Ultrasons de puissance pour les émulsions d’eau dans le diesel

L’utilisation d’émulsions d’eau dans le carburant se développe rapidement en raison du durcissement des réglementations environnementales et de la concurrence accrue sur le marché des transports. La technologie d’émulsification par ultrasons permet une utilisation plus efficace des carburants, tels que les fiouls lourds ou le diesel, en incorporant de l’eau au carburant de base. Les mélanges eau-carburant émulsionnés par ultrasons permettent une combustion plus complète et une consommation de carburant plus économique, tout en produisant moins d’émissions lors de la combustion !

Émulsion d’eau dans le carburant

La combustion des carburants génère des gaz dangereux, tels que les oxydes d’azote (NOx), les hydrocarbures (HC), le monoxyde de carbone (CO) et le dioxyde de carbone (CO2), ainsi que des particules (PM), de la suie et de la fumée, qui sont nocifs pour la santé humaine et l’environnement. Les émissions de ces polluants peuvent être considérablement réduites en ajoutant de l’eau au carburant.
L’ajout de 5 – 25% d’eau au carburant, tel que le fioul lourd ou le diesel, peut réduire fortement les émissions de polluants dangereux. L’eau injectée réduit la température locale de combustion adiabatique. Des études ont démontré que les émissions de NOx peuvent ainsi être réduites jusqu’à 40%, celles de CO2 de 5% – 15% et celles de PM jusqu’à 90%. La fumée noire issue de la combustion du diesel peut être complètement éliminée puisque le carburant est entièrement brûlé.
Dans le même temps, la consommation de carburant peut être réduite d’environ 5%. Préservez l’environnement et économisez du carburant !
Les combustibles émulsifiables comprennent les hydrocarbures liquides, le pétrole brut, les fiouls lourds (HFO), le naphta, le kérosène, le diesel, les fiouls de chauffage, le biodiesel et les huiles végétales.

Avantages environnementaux et économiques :

• émissions de NOx plus faibles
• émissions de suie plus faibles
• consommation de carburant réduite
• combustion plus complète
• températures maximales de combustion plus basses
• moins d’encrassement dans la chaudière

Atomisation primaire et secondaire dans la flamme de pulvérisation du carburant émulsionné.

Émulsions d’eau dans le carburant par ultrasons

Les ultrasons de puissance constituent une technologie bien connue et éprouvée pour créer des émulsions fines dont les gouttelettes sont de taille micrométrique et nanométrique. La technologie d’émulsification par ultrasons repose sur les forces de cisaillement dues à la cavitation. La cavitation ultrasonore réduit les gouttelettes d’eau et de carburant à une taille nanométrique et les mélange pour produire une émulsion fine (nano-/ mini-émulsion). Pour l’émulsification ultrasonore en ligne, les flux séparés de carburant et d’eau peuvent être ajustés avec précision afin de garantir un rapport constant entre l’eau et le carburant.
Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent être installés directement en amont de la pompe d’injection, de sorte que l’émulsion eau-carburant homogène puisse être injectée immédiatement dans le moteur, évitant ainsi le stockage de l’émulsion de carburant. Lorsque l’émulsion eau-carburant est injectée dans la chambre de combustion, les gouttelettes d’eau s’évaporent rapidement sous l’effet des températures élevées, car la température d’ébullition de l’eau est nettement inférieure à celle du carburant. Pendant la vaporisation, les gouttelettes d’eau éclatent sous forme de micro-explosions et fragmentent le carburant en gouttelettes plus petites. Le mélange eau-carburant est ainsi atomisé dans la chambre de combustion, ce qui améliore le mélange du carburant et de l’air et permet une combustion complète du carburant. Les très petites gouttelettes offrent une surface spécifique très élevée, créant une vaste interface eau-huile à faible tension interfaciale, ce qui améliore encore l’atomisation. Cela augmente l’efficacité de la combustion et se traduit finalement par une réduction significative des coûts de carburant, supérieure aux coûts de l’émulsification.
La technologie de mélange par ultrasons est un procédé en ligne qui peut être facilement intégré aux moteurs existants. Le moteur lui-même ne nécessite aucune modification.

Ensemble Hielscher UIP6000hdT composé de jusqu’à 12x sonicateurs. Cette configuration permet de constituer un puissant système de sonication en ligne de 72kW pour un traitement en ligne haute performance.

Technologie d’émulsification par ultrasons

La technologie d’émulsification par ultrasons repose sur la cavitation et le mélange à fort cisaillement. Des ondes ultrasonores de forte intensité sont couplées au milieu liquide (mélange carburant-eau), créent des gouttelettes de taille nanométrique et permettent de produire des émulsions biphasiques d’eau dans l’huile et des émulsions triphasiques d’huile dans l’eau dans l’huile.

Installations sur :

• CHP – unités de cogénération de chaleur et d’électricité
• groupes électrogènes diesel
• centrales électriques
• navires
• locomotives diesel
• intégration possible sur tous les moteurs diesel existants
• technologie embarquée : aptitude à la navigation en mer

La nano-émulsification par ultrasons produit des émulsions stables

Équipements à ultrasons pour usage intensif

Hielscher fournit des équipements industriels à ultrasons pour usage intensif capables de traiter des débits de carburant élevés – même à forte viscosité. Les homogénéisateurs à ultrasons Hielscher sont conçus pour fonctionner 24/7 dans des conditions difficiles. Nos systèmes sont faciles à utiliser et compacts, ne comportent aucune pièce mobile, sont faciles à installer et à exploiter, et ne nécessitent pratiquement aucun entretien.
La production de carburants émulsionnés par ultrasons peut être pilotée de manière sûre depuis un navigateur, tandis que les deux flux d’alimentation séparés d’eau et de carburant permettent un dosage précis du rapport eau-carburant ainsi que la régulation / l’adaptation du mélange de carburant pendant le fonctionnement en fonction de la charge / du régime actuel du moteur.

Conception, fabrication et conseil – Qualité fabriquée en Allemagne

Les sonicateurs Hielscher sont réputés pour leurs normes de qualité et de conception extrêmement élevées. Leur robustesse et leur facilité d’utilisation permettent une intégration aisée de nos sonicateurs dans les installations industrielles. Les sonicateurs Hielscher supportent sans difficulté les conditions rigoureuses et les environnements exigeants.

Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO qui accorde une attention particulière aux sonicateurs haute performance associant une technologie de pointe à une grande facilité d’utilisation. Bien entendu, les sonicateurs Hielscher sont conformes aux exigences CE et répondent aux exigences UL, CSA et RoHs.

Production par ultrasons de carburants émulsionnés à bord des navires

Bibliographie / Références

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.