વોટર-ઇન-ડીઝલ કમ્બશન માટે અલ્ટ્રાસોનિક ઇમ્યુશન

પાવર જનરેટર, શિપ એન્જિન અને રેલ્વે એન્જિન, જે ડીઝલ સાથે બળતણ છે, જ્યારે વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમ્યુશનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે વધુ કાર્યક્ષમ રીતે ચલાવી શકાય છે. વોટર-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણ બળતણનો વપરાશ ઘટાડે છે, કમ્બશન તાપમાન ઘટાડે છે, ક્લીનર બર્ન કરે છે અને ઉત્સર્જન ઘટાડે છે, જેમ કે NOx અને સૂટ. અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન એ ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇંધણનું ઉત્પાદન કરવાની વિશ્વસનીય, સરળ અને અસરકારક પદ્ધતિ છે.

વોટર-ઇન-ડીઝલનું અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન

વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્સન (WiDE; W/D ઇમલ્સન ફ્યુઅલ) એ સંશોધિત ડીઝલ ઇંધણનો વિકલ્પ છે, જેમાં 15% જેટલું પાણી હોય છે. એક્વા-ફ્યુઅલ તરીકે પણ ઓળખાય છે, વોટર-ડીઝલ ઇમલ્સનમાં, પાણીના ટીપાંને સતત ડીઝલ તબક્કામાં અલ્ટ્રાસોનિકલી ઇમલ્સિફાઇડ કરવામાં આવે છે. પ્રવાહીનું તીવ્ર સોનિકેશન એકોસ્ટિક પોલાણ પેદા કરે છે. કેવિટેશનલ શીયર ફોર્સ ટીપાંને વિક્ષેપિત કરે છે અને અન્યથા અવિશ્વસનીય પાણી અને ડીઝલ તબક્કાઓનું સજાતીય મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે.

વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્શન

WiDE (W/D emulsion) ને ડીઝલ (સતત/બાહ્ય તબક્કો) માં પાણીના ટીપાં (વિખરાયેલા/આંતરિક તબક્કા) ના કુદરતી રીતે અવિભાજ્ય પ્રવાહીના મિશ્રણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. પ્રવાહી મિશ્રણની સ્થિરતા સુધારવા અને મિશ્રણ ઉર્જાની જરૂરિયાત ઘટાડવા માટે ઓછી સાંદ્રતામાં ઇમલ્સિફાઇંગ એજન્ટ ઉમેરવામાં આવે છે.

બે-તબક્કાનું પ્રવાહી મિશ્રણ

બે-તબક્કાનું પ્રવાહી મિશ્રણ ડીઝલમાં કોઈપણ સર્ફેક્ટન્ટના ઉપયોગ વિના પાણીના મિશ્રણનું વર્ણન કરે છે. બે-તબક્કાના WiDE માટે, પાણી અને ડીઝલ ફીડિંગ સ્ટ્રીમ્સ એન્જિનની જમણી બાજુએ અલ્ટ્રાસોનિકલી ઇમલ્સિફાઇડ છે. અલ્ટ્રાસોનિક ટુ-ફેઝ વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્શન અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો-સેલ રિએક્ટરમાંથી સીધા જ કમ્બશન એન્જિનમાં જાય છે. સર્ફેક્ટન્ટ વિના, પ્રવાહી મિશ્રણ સંગ્રહ માટે બનાવવામાં આવતું નથી, પરંતુ સીધા કમ્બશન માટે.

પાણી-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણનો કેસ સ્ટડી

સેટઅપ

ઇથનીન એટ અલ. (2018) એ સિંગલ સિલિન્ડર, ડાયરેક્ટ ઇન્જેક્શન ડીઝલ એન્જિન પર વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણ (WiDE) ની અસરનો અભ્યાસ કર્યો. પાણી અને ડીઝલનો વિવિધ એકમોમાં સંગ્રહ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાંથી તેઓને માત્રાત્મક રીતે મિશ્રણ પ્રણાલીમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા છે. મિશ્રણ પ્રણાલીમાં ઉચ્ચ શીયર મિક્સર અને અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરનો સમાવેશ થાય છે. શીયર મિક્સર પાણી અને ડીઝલનું ક્રૂડ પ્રી-મિક્સ પ્રદાન કરે છે, જ્યારે સોનિકેશનનો ઉપયોગ ઝીણા કદના, સમાન ઇમલ્સન માટે કરવામાં આવતો હતો. વોટર-ડીઝલ ઇમલ્શન 5% પાણીથી તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. સજાતીય વાઇડ ઇંધણને મિક્સિંગ સિસ્ટમમાંથી સીધા એન્જિનમાં ટ્રાન્સફર કરવામાં આવ્યું હતું. તૈયાર વાઈડઈ ઈંધણમાં કોઈ સર્ફેક્ટન્ટ્સ નહોતા, તેથી તેને લાંબા ગાળાના અસ્થિર પ્રવાહી ઈંધણ (UW/D) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ડીઝલ એન્જિનનું પરીક્ષણ ચાર અલગ-અલગ લોડ સ્થિતિઓ (1 kW (25%), 2 kW (50%), 3 kW (74%), 4 kW (100%)) અને 3000 rpm ની સતત ઝડપ સાથે કરવામાં આવ્યું હતું. ઇંધણની કામગીરી અને ઉત્સર્જન જેવી અસરોની સરખામણી કરવા માટે, સરફેક્ટન્ટ-સ્ટેબિલાઇઝ્ડ ઇમલ્સન ઇંધણ (સ્થિર ઇમલ્સન (SW/D)) અને સુઘડ ડીઝલ ઇંધણ (D2)નું પણ સમાન એન્જિન પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. 5% પાણી અસ્થિર પ્રવાહી મિશ્રણ અને સ્થિર પ્રવાહી મિશ્રણ બંને માટે વપરાય છે.

પરીણામ

એન્જિન પરીક્ષણ બતાવે છે કે સર્ફેક્ટન્ટ (UW/D) વિના પાણી-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણ એન્જિનમાં નોંધપાત્ર સુધારણામાં પરિણમે છે જેની સરખામણીમાં બ્રેક થર્મલ કાર્યક્ષમતા (BTE) માં 3.59% વધારો અને બ્રેક વિશિષ્ટ બળતણ વપરાશ (BSFC) માં 3.89% ઘટાડો થાય છે. ડીઝલ ઇંધણ સુઘડ કરવા માટે. ઇમલ્શન ઇંધણ, બંને સ્થિર (SW/D) અને અસ્થિર (UW/D), માઇક્રો-વિસ્ફોટની ઘટનાને કારણે એન્જિનની થર્મલ કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. સૂક્ષ્મ વિસ્ફોટની ઘટના પ્રવાહી પાણીના ટીપાંના ઝડપી બાષ્પીભવનનું કારણ બને છે. પાણીના ટીપાં તેલમાં ઘેરાયેલા હોવાથી, તીવ્ર બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ટીપાંને હિંસક રીતે ખૂબ જ સૂક્ષ્મ કણોમાં વિક્ષેપિત કરે છે, જે હવા અને બળતણના મિશ્રણને પ્રોત્સાહન આપે છે. ટીપું વિક્ષેપ અને હવા સાથે મિશ્રણ દહન કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
પરિણામો દર્શાવે છે કે સર્ફેક્ટન્ટનો ઉપયોગ કર્યા વિના એન્જિનમાં પાણી-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણનું રીઅલ-ટાઇમમાં ઉત્પાદન અને સ્થાનાંતરણનો ખ્યાલ ખૂબ સારી રીતે કાર્ય કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકલી તૈયાર પાણી-ડીઝલ મિશ્રણનું તાત્કાલિક ટ્રાન્સફર સંગ્રહિત ઇમલ્સન ઇંધણ માટે સ્થિરીકરણની સમસ્યા તેમજ સર્ફેક્ટન્ટ પરની નિર્ભરતાને દૂર કરે છે. અસ્થિર પાણી-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણ (UW/D) એ 25 સેકન્ડની અંદર સેડિમેન્ટેશન સ્ટેજ સુધી પહોંચ્યા વિના તેના ઇમલ્સન સ્વરૂપને વિશ્વસનીય રીતે જાળવી રાખ્યું (નીચેનું ચિત્ર જુઓ).

સમય જતાં અલ્ટ્રાસોનિકલી ઇમલ્સિફાઇડ એટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણનું ટીપું વર્તન a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s અને d) 132 s. (મેગ્નિફિકેશન 1000×) – ઇથનીન એટ અલ. 2018

જ્યારે સુઘડ ડીઝલ ઇંધણની સરખામણી કરવામાં આવે તો, વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલશન ઇંધણમાં નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ્સ (NOx) અને પાર્ટિક્યુલેટ મેટર (PM) ના ઉત્સર્જનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે, જેમાં અનુક્રમે 31.66% અને 16.33% નો સરેરાશ ઘટાડો થાય છે.

એકંદરે, ultrasonically તૈયાર પ્રવાહી મિશ્રણ – હવામાન અસ્થિર અથવા સર્ફેક્ટન્ટ દ્વારા સ્થિર – ડીઝલ ઇંધણ બચાવવા અને એક્ઝોસ્ટ ઉત્સર્જન ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક્સ સાથે ગ્રીનર એક્ઝોસ્ટ ઉત્સર્જન અને બળતણ બચત!

ઇમલ્સિફાઇડ ઇંધણની સ્પ્રે જ્યોતમાં પ્રાથમિક અને ગૌણ અણુકરણ.

ટર્નરી તબક્કો પ્રવાહી મિશ્રણ

ટર્નરી ફેઝ ઇમલ્શન, જેને થ્રી-ફેઝ ઇમલ્શન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેમાં પાણી, તેલ અને સરફેક્ટન્ટનો સમાવેશ થાય છે. ડીઝલ તબક્કામાં પાણીના અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન દરમિયાન સર્ફેક્ટન્ટ ઉમેરવામાં આવે છે. ઇમલ્સિફાઇંગ એજન્ટ ઇમલ્સનની સ્થિરતાને લંબાવે છે અને પાણીમાં ડીઝલ ઇંધણનો સંગ્રહ કરવાની મંજૂરી આપે છે. W/D પ્રવાહી મિશ્રણ સ્થિરતા પ્રવાહી મિશ્રણ, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણો અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે. surfactant અને sonication પરિમાણોના યોગ્ય સંયોજન સાથે, WiDE ની નોંધપાત્ર લાંબા ગાળાની સ્થિરતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન સિસ્ટમનું ઇન્સ્ટોલેશન અને રેટ્રો-ફિટિંગ સરળ, સલામત અને સસ્તું છે. W/D પ્રવાહી મિશ્રણ ઇંધણનો ઉપયોગ કોઈપણ પરંપરાગત ડીઝલ એન્જિનો (દા.ત., પાવર જનરેટર, રેલ્વે એન્જિન, શિપ એન્જિન) સાથે ફેરફાર કર્યા વિના કરી શકાય છે.

શું વાઇડ ઇંધણ વધુ કાર્યક્ષમ બનાવે છે? – માઇક્રો-વિસ્ફોટની ઘટના

વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણમાં સતત ડીઝલ તબક્કામાં સસ્પેન્ડેડ પાણીના કણોનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે દહન કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇમ્યુલેશન ઇંધણમાંના ઝીણા કદના પાણીના ટીપાઓ ડીઝલ કરતા વધુ ઝડપથી તેમના સુપરહિટેડ સ્ટેજ પર પહોંચે છે અને કમ્બશન દરમિયાન વરાળ વિસ્તરણ બ્રેક-અપ (સ્વયંસ્ફુરિત વિસ્ફોટ) બનાવે છે, જે ખૂબ જ બારીક કણો બનાવે છે. ઇન્ટેક એર સાથે જોડાયેલા મિનિટના કણોના સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારો થવાને કારણે, હવા અને બળતણના મિશ્રણમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે અને તેના કારણે દહન કાર્યક્ષમતા વધે છે. (ઇવાનવ, નેવેડોવ 1965)

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સિફિકેશન સિસ્ટમ્સ

Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા (નેનો-) ઇમ્યુશનના સતત ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સને સપ્લાય કરે છે. સુપિરિયર અલ્ટ્રાસોનિક પર્ફોર્મન્સ, મજબુતતા અને એક નાનકડી ફૂટપ્રિન્ટ Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સને વોટર-ઇન-ડીઝલ ઇમલ્સન ઇંધણ માટે આદર્શ મિશ્રણ સિસ્ટમ બનાવે છે. તમે કમ્બશન એન્જિનમાં ડાયરેક્ટ ઇન્જેક્શન માટે ઇમલ્સન ઇંધણ અથવા સ્ટોરેજ અને પછીના કમ્બશન માટે સ્થિર ઇમલ્સન ઇંધણ બનાવવા માંગતા હો, Hielscher Ultrasonics તમારી એપ્લિકેશન માટે સૌથી યોગ્ય સેટઅપ ધરાવે છે. રેલ્વે લોકોમોટિવ્સ અને અંતર્દેશીય દરિયાઈ જહાજોમાં એકીકરણ માટે નાની અલ્ટ્રાસોનિક ઇમલ્સન સિસ્ટમ્સથી લઈને પાવર પ્લાન્ટ્સ અને વિશાળ દરિયાઈ જહાજો માટે મોટા એક્વા-ઈંધણના જથ્થાના ઉત્પાદન સુધી – અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સના અમારા ક્લસ્ટર કોઈપણ વોલ્યુમના ઇમલ્સન ફ્યુઅલ પ્રોસેસિંગ માટે પરવાનગી આપે છે.
ઉચ્ચ અલ્ટ્રાસોનિક આઉટપુટ, વિશ્વસનીયતા અને મજબૂતાઈ ઉપરાંત, Hielscher Ultrasonics’ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત અને મોનિટર કરી શકાય છે. તાપમાન અને દબાણ સેન્સર ડેટાને જનરેટરમાં ટ્રાન્સમિટ કરે છે, જ્યાં તમામ મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયા પરિમાણો જેમ કે કંપનવિસ્તાર, ચોખ્ખી અને કુલ ઊર્જા, તાપમાન અને દબાણ બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે. ઇન્ટેલિજન્ટ સોફ્ટવેર કંટ્રોલ સતત ઉચ્ચ-ગુણવત્તાના પ્રમાણિત ઇમલ્સન ઇંધણ માટે ચોક્કસ પ્રક્રિયા પરિમાણો સ્થાપિત અને સેટ કરવાની મંજૂરી આપે છે. જેકેટેડ અલ્ટ્રાસોનિક ફ્લો રિએક્ટરને અસરકારક રીતે ઠંડુ કરી શકાય છે અને નિર્દિષ્ટ તાપમાને ઇમલ્સન પર પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. અમારા અલ્ટ્રાસોનિક સાધનોની મજબૂતાઈ ભારે ફરજ પર અને માંગવાળા વાતાવરણમાં 24/7 કામગીરી માટે પરવાનગી આપે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: