NOx-ઓઇલ/વોટર-ઇમલ્સિફિકેશન દ્વારા ઘટાડો

નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ (NO_x) માનવ અને પર્યાવરણીય સ્વાસ્થ્ય માટે તરત જ ખતરનાક તરીકે ઓળખાય છે. મોબાઇલ અને સ્થિર ડીઝલ અને ગેસોલિન એન્જિનો વિશ્વભરના NO માં મોટા પ્રમાણમાં યોગદાન આપી રહ્યા છે_x ઉત્સર્જન પાણી સાથે બળતણનું મિશ્રણ એ NO ઘટાડવાનો એક માર્ગ છે_x એન્જિનનું ઉત્સર્જન. અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન એ ફાઇન-સાઇઝ ઇંધણ/પાણી-ઇમ્યુલેશન પેદા કરવા માટે અસરકારક માધ્યમ છે.

કાર અને ટ્રક, એરક્રાફ્ટ, ઇલેક્ટ્રિક જનરેટર, ફોર્કલિફ્ટ્સ, એર કન્ડીશનીંગ યુનિટ અને બોઈલર જનરેટ કરે છે મોટા પ્રમાણમાં પાર્ટિક્યુલેટ મેટર (PM) અને NO_x પેટ્રોલિયમ ઉત્પાદનોના દહન દ્વારા. ના_x નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ (NO) અને નાઈટ્રિક ડાયોક્સાઇડ (NO.) ના મિશ્રણનો સંદર્ભ આપે છે₂) તેમજ એન₂ઓ, ના₃, એન₂ઓ₄ અને એન₂ઓ₅. નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડ અને નાઈટ્રિક ડાયોક્સાઇડ નીચા સ્તરના ઓઝોન, ધુમ્મસમાં ફાળો આપે છે અને પર્યાવરણ અને મનુષ્યો માટે જોખમી છે. પર્યાવરણીય નિયમન દ્વારા હવા પ્રદૂષક ઉત્સર્જનને સંબોધવામાં આવે છે કડક મર્યાદા. એન્જિન ઉત્સર્જનમાં સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ (SO₂) બળતણમાં સલ્ફર સંયોજનોના પરિણામે. આ સમસ્યા હાઇડ્રોડસલ્ફ્યુરાઇઝેશન દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે અથવા અલ્ટ્રાસોનિકલી આસિસ્ટેડ ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન.

ફ્યુઅલ/વોટર ઇમલ્શન પર ચાલે છે

તાજેતરના વર્ષોમાં, તેના પર ઘણું કામ કરવામાં આવ્યું છે NO પર પાણીનો પ્રભાવ_x ઉત્સર્જન સ્તર. વિવિધ બળતણ: 1:1 થી 19:1 સુધીના પાણીના વોલ્યુમેટ્રિક ગુણોત્તરનું કમ્બશન ગુણધર્મો માટે પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, ઇમલ્સન સ્ટેબિલાઇઝેશન માટે 1 થી 2 વોલ્યુમ ટકા સરફેક્ટન્ટ ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.

કમ્બશન પર પૃષ્ઠભૂમિ

બળતણનું દહન થર્મલ અને યાંત્રિક ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે. યાંત્રિક અપૂર્ણાંકનો ઉપયોગ પ્રોપલ્શન અથવા વીજળી ઉત્પાદન માટે પિસ્ટન અથવા ટર્બાઇન ચલાવવા માટે થઈ શકે છે. મોટાભાગના એન્જિનોમાં, થર્મલ ઊર્જાનો ઉપયોગ થતો નથી. આના પરિણામે થર્મોડાયનેમિક કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે.

આશરે. ના 90%_x બળતણ કમ્બશન પ્રક્રિયાના પરિણામે NO છે. NO મુખ્યત્વે વાતાવરણીય નાઇટ્રોજન (N) ના ઓક્સિડેશન દ્વારા રચાય છે₂). બળતણમાં ઉમેરાયેલું પાણી પાણીના બાષ્પીભવનને કારણે દહન તાપમાન ઘટાડે છે. જ્યારે ઇંધણ-પાણીના પ્રવાહી મિશ્રણમાં પાણી બાષ્પીભવન થાય છે, ત્યારે આસપાસના બળતણનું પણ બાષ્પીભવન થાય છે. આ બળતણની સપાટીનો વિસ્તાર વધારે છે. નીચું તાપમાન અને વધુ સારું બળતણ વિતરણ એ તરફ દોરી જાય છે ના નીચલી રચના_x.

અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન

ઇંધણના દહનમાં પાણીનો પરિચય ઘણા કાર્યોમાં બતાવવામાં આવ્યો છે NO ને ઓછું કરો_x ઉત્સર્જન. બે રીતે બળતણ/પાણીનું મિશ્રણ બનાવીને પાણી ઉમેરી શકાય છે:

• અસ્થિર: ઇન્જેક્શન પહેલાં ઇંધણમાં પાણીનું ઇનલાઇન ઇમલ્સિફિકેશન
• સ્થિર: ડ્રોપ-ઇન ઇંધણ વિકલ્પ તરીકે ઉપયોગમાં લેવા માટે સ્થિર ઇંધણ/પાણીના પ્રવાહી મિશ્રણનું ઉત્પાદન

કેનફિલ્ડ (1999) NO નો સારાંશ આપે છે_x પાણી અને અન્ય ઉમેરણોના ઉપયોગ દ્વારા ઘટાડો:

• અસ્થિર પ્રવાહી મિશ્રણ
  • પાણી ઉમેર્યું વોલ્યુમ%: 10 થી 80%
  • ના_x દ્વારા ઘટાડો: 4 થી 60%
• સ્થિર પ્રવાહી મિશ્રણ
  • પાણી ઉમેર્યું વોલ્યુમ%: 25 થી 50%
  • ના_x દ્વારા ઘટાડો: 22 થી 83%

પ્રવાહી મિશ્રણ

એક પ્રવાહી મિશ્રણ સામાન્ય રીતે મિશ્રણ છે અવિભાજ્ય પ્રવાહી (તબક્કાઓ), જેમ કે તેલ અને પાણી. પ્રવાહી તબક્કો (દા.ત. તેલ) માં વિખેરાઈ જવાનો તબક્કો (દા.ત. પાણી) દાખલ થાય છે. ની અરજી દ્વારા ઉચ્ચ દબાણ, વિખેરવાના તબક્કાના કણોનું કદ (= ટીપું કદ) ઘટે છે. કણોનું કદ જેટલું નાનું હોય છે, તેટલું જ વધુ સ્થિર બને છે. સર્ફેક્ટન્ટ્સ અથવા સ્ટેબિલાઇઝર્સની રજૂઆત દ્વારા વધારાની સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ઉપરના ગ્રાફિક પર ક્લિક કરો મોટર તેલમાં 10% પાણીના અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન માટે નમૂના પરિણામો જોવા માટે (વેલોસાઇટ 3, મોબિલ ઓઇલ, હેમ્બર્ગ જર્મની). દ્વારા આ અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો બેહેરેન્ડ અને શુબર્ટ (2000).

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ

જ્યારે ઉચ્ચ તીવ્રતા પર પ્રવાહીને સોનિક કરે છે, ત્યારે પ્રવાહી માધ્યમોમાં પ્રચાર કરતા ધ્વનિ તરંગો આવર્તન પર આધારીત દર સાથે, ઉચ્ચ-દબાણ (સંકોચન) અને નીચા-દબાણ (વિરલ) ચક્રમાં પરિણમે છે. લો-પ્રેશર ચક્ર દરમિયાન, ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો પ્રવાહીમાં નાના શૂન્યાવકાશ પરપોટા અથવા ખાલી જગ્યાઓ બનાવે છે. જ્યારે પરપોટા એવા જથ્થાને પ્રાપ્ત કરે છે કે જેના પર તેઓ લાંબા સમય સુધી ઊર્જાને શોષી શકતા નથી, ત્યારે તેઓ ઉચ્ચ દબાણના ચક્ર દરમિયાન હિંસક રીતે તૂટી પડે છે. આ ઘટનાને પોલાણ કહેવામાં આવે છે. વિસ્ફોટ દરમિયાન ખૂબ ઊંચા તાપમાન (અંદાજે 5,000K) અને દબાણ (અંદાજે 2,000atm) સ્થાનિક સ્તરે પહોંચી જાય છે. પોલાણના બબલના વિસ્ફોટથી 280m/s વેગ સુધીના પ્રવાહી જેટ પણ પરિણમે છે.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પેદા કરવા માટે સાબિત થયું છે ખૂબ જ સજાતીય પ્રવાહી મિશ્રણ તેલમાં પાણી (w/o) અને પાણીમાં તેલ (o/w) દ્વારા ઉચ્ચ કેવિટેશનલ શીયર. અલ્ટ્રાસોનિકેશનના પરિમાણો સારી રીતે નિયંત્રણક્ષમ હોવાથી, કણોનું કદ અને વિતરણ બરાબર છે એડજસ્ટેબલ અને પુનરાવર્તિત. સામાન્ય રીતે, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ફ્લો-સેલ રિએક્ટરમાં લાગુ કરવામાં આવે છે. તેથી, પ્રવાહી મિશ્રણ હોઈ શકે છે સતત ઇન-લાઇન કરવામાં આવે છે. આ કારણોસર, અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ સ્થિર અને અસ્થિર પ્રવાહીના નિર્માણ માટે થઈ શકે છે.

