Nitrogén-oxidok (NO_X) ismertek azonnal veszélyesek az emberi és környezeti egészségre. A mobil és helyhez kötött dízel- és benzinmotorok nagymértékben hozzájárulnak a világméretű NO-hoz_X Kibocsátás. Emulgeációs az üzemanyag vízzel egy módja annak, hogy csökkentsék a NO_X motorok kibocsátása. Az ultrahangos emulgeálás hatékony eszköz a finom méretű üzemanyag / vízemulziók előállításához.

Autók és teherautók, repülőgépek, elektromos generátorok, villás targoncák, légkondicionálók és kazánok generálnak nagy mennyiségű részecskékhez (PM) és NO_X a kőolajtermékek égetésével. NEM_X nitrogén-monoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO₂), valamint az N₂O NEM₃N₂O₄ és N₂O₅. Nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid hozzájárul az alacsony szintű ózonhoz, a szmoghoz és veszélyesek a környezetre és az emberre. A környezetvédelmi szabályozás a levegőszennyező anyagok kibocsátásával foglalkozik szigorítási határértékek. A motor kibocsátásai közé tartozik a kén-dioxid (SO₂) az üzemanyagban lévő kénvegyületek következtében. Ezt a problémát csökkentik a hidrogénező kénmentesítés vagy ultrahanggal segített kéntelenítés.

Üzemanyag / víz emulzió üzemelés

Az utóbbi években sok munkát végeztek a a víz NO-ra gyakorolt ​​hatása_X kibocsátási szintek. Különféle tüzelőanyagokat: 1: 1 és 19: 1 közötti térfogatsűrűségeket teszteltek az égési tulajdonságok tekintetében. A legtöbb esetben 1-2 tömeg% felületaktív anyagot adtak az emulzió stabilizálásához.

A tüzelés háttere

Az üzemanyag elégetése termikus és mechanikai energiát generál. A mechanikus frakció meghajtására vagy villamosenergia-termelésére szolgáló dugattyúk vagy turbinák meghajtására használható. A legtöbb motorban a hőenergiát nem használják. Ez alacsonyabb termodinamikai hatékonyságot eredményez.

Kb. A NO 90% -a_X az üzemanyag elégetéséből származó NO. A NO-t elsősorban a légköri nitrogén oxidációja (N₂). Az üzemanyaghoz hozzáadott víz csökkenti az égési hőmérsékletet a víz elpárolgása miatt. Amikor az üzemanyag-víz emulzióban lévő víz elpárolog, a környező üzemanyag is elpárolog. Ez növeli az üzemanyag felületét. Az alacsonyabb hőmérséklet és a jobb üzemanyag-eloszlás vezet a alacsonyabb NO képződés_X.

Ultrahangos emulzió

A tüzelőanyag-elégetésbe való bevezetés számos műtárgyban mutatkozott be csökkentse az NO értéket_X kibocsátás. A víz kétféle módon adagolható üzemanyag / víz emulzióval:

• stabilizált: az injektálás előtt az üzemanyagba inline emulgeálást végeznek
• stabilizált: stabil tüzelőanyag / víz emulzió gyártása, amely cseppentő üzemanyagként használható

Canfield (1999) összefoglalja a NO-t_X vízzel és egyéb adalékokkal történő csökkentés:

• stabilizálatlan emulzió
  • víz hozzáadott térfogat%: 10-80%
  • NEM_X csökkentés: 4-60%
• stabilizált emulzió
  • víz hozzáadott térfogat%: 25-50%
  • NEM_X csökkentés: 22-83%

Emulzió

Az emulzió általában az elegy nem elegyedő folyadékok (fázisok), például olaj és víz. Az emulgeálás folyamán a diszperz fázis (pl. Víz) a folyékony fázisba (pl. Olaj) kerül. Alkalmazásával nagy nyírás, a diszperz fázis részecskemérete (= cseppméret) csökken. Minél kisebb a részecskeméret, annál stabilabb az előállított emulzió. További stabilitást érhetünk el felületaktív anyagok vagy stabilizátorok bevezetésével. Kattintson a fenti ábrán hogy mintavétel eredményeit 10% -os vizes motorolaj ultrahangos emulgeálására (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg, Németország). Ezt a tanulmányt a Behrend és Schubert (2000).

Ultrahang

Nagy koncentrációjú folyadékok ultrahangozásakor a folyékony közegbe bejutó hanghullámok váltakozó nagynyomású (tömörítési) és alacsony nyomású (ritkítási) ciklusokat eredményeznek, frekvenciától függően. Az alacsony nyomású ciklus alatt a nagy intenzitású ultrahangos hullámok kis vákuum buborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, amelyen már nem képesek elnyelni az energiát, akkor hevesen összeomlik a nagynyomású ciklus alatt. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Az implózis során lokálisan magas hőmérsékleteket (kb. 5000K) és nyomást (kb. 2000m) érnek el. A kavitációs buborék implozíciója akár 280 m / s sebességű folyékony fúvókákat eredményez.

Az ultrahangot bizonyították nagyon homogén emulziók olajban (w / o) és olajban (o / w) lévő olaj nagy kavitációs nyírás. Mivel az ultrahangos paraméterek jól irányíthatók, a részecskék mérete és eloszlása ​​jól van állítható és ismételhető. Tipikusan az ultrahangot egy áramlási cella reaktorban alkalmazzák. Ezért az emulzió lehet folyamatosan in-line. Emiatt az ultrahangos kezelés stabilizált és nem stabilizált emulziók előállítására használható.

Az alábbi táblázat a különböző ultrahangos teljesítményszintek általános feldolgozási kapacitását mutatja.

Ultrahangos gáztalanítás és habszivárgás

Az ultrahang segít csökkentse a légbuborékok mennyiségét az emulziókeverékben. A jobb oldali kép mutatja a buborék tartalmának ultrahangos effektusát (balról jobbra). Mivel a buborék tartalmának változása ingadozásokat okoz a befecskendezés időzítésében, a gáztalanítás, légtelenítés és páramentesítés az ultrahangos rendszer javítja a motor teljesítményét.

Ultrahangos berendezés

Hielscher az vezető kapacitású ultrahangos készülékek szállítója, világszerte. Ahogy a Hielscher végzi ultrahangos processzorokat 16kW teljesítmény egy eszközönként, van nincs korlátozva a növényméretben vagy feldolgozási kapacitás. Több 16kW-os rendszerű klasztereket használnak nagy mennyiségű cseppentő üzemanyag előállítására. Ipari üzemanyag-feldolgozás nem igényel sok ultrahangos energiát. A tényleges energiaigény meghatározható 1 kw-os ultrahangos processzor használatával. Az ilyen próbapadi vizsgálatok eredményei lehetnek könnyen felszabadult.

Az Ultrasonication költségei

Az ultrahangos technológia hatékony feldolgozási technológia. Az ultrahangos feldolgozás költségei főként a beruházásból származnak
ultrahangos készülékekhez, közüzemi költségekhez és karbantartáshoz. A kiemelkedő energiahatékonyság (lát diagram) a Hielscher ultrahangos készülékei segítenek csökkenteni a közüzemi költségeket.

Irodalom

Behrend, O., Schubert, H. (2000): A folytonos fázisú viszkozitás befolyásolása ultrahangos emulgeálással: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): A dízel-vízemulziós égetés hatása a dízelmotorra NO_X Emissziók,: Master Tézis a Floridai Egyetem posztgraduális iskolájába, 1999.