पानी-इन-डीजल दहन के लिए अल्ट्रासोनिक इमल्शन

बिजली जनरेटर, जहाज इंजन और रेलवे इंजन, जो डीजल के साथ ईंधन होते हैं, को पानी-इन-डीजल इमल्शन का उपयोग करने पर अधिक कुशलता से चलाया जा सकता है। पानी-डीजल पायस ईंधन ईंधन की खपत को कम करते हैं, दहन तापमान को कम करते हैं, क्लीनर को जलाते हैं और उत्सर्जन को कम करते हैं, जैसे कि एनओएक्स और कालिख। अल्ट्रासोनिक पायसीकरण उच्च गुणवत्ता वाले पानी-इन-डीजल ईंधन का उत्पादन करने के लिए एक विश्वसनीय, सरल और प्रभावोत्पादक तरीका है।

पानी-इन-डीजल का अल्ट्रासोनिक पायसीकरण

जल-इन-डीजल इमल्शन (WiDE; डी पायस ईंधन) एक संशोधित डीजल ईंधन विकल्प है, जिसमें 15% तक पानी होता है। जल-डीजल इमल्शन में एक्वा-ईंधन के रूप में भी जाना जाता है, पानी की बूंदों को निरंतर डीजल चरण में अल्ट्रासोनिक रूप से पायसीकृत किया जाता है। तरल पदार्थों का तीव्र sonication ध्वनिक cavitation उत्पन्न करता है। कैविटेशनल कतरनी बल छोटी बूंद को बाधित करते हैं और अन्यथा अमिश्रणीय पानी और डीजल चरणों के एक सजातीय पायस का उत्पादन करते हैं।

जल-इन-डीजल इमल्शन

वाईडीई (डब्ल्यू/डी इमल्शन) को डीजल (निरंतर/बाहरी चरण) में पानी की बूंदों (छितरे हुए/आंतरिक चरण) के स्वाभाविक रूप से अमिश्रणीय तरल पदार्थ के मिश्रण के रूप में परिभाषित किया गया है। इमल्शन स्थिरता में सुधार और मिश्रण ऊर्जा की आवश्यकता को कम करने के लिए कम सांद्रता में एक पायसीकारी एजेंट जोड़ा जाता है।

दो चरण पायस

एक दो-चरण पायस किसी भी सर्फेक्टेंट के उपयोग के बिना डीजल में पानी के मिश्रण का वर्णन करता है। दो-चरण WiDE के लिए, पानी और डीजल फीडिंग स्ट्रीम अल्ट्रासोनिक रूप से इंजन के ठीक सामने पायसीकृत होते हैं। अल्ट्रासोनिक दो-चरण पानी-इन-डीजल पायस सीधे अल्ट्रासोनिक प्रवाह-सेल रिएक्टर से दहन इंजन में जाता है। सर्फेक्टेंट के बिना, पायस भंडारण के लिए नहीं, बल्कि प्रत्यक्ष दहन के लिए बनाया गया है।

पानी-डीजल पायस ईंधन का केस स्टडी

सेटअप

इथनिन एट अल (2018) ने एकल सिलेंडर, प्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल इंजन पर पानी-इन-डीजल पायस ईंधन (वाईडीई) के प्रभाव का अध्ययन किया। पानी और डीजल को विभिन्न इकाइयों में संग्रहीत किया गया था, जहां से उन्हें मात्रात्मक रूप से मिश्रण प्रणाली में स्थानांतरित किया गया है। मिश्रण प्रणाली में उच्च कतरनी मिक्सर और अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र का संयोजन शामिल था। कतरनी मिक्सर ने पानी और डीजल का एक कच्चा पूर्व-मिश्रण प्रदान किया, जबकि सोनीशन का उपयोग एक ठीक आकार, समान पायस के लिए किया गया था। पानी-डीजल पायस 5% पानी के साथ तैयार किया गया था। सजातीय WiDE ईंधन को सीधे मिश्रण प्रणाली से इंजन में स्थानांतरित किया गया था। तैयार वाईडीई ईंधन में कोई सर्फेक्टेंट नहीं था, इसलिए इसे दीर्घकालिक अस्थिर पायस ईंधन (यूडब्ल्यू / डी) कहा जा रहा है। डीजल इंजन का परीक्षण चार अलग-अलग लोड स्थितियों (1 किलोवाट (25%), 2 किलोवाट (50%), 3 किलोवाट (74%), 4 किलोवाट (100%)) और 3000 आरपीएम की निरंतर गति के साथ किया गया था। ईंधन प्रदर्शन और उत्सर्जन जैसे प्रभावों की तुलना करने के लिए, एक सर्फैक्टेंट-स्थिर पायस ईंधन (स्थिर पायस (एसडब्ल्यू / डी)) और स्वच्छ डीजल ईंधन (डी 2) का भी एक ही इंजन पर परीक्षण किया गया था। 5% पानी का उपयोग अस्थिर पायस और स्थिर पायस दोनों के लिए किया जाता है।

परिणाम

इंजन परीक्षण से पता चलता है कि स्वच्छ डीजल र्इंधन की तुलना में बिना सर्फेक्टेंट (यूडब्ल्यू/डी) के जल-डीजल इमल्शन र्इंधन के परिणामस्वरूप ब्रेक थर्मल दक्षता (बीटीई) में 359% और ब्रेक विशिष्ट र्इंधन खपत (बीएसएफसी) में 389% की कमी के साथ इंजन में महत्वपूर्ण सुधार होता है। पायस ईंधन, दोनों स्थिर (SW/D) और अस्थिर (UW/D), ने सूक्ष्म विस्फोट की घटना के कारण इंजन की तापीय दक्षता में वृद्धि की। सूक्ष्म विस्फोट की घटना इमल्सीफाइड पानी की बूंदों के तेजी से वाष्पीकरण का कारण बनती है। चूंकि मिनट की पानी की बूंदें तेल में घिरी होती हैं, तीव्र वाष्पीकरण प्रक्रिया बूंदों को हिंसक रूप से बहुत महीन कणों में बाधित करती है, जो हवा और ईंधन के मिश्रण को बढ़ावा देती है। छोटी बूंद व्यवधान और हवा के साथ मिश्रण दहन दक्षता को काफी बढ़ाता है।
परिणाम बताते हैं कि सर्फेक्टेंट का उपयोग किए बिना इंजन में वास्तविक समय में पानी-डीजल पायस ईंधन के उत्पादन और हस्तांतरण की अवधारणा बहुत अच्छी तरह से काम करती है। अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार पानी-डीजल मिश्रण का तत्काल हस्तांतरण संग्रहीत पायस ईंधन के साथ-साथ सर्फेक्टेंट पर निर्भरता के लिए स्थिरीकरण समस्या को समाप्त करता है। अस्थिर पानी-डीजल पायस ईंधन (यूडब्ल्यू / डी) ने 25 सेकंड के भीतर अवसादन चरण तक पहुंचने के बिना अपने पायस रूप को मज़बूती से बनाए रखा (नीचे चित्र देखें)।

समय के साथ अल्ट्रासोनिक रूप से इमल्सीफाइड एटर-इन-डीजल इमल्शन ईंधन का ड्रॉपलेट व्यवहार a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s और d) 132 s (आवर्धन 1000×) – इथिनिन एट अल 2018

स्वच्छ डीजल ईंधन की तुलना में, जल-इन-डीजल इमल्शन ईंधन में नाइट्रोजन ऑक्साइड (एनओएक्स) और कण पदार्थ (पीएम) के निकास उत्सर्जन में क्रमशः 31.66% और 16.33% की औसत कमी के साथ काफी कमी होती है।

कुल मिलाकर, अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार इमल्शन – सर्फेक्टेंट द्वारा अस्थिर या स्थिर – डीजल ईंधन बचाने और निकास उत्सर्जन को कम करने में मदद करें।
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इमल् सीफाइड ईंधन की स् पे्र ज्वाला में प्राथमिक और द्वितीयक परमाणुकरण।

टर्नरी फेज इमल्शन

एक टर्नरी चरण पायस, जिसे तीन-चरण पायस के रूप में भी जाना जाता है, में पानी, तेल और एक सर्फेक्टेंट होता है। डीजल चरण में पानी के अल्ट्रासोनिक पायसीकरण के दौरान, एक सर्फेक्टेंट जोड़ा जाता है। पायसीकारी एजेंट पायस स्थिरता को बढ़ाता है और पानी-में-डीजल ईंधन के भंडारण की अनुमति देता है। डब्ल्यू / डी पायस स्थिरता पायसीकारक, अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया मापदंडों और तापमान पर निर्भर करता है। सर्फेक्टेंट और सोनीशन मापदंडों के सही संयोजन के साथ, वाईडीई की एक महत्वपूर्ण दीर्घकालिक स्थिरता प्राप्त की जा सकती है।