નીચે આપેલ કોષ્ટક વિવિધ અલ્ટ્રાસોનિક પાવર સ્તરો માટે સામાન્ય પ્રક્રિયા ક્ષમતાઓ દર્શાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ડિગાસિંગ અને ડિફોમિંગ

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પણ મદદ કરે છે હવાના પરપોટાનું પ્રમાણ ઘટાડવું પ્રવાહી મિશ્રણમાં. જમણી બાજુનું ચિત્ર બબલ સામગ્રી પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસર (5 સેકન્ડ. ડાબેથી જમણે પ્રગતિ છબીઓ) દર્શાવે છે. બબલની સામગ્રીમાં ભિન્નતા ઇન્જેક્શનના સમયમાં વધઘટનું કારણ બને છે, એ ડીગૅસિંગ, ડીઅરેશન અને ડિફોમિંગ અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા એન્જિનની કામગીરીમાં સુધારો થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા સાધનો

Hielscher છે ઉચ્ચ ક્ષમતાના અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોના અગ્રણી સપ્લાયર, વિશ્વભરમાં. જેમ Hielscher સુધીના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ બનાવે છે 16kW એક ઉપકરણ દીઠ પાવર, ત્યાં છે છોડના કદમાં કોઈ મર્યાદા નથી અથવા પ્રક્રિયા ક્ષમતા. ડ્રોપ-ઇન ઇંધણના મોટા જથ્થાના ઉત્પાદન માટે ઘણી 16kW સિસ્ટમ્સના ક્લસ્ટરોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઔદ્યોગિક બળતણ પ્રક્રિયા વધુ અલ્ટ્રાસોનિક ઊર્જાની જરૂર નથી. બેન્ચ-ટોપ સ્કેલમાં 1kW અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરનો ઉપયોગ કરીને વાસ્તવિક ઊર્જાની જરૂરિયાત નક્કી કરી શકાય છે. આવા બેન્ચ-ટોપ ટ્રાયલ્સમાંથી તમામ પરિણામો આવી શકે છે સરળતાથી માપવામાં આવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ખર્ચ

અલ્ટ્રાસોનિકેશન એ એક અસરકારક પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજી છે. અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસિંગ ખર્ચ મુખ્યત્વે રોકાણનું પરિણામ છે
અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો, ઉપયોગિતા ખર્ચ અને જાળવણી માટે. બાકી ઉર્જા કાર્યક્ષમતા (જુઓ ચાર્ટ) Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો ઉપયોગિતા ખર્ચ ઘટાડવા માટે મદદ કરે છે.

સાહિત્ય

બેહેરેન્ડ, ઓ., શુબર્ટ, એચ. (2000): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા ઇમલ્સિફિકેશન પર સતત તબક્કાની સ્નિગ્ધતાનો પ્રભાવ, માં: અલ્ટ્રાસોનિક્સ સોનોકેમિસ્ટ્રી 7 (2000) 77-85.

કેનફિલ્ડ, એ., સી. (1999): ડીઝલ એન્જિન NO પર ડીઝલ-વોટર ઇમલ્શન કમ્બશનની અસરો_x ઉત્સર્જન, માં: યુનિવર્સિટી ઓફ ફ્લોરિડા, 1999ની ગ્રેજ્યુએટ સ્કૂલ સમક્ષ માસ્ટર થીસીસ રજૂ કરવામાં આવી.