NOx-redukció olaj/víz emulgeálással
Nitrogén-oxidok (NOx) ismert, hogy közvetlen veszélyt jelentenek az emberi és környezeti egészségre. A mobil és helyhez kötött dízel- és benzinmotorok nagymértékben hozzájárulnak a világszertex Kibocsátás. Az üzemanyag vízzel történő emulgeálása az NO csökkentésének egyik módjax motorok kibocsátása. Az ultrahangos emulgeálás hatékony eszköz finom méretű üzemanyag / víz emulziók előállítására.
Autók és teherautók, repülőgépek, elektromos generátorok, targoncák, légkondicionáló egységek és kazánok generálnak nagy mennyiségű szálló por (PM) és NOx kőolajtermékek égetésével. NEMx nitrogén-monoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO2), valamint az N2O, NEM3, N2O4 és N2O5. Nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid hozzájárulnak az alacsony szintű ózonhoz, szmoghoz és veszélyesek a környezetre és az emberekre. A környezetvédelmi szabályozás a légszennyező anyagok kibocsátásával foglalkozik szigorítási határértékek. A motor kibocsátása magában foglalja a kén-dioxidot (SO2) az üzemanyagban lévő kénvegyületek eredményeként. Ezt a problémát csökkenti a hidrogénezés kéntelenítése vagy ultrahanggal segített kéntelenítés.
Üzemanyag / víz emulzióval működik
Az elmúlt években sok munkát végeztek a a víz hatása az NO-rax kibocsátási szintek. Különböző tüzelőanyag-víz térfogatarányokat teszteltek 1: 1 és 19: 1 között az égési tulajdonságok szempontjából. A legtöbb esetben 1-2 térfogatszázalék felületaktív anyagot adtunk hozzá az emulzió stabilizálásához.
Az égés háttere
Az üzemanyag elégetése termikus és mechanikai energiát termel. A mechanikus frakció dugattyúk vagy turbinák meghajtására vagy villamosenergia-termelésre használható. A legtöbb motorban a hőenergiát nem használják. Ez alacsonyabb termodinamikai hatékonyságot eredményez.
A NO kb. 90%-ax az üzemanyag égési folyamatából eredő NEM. Az NO elsősorban a légköri nitrogén (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 alacsonyabb NO képződésx.
ultrahangos emulgeálás
A víz bevezetése az üzemanyag elégetésébe számos munkában bizonyította, hogy csökkentse a NO értéketx Kibocsátás. A víz kétféleképpen adható hozzá üzemanyag / víz emulzió kialakításával:
- nem stabilizált: víz inline emulgeálása az üzemanyagba a befecskendezés előtt
- Stabilizált: stabil üzemanyag/víz emulzió gyártása cseppenthető üzemanyag alternatívaként történő felhasználásra
Canfield (1999) összefoglalja a NEMx Csökkentés víz és egyéb adalékanyagok használatával:
- nem stabilizált emulzió
- hozzáadott víz térfogat%: 10–80%
- NEMx csökkentés: 4–60%
- stabilizált emulzió
- hozzáadott víz térfogat%: 25–50%
- NEMx csökkentés: 22–83%
emulzió
Az emulzió általában nem elegyedő folyadékok (fázisok), például olaj és víz. Az emulgeálási folyamat során a diszperziós fázist (pl. víz) a folyékony fázisba (pl. olaj) vezetik be. Alkalmazásával nagy nyírás, a diszperziós fázis részecskemérete (= cseppmérete) csökken. Minél kisebb a részecskeméret, annál stabilabb a generált emulzió. További stabilitás érhető el felületaktív anyagok vagy stabilizátorok bevezetésével. Kattintson a fenti ábrára a motorolajban lévő 10% -os víz ultrahangos emulgeálásának mintaeredményeinek megtekintése (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg, Németország). Ezt a vizsgálatot végezte Behrend és Schubert (2000).
Ultrahang
A folyadékok nagy intenzitású szonikálásakor a folyékony közegbe terjedő hanghullámok váltakozó nagynyomású (kompressziós) és alacsony nyomású (ritka) ciklusokat eredményeznek, a frekvenciától függő sebességgel. Az alacsony nyomású ciklus alatt a nagy intenzitású ultrahangos hullámok kis vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok elérik azt a térfogatot, amelyen már nem képesek energiát elnyelni, hevesen összeomlanak egy nagynyomású ciklus során. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Az implózió során nagyon magas hőmérsékletet (kb. 5000K) és nyomást (kb. 2000 atm) érnek el helyben. A kavitációs buborék implóziója akár 280 m / s sebességű folyékony fúvókákat is eredményez.
Az ultrahang bizonyítottan generál nagyon homogén emulziók olajban lévő víz (w/o) és olaj vízben (o/w) nagy kavitációs nyírás. Mivel az ultrahangos paraméterek jól szabályozhatók, a részecskeméret és az eloszlás jól állítható és ismételhető. Az ultrahangot általában áramlási cellás reaktorban alkalmazzák. Ezért az emulzió lehet folyamatosan gyártósoron;. Emiatt az ultrahangos kezelés stabilizált és nem stabilizált emulziók előállítására használható.
Az alábbi táblázat a különböző ultrahangos teljesítményszintek általános feldolgozási kapacitását mutatja.
Áramlási sebesség
|
Szükséges teljesítmény
|
---|---|
100 hoz 400L / óra
|
1kW, pl. UIP1000hd
|
400 hoz 1600L / óra
|
4kW, pl. UIP4000
|
1.5 hoz 6,5 m³/óra
|
16kW, pl. UIP16000
|
10 hoz 40m³/óra
|
96 kW, pl. 6xUIP16000
|
100 hoz 400m³/óra
|
960kW, pl. 60xUIP16000
|
Ultrahangos gáztalanítás és habzásgátlásp0200.jpg)
Az ultrahang szintén segít csökkentse a légbuborékok mennyiségét az emulziós keverékben. A jobb oldali kép mutatja az ultrahangos kezelés hatását (5mp. előrehaladási képek balról jobbra) a buborék tartalmára. Mivel a buboréktartalom változásai ingadozásokat okoznak az injekció időzítésében, a gáztalanítás, légtelenítés és habzásgátlás Az ultrahangos kezelés javítja a motor teljesítményét.
Ultrahangos technológiai berendezések
Hielscher a A nagy kapacitású ultrahangos készülékek vezető szállítójavilágméretű. Mivel a Hielscher ultrahangos processzorokat gyárt akár 16kW Teljesítmény egy eszközönkéntvan nincs korlátozás az üzem méretében vagy feldolgozási kapacitás. Több 16 kW-os rendszer klasztereit használják nagy mennyiségű cseppenthető üzemanyag gyártására. Ipari üzemanyag-feldolgozás nem igényel sok ultrahangos energiát. A tényleges energiaszükséglet meghatározható egy 1kW-os ultrahangos processzorral asztali skálán. Az ilyen asztali vizsgálatok összes eredménye lehet Könnyen méretezhető.
Az ultrahangos kezelés költségei
Az ultrahangos kezelés hatékony feldolgozási technológia. Az ultrahangos feldolgozási költségek elsősorban a beruházásból származnak
ultrahangos készülékekhez, közüzemi költségekhez és karbantartáshoz. A kiemelkedő energiahatékonyság (lásd: diagram) Hielscher ultrahangos készülékek segítenek csökkenteni a közüzemi költségeket.
Irodalom
Behrend, O., Schubert, H. (2000): A folyamatos fázisviszkozitás hatása az ultrahang emulgeálására, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.
Canfield, A., C. (1999): A dízel-víz emulziós égés hatása a dízelmotor NO-rax Kibocsátások, in: A Floridai Egyetem posztgraduális iskolájának bemutatott diplomamunka, 1999.