Technologie des ultrasons Hielscher

De réduction des NOx par huile / eau-émulsification

Les oxydes d'azote (NOx) Sont connus pour être immédiatement dangereux pour la santé humaine et l'environnement. moteurs diesel et de l'essence mobiles et fixes contribuent en grande partie au NO dans le monde entierx 2. Les émissions de CO L'émulsification du carburant avec de l'eau est un moyen de réduire les émissions de NOx les émissions des moteurs. L'émulsification par ultrasons est un moyen efficace pour générer fine taille de carburant / eau-émulsions.

Voitures et des camions, des avions, des générateurs électriques, chariots élévateurs à fourche, des unités de conditionnement d'air et les chaudières génèrent de grandes quantités de particules (PM) et de NOx par la combustion des produits pétroliers. NONx désigne des mélanges d'oxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2), Ainsi que le N2O, NON3, N2la4 et n2la5. L'oxyde nitrique et du dioxyde d'azote contribuer à l'ozone troposphérique, le smog et sont dangereux pour l'environnement et les humains. La réglementation environnementale porte sur les émissions de polluants atmosphériques par limites de serrage. Les émissions des moteurs ne comprennent également du dioxyde de soufre (SO2) À la suite de composés du soufre dans le carburant. Ce problème est réduit par hydrodésulfuration ou désulfurisation assistée par ultrasons.

Fonctionnant sur carburant / eau Emulsion

Au cours des dernières années, beaucoup de travail a été fait sur la influence de l'eau sur NOx les niveaux d'émission. Divers carburant: rapports volumétriques d'eau de 1: 1 à 19: 1 ont été testés pour les propriétés de combustion. Dans la plupart des cas, de 1 à 2 pour cent en volume tensio-actif a été ajouté pour la stabilisation de l'émulsion.

Informations générales sur la combustion

La combustion du combustible génère de l'énergie thermique et mécanique. La fraction mécanique peut être utilisée pour entraîner les pistons ou les turbines de propulsion ou de production d'électricité. Dans la plupart des moteurs, l'énergie thermique n'est pas utilisé. Il en résulte un rendement thermodynamique plus faible.

Environ. 90% du NOx résultant du processus de combustion de combustible est NO. Le NO est essentiellement formé par l'oxydation de l'azote atmosphérique (N2). L'eau ajoutée au carburant abaisse la température de combustion due à l'évaporation de l'eau. Lorsque l'eau dans l'émulsion carburant-eau évaporée, le carburant environnant est vaporisé, aussi. Cela augmente la zone de surface du combustible. La température plus basse et la meilleure distribution de carburant conduisent à une formation inférieure de NOx.

ultrasons émulsification

Introduction d'eau dans la combustion de carburant a été montré dans de nombreux ouvrages à réduire le NOx émissions. L'eau peut être ajoutée par la formation d'une émulsion eau / carburant de deux façons:

  • stabilisée: émulsification ligne d'eau dans le carburant avant l'injection
  • stabilisé: fabrication d'une émulsion eau / carburant stable pour être utilisé comme une alternative de carburant drop-in

Canfield (1999) résume le NOx la réduction par l'utilisation d'eau et d'autres additifs:

  • émulsion stabilisée
    • eau ajoutée% en volume: 10 à 80%
    • Nonx réduction par: 4 à 60%
  • émulsion stabilisée
    • eau ajoutée% en volume: 25 à 50%
    • Nonx réduction par: De 22 à 83%

Émulsion

Une émulsion est un mélange de manière générale liquides non miscibles (phases), telles que l'huile et l'eau. Au cours du processus d'émulsification, la phase dispersée (par exemple de l'eau) est introduit dans la phase liquide (par exemple de l'huile). Par l'application de cisaillement élevé, La taille des particules (= taille des gouttelettes) de la phase dispersée est réduite. Plus la taille de particule, plus stable est l'émulsion produite. la stabilité supplémentaire peut être obtenue par l'introduction d'agents tensio-actifs ou des stabilisants. Cliquez sur le graphique ci-dessus voir les résultats des échantillons pour l'émulsification par ultrasons de 10% d'eau dans de l'huile du moteur (Vélocité 3, Mobil Oil, Hambourg en Allemagne). Cette étude a été menée par Behrend et Schubert (2000).

ultrasons


Lorsque sonication des liquides à des intensités élevées, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide conduisent à haute pression alternée (compression) et basse pression (cycles de raréfaction), avec des taux en fonction de la fréquence. Au cours du cycle à basse pression, les ondes ultrasonores à haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Quand les bulles atteignent un volume auquel ils ne peuvent plus absorber l'énergie, ils s'effondrent violemment pendant un cycle haute pression. Ce phénomène est appelé cavitation. Au cours de l'implosion des températures très élevées (environ. 5,000 K) et les pressions (environ. 2,000atm) sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation se traduit également par des jets de liquide allant jusqu'à 280 m / s vitesse.

L'échographie a été prouvé pour générer des émulsions très homogènes de l'eau dans huile (w / o) et de l'huile dans l'eau (o / w), par le fort cisaillement cavitation. Étant donné que les paramètres de traitement aux ultrasons sont bien contrôlable, la taille des particules et la distribution est bien réglable et reproductible. En règle générale, les ultrasons sont appliqués dans un réacteur à cuve à circulation. Par conséquent, l'émulsion peut être fabriqué en continu en ligne. Pour cette raison, ultrasonication peut être utilisé pour la fabrication d'émulsions stabilisées et non stabilisées.

Le tableau ci-dessous montre les capacités de traitement générales pour différents niveaux de puissance à ultrasons.

Débit
Puissance requise
100 à 400L / h
1kW, par exemple, UIP1000hd
400 à 1600L / h
4 kW, par exemple, UIP4000
1,5 à 6,5 m³/h
16kW, par exemple, UIP16000
dix à 40m³/h
96kW, par exemple, 6xUIP16000
100 à 400m³/h
960kW, par exemple, 60xUIP16000

Ultrasons Dégazage et anti-mousse(Cliquez pour agrandir!) Dégazage par ultrasons d'huile à l'aide d'un processeur à ultrasons UP200S (200 Watts)

L'échographie ne permet aussi réduire la quantité de bulles d'air dans le mélange en émulsion. L'image à droite montre l'effet (5sec. Progresser les images de gauche à droite) de la ultrasonication sur le contenu de la bulle. Comme les variations des fluctuations de cause de la teneur en bulles dans le temps d'injection, un dégazage, et désaération démoussage par ultrasonication améliore les performances du moteur.

Process Equipment Ultrasonic

Hielscher est le principal fournisseur de dispositifs à ultrasons de haute capacité, à l'échelle mondiale. Comme Hielscher fait des processeurs à ultrasons jusqu'à 16 kW puissance par simple dispositif, il y a aucune limite dans la taille des plantes ou la capacité de traitement. Des groupes de plusieurs systèmes de 16kW sont utilisés à la fabrication de gros volumes de carburants en baisse. traitement du combustible industriel n'a pas besoin de beaucoup d'énergie à ultrasons. Les besoins en énergie réelle peut être déterminée à l'aide d'un processeur à ultrasons 1kW à l'échelle de paillasse. Tous les résultats de ces essais en haut de banc peut être facilement mis à l'échelle.

Les coûts de Ultrasons

(Cliquez pour agrandir!) L'efficacité énergétique globale est importante pour le traitement aux ultrasons des liquides. L'efficacité décrit la quantité de la puissance est transmise à partir de la fiche dans le liquide. Nos dispositifs de sonication ont un rendement global de plus de 80%.Ultrasons est une technologie de traitement efficace. les coûts de traitement par ultrasons résultent principalement de l'investissement
pour les appareils à ultrasons, les coûts des services publics et l'entretien. l'encours l'efficacité énergétique (voir graphique) Des appareils à ultrasons Hielscher aide à réduire les coûts des services publics.

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Littérature

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence de la viscosité de la phase continue sur une émulsification par ultrasons, en: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Effets de l'émulsion diesel-eau de combustion sur moteur diesel NOx Les émissions,: Master Thèse présentée à l'école d'études supérieures de l'Université de Floride, 1999.