अल्ट्रासोनिक पायसीकरण प्रणाली की स्थापना और रेट्रो-फिटिंग सरल, सुरक्षित और सस्ती है। डब्ल्यू / डी पायस ईंधन का उपयोग किसी भी पारंपरिक डीजल इंजन (जैसे, बिजली जनरेटर, रेलवे इंजन, जहाज इंजन) के साथ संयोजन में संशोधन के बिना किया जा सकता है।

क्या WiDE ईंधन को अधिक कुशल बनाता है? – सूक्ष्म विस्फोट घटना

जल-इन-डीजल पायस ईंधन में निरंतर डीजल चरण में निलंबित पानी के कण होते हैं। दहन होने पर, पायस ईंधन में महीन आकार की पानी की बूंदें डीजल की तुलना में तेजी से अपने सुपरहीट चरण तक पहुंचती हैं और दहन के दौरान वाष्प विस्तार ब्रेक-अप (सहज विस्फोट) बनाती हैं, जिससे बहुत महीन कण बनते हैं। सेवन हवा के साथ संयुक्त मिनट कणों के बढ़े हुए सतह क्षेत्र के कारण, हवा और ईंधन मिश्रण में काफी सुधार होता है और जिससे दहन दक्षता बढ़ जाती है। (इवानोव, नेवेदोव 1965)

उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक पायसीकरण प्रणाली

Hielscher Ultrasonics उच्च गुणवत्ता (नैनो-) पायस के निरंतर उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर की आपूर्ति करता है। सुपीरियर अल्ट्रासोनिक प्रदर्शन, मजबूती, और एक छोटा पदचिह्न Hielscher Ultrasonicators पानी में डीजल पायस ईंधन के लिए आदर्श मिश्रण प्रणाली बनाते हैं। Wether आप एक दहन इंजन या भंडारण और बाद में दहन के लिए स्थिर पायस ईंधन में प्रत्यक्ष इंजेक्शन के लिए पायस ईंधन का उत्पादन करना चाहते हैं, Hielscher Ultrasonics आपके आवेदन के लिए सबसे उपयुक्त सेटअप है। रेलवे इंजनों और अंतर्देशीय समुद्री जहाजों में एकीकरण के लिए छोटे अल्ट्रासोनिक इमल्शन सिस्टम से लेकर बिजली संयंत्रों और विशाल समुद्री जहाजों के लिए बड़े एक्वा-ईंधन वॉल्यूम की पीढ़ी तक – अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर के हमारे क्लस्टर किसी भी मात्रा के पायस ईंधन प्रसंस्करण के लिए अनुमति देते हैं।
उच्च अल्ट्रासोनिक उत्पादन, विश्वसनीयता और मजबूती के अलावा, Hielscher Ultrasonics’ औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर को ठीक से नियंत्रित और मॉनिटर किया जा सकता है। तापमान और दबाव सेंसर डेटा को जनरेटर तक पहुंचाते हैं, जहां आयाम, शुद्ध और कुल ऊर्जा, तापमान और दबाव जैसे सभी महत्वपूर्ण प्रक्रिया पैरामीटर एक अंतर्निहित एसडी-कार्ड पर दर्ज किए जाते हैं। बुद्धिमान सॉफ्टवेयर नियंत्रण लगातार उच्च गुणवत्ता वाले मानकीकृत पायस ईंधन के लिए सटीक प्रक्रिया मापदंडों को स्थापित करने और सेट करने की अनुमति देता है। जैकेट वाले अल्ट्रासोनिक प्रवाह रिएक्टर को कुशलता से ठंडा किया जा सकता है और निर्दिष्ट तापमान पर पायस को संसाधित करने की अनुमति देता है। हमारे अल्ट्रासोनिक उपकरण की मजबूती भारी शुल्क पर और मांग वाले वातावरण में 24/7 ऑपरेशन की अनुमति देती है।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: