Ուլտրաձայնային էմուլսիաներ ջրի մեջ դիզելային այրման համար

Էլեկտրաէներգիայի գեներատորները, նավի շարժիչները և երկաթուղային շարժիչները, որոնք սնվում են դիզելային վառելիքով, կարող են ավելի արդյունավետ աշխատել, երբ օգտագործվում են ջուրը դիզելային էմուլսիաներ: Ջրի դիզելային էմուլսիայի վառելիքները նվազեցնում են վառելիքի սպառումը, նվազեցնում այրման ջերմաստիճանը, այրում են ավելի մաքուր և նվազեցնում արտանետումները, ինչպիսիք են NOx-ը և մուրը: Ուլտրաձայնային էմուլսացումը հուսալի, պարզ և արդյունավետ մեթոդ է բարձրորակ ջրի մեջ դիզելային վառելիք արտադրելու համար:

Ջրի մեջ դիզելային ուլտրաձայնային էմուլսացիա

Water-in-Diesel-ի էմուլսիաները (WiDE; W/D էմուլսիայի վառելիք) դիզելային վառելիքի փոփոխված այլընտրանք է, որը պարունակում է մինչև 15% ջուր: Նաև հայտնի է որպես ջրային վառելիք, ջրային դիզելային էմուլսիաներում ջրի կաթիլները ուլտրաձայնային եղանակով էմուլսացվում են շարունակական դիզելային փուլի մեջ: Հեղուկների ինտենսիվ հնչյունավորումը առաջացնում է ակուստիկ կավիտացիա: Կավիտացիոն ճեղքման ուժերը խանգարում են կաթիլներին և արտադրում այլապես չխառնվող ջրի և դիզելային փուլերի միատարր էմուլսիա:

Ջուր-դիզելային էմուլսիա

WiDE (W/D էմուլսիա) սահմանվում է որպես դիզելային վառելիքի (շարունակական/արտաքին փուլ) ջրի կաթիլների (ցրված/ներքին փուլ) բնականորեն չխառնվող հեղուկների խառնուրդ: Ցածր կոնցենտրացիաներում ավելացվում է էմուլգացնող նյութ՝ էմուլսիաների կայունությունը բարելավելու և խառնման էներգիայի պահանջարկը նվազեցնելու համար:

երկփուլ էմուլսիա

Երկու փուլային էմուլսիան նկարագրում է ջրի խառնուրդը դիզելային վառելիքի մեջ առանց որևէ մակերևութային ակտիվ նյութի օգտագործման: Երկֆազ WiDE-ի համար ջրի և դիզելային սնուցման հոսքերը ուլտրաձայնային եղանակով էմուլսացվում են հենց շարժիչի առջև: Ուլտրաձայնային երկփուլ ջուր-դիզելային էմուլսիան անմիջապես անցնում է ուլտրաձայնային հոսքի բջջային ռեակտորից դեպի այրման շարժիչ: Առանց մակերեսային ակտիվ նյութի, էմուլսիան պատրաստվում է ոչ թե պահեստավորման, այլ ուղղակի այրման համար:

Ջուր-Դիզելային էմուլսիա վառելիքի դեպքի ուսումնասիրություն

Կարգավորումը

Իթնին և այլք։ (2018) ուսումնասիրել է ջուրը դիզելային էմուլսիայի վառելիքի (WiDE) ազդեցությունը մեկ բալոնով, ուղղակի ներարկման դիզելային շարժիչի վրա: Ջուրը և դիզելային վառելիքը պահեստավորվել են տարբեր ագրեգատներում, որոնցից դրանք քանակապես տեղափոխվել են խառնիչ համակարգ։ Խառնիչ համակարգը բաղկացած էր բարձր կտրվածքային խառնիչի և ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորի համակցությունից: Կտրող խառնիչն ապահովում էր ջրի և դիզելային վառելիքի նախնական խառնուրդը, մինչդեռ ձայնագրումը օգտագործվում էր նուրբ չափի, միատեսակ էմուլսիայի համար: Ջր-դիզելային էմուլսիան պատրաստվել է 5% ջրով։ Միատարր WiDE վառելիքը խառնիչ համակարգից ուղղակիորեն փոխանցվել է շարժիչի մեջ: Պատրաստված WiDE վառելիքը չի պարունակում որևէ մակերևութային ակտիվ նյութեր, հետևաբար կոչվում է որպես երկարաժամկետ անկայուն էմուլսիա վառելիք (UW/D): Դիզելային շարժիչը փորձարկվել է չորս տարբեր բեռնվածության պայմաններում (1 կՎտ (25%), 2 կՎտ (50%), 3 կՎտ (74%), 4 կՎտ (100%)) և 3000 պտ/րոպում հաստատուն արագությամբ: Որպեսզի համեմատենք ազդեցությունները, ինչպիսիք են վառելիքի արդյունավետությունը և արտանետումները, նույն շարժիչի վրա փորձարկվել են նաև մակերևութային ակտիվ նյութերով կայունացված էմուլսիա վառելիք (կայուն էմուլսիա (SW/D)) և կոկիկ դիզելային վառելիք (D2): Ջրի 5%-ն օգտագործվում է ինչպես անկայուն էմուլսիայի, այնպես էլ կայուն էմուլսիայի համար։

Արդյունքները

Շարժիչի փորձարկումը ցույց է տալիս, որ ջրային դիզելային էմուլսիայի վառելիքը առանց մակերեւութային ակտիվ նյութի (UW/D) հանգեցնում է շարժիչի զգալի բարելավման՝ համեմատած արգելակային ջերմային արդյունավետության (BTE) 3,59%-ով և արգելակի հատուկ վառելիքի սպառման (BSFC) 3,89%-ով կրճատման հետ։ կոկիկ դիզելային վառելիքի համար: Էմուլսիայի վառելիքները՝ ինչպես կայունացված (SW/D), այնպես էլ անկայուն (UW/D), բարձրացրել են շարժիչի ջերմային արդյունավետությունը միկրո պայթյունի երևույթի պատճառով։ Միկրո պայթյունի երեւույթը առաջացնում է էմուլսացված ջրի կաթիլների արագ գոլորշիացում։ Քանի որ րոպեական ջրի կաթիլները շրջապատված են յուղով, ինտենսիվ գոլորշիացման գործընթացը դաժանորեն խախտում է կաթիլները՝ վերածելով շատ նուրբ մասնիկների, ինչը նպաստում է օդի և վառելիքի խառնմանը: Կաթիլների խախտումը և օդի հետ խառնվելը զգալիորեն մեծացնում է այրման արդյունավետությունը:
Արդյունքները ցույց են տալիս, որ ջրային դիզելային էմուլսիայի վառելիքը իրական ժամանակում շարժիչի մեջ արտադրելու և տեղափոխելու հայեցակարգը առանց մակերեւութային ակտիվ նյութ օգտագործելու շատ լավ է աշխատում: Ուլտրաձայնային եղանակով պատրաստված ջր-դիզելային խառնուրդի անհապաղ փոխանցումը վերացնում է պահեստավորված էմուլսիայի վառելիքի կայունացման խնդիրը, ինչպես նաև մակերեւութային ակտիվ նյութից կախվածությունը: Ջրի դիզելային էմուլսիայի անկայուն վառելիքը (UW/D) հուսալիորեն պահպանեց իր էմուլսիայի ձևը՝ չհասնելով նստվածքի փուլին 25 վայրկյանի ընթացքում (տես ստորև նկարը):

Ուլտրաձայնային եղանակով էմուլսացված ատեր-դիզելային էմուլսիայի վառելիքի կաթիլային վարքագիծը ժամանակի ընթացքում ա) 10 վ, բ) 25 վրկ, գ) 50 վ և դ) 132 վրկ. (խոշորացում 1000×) – Իթնին և այլք։ 2018 թ

Դիզելային վառելիքի կոկիկ վառելիքի համեմատությամբ, ջուրը դիզելային էմուլսիայի վառելիքն ունի ազոտի օքսիդների (NOx) և մասնիկների (PM) արտանետումների զգալի նվազում՝ համապատասխանաբար 31,66% և 16,33% միջին նվազմամբ:

Ընդհանուր առմամբ, ուլտրաձայնային պատրաստված էմուլսիաներ – անկայուն է կամ կայունացված է մակերեւութային ակտիվ նյութով – օգնում է խնայել դիզելային վառելիքը և նվազեցնել արտանետումները:
Ավելի կանաչ արտանետումների արտանետում և վառելիքի խնայողություն ուլտրաձայնային օգնությամբ:

Առաջնային և երկրորդային ատոմիզացում էմուլսացված վառելիքի լակի բոցում:

Երրորդ փուլային էմուլսիա

Երեք փուլային էմուլսիան, որը նաև հայտնի է որպես եռաֆազ էմուլսիա, բաղկացած է ջրից, յուղից և մակերեսային ակտիվ նյութից: Ընթացքում ուլտրաձայնային emulsification ջրի մեջ դիզելային փուլի մի surfactant ավելացվել. