق می شود، یک گاززدایی، هوادهی و کف زدایی توسط اولتراسونیک عملکرد موتور را بهبود می بخشد.
تجهیزات فرآیند اولتراسونیک
Hielscher است تامین کننده پیشرو دستگاه های اولتراسونیک با ظرفیت بالاجهانی. به عنوان Hielscher باعث می شود پردازنده های مافوق صوت تا 16kW موجود است. قدرت در هر دستگاه، وجود دارد هیچ محدودیتی در اندازه گیاه وجود ندارد یا ظرفیت پردازش. خوشه های چندین سیستم 16 کیلوواتی برای ساخت حجم زیادی از سوخت های قطره ای استفاده می شود. فرآوری سوخت صنعتی به انرژی اولتراسونیک زیادی نیاز ندارد. انرژی مورد نیاز واقعی را می توان با استفاده از یک پردازنده اولتراسونیک 1 کیلو وات در مقیاس نیمکت بالا تعیین کرد. تمام نتایج حاصل از چنین آزمایشات نیمکت بالا می تواند باشد به راحتی افزایش می یابد.
هزینه های اولتراسونیک
Ultrasonication یک فناوری پردازش موثر است. هزینه های پردازش اولتراسونیک عمدتا ناشی از سرمایه گذاری است
برای دستگاه های اولتراسونیک، هزینه های آب و برق و تعمیر و نگهداری. برجسته . (نگاه کنید به نمودار) از دستگاه های اولتراسونیک Hielscher کمک می کند تا برای کاهش هزینه های آب و برق.
ادبیات
Behrend, O., Schubert, H. (2000)تاثیر ویسکوزیته فاز پیوسته در امولسیون سازی توسط سونوگرافی، در: سونوشیمی اولتراسونیک 7 (2000) 77-85.:
کانفیلد ، آ. ، سی. (1378): اثرات احتراق امولسیون دیزل-آب بر موتور دیزل NOx انتشارات ، در: پایان نامه کارشناسی ارشد ارائه شده به دانشکده تحصیلات تکمیلی دانشگاه فلوریدا ، 1999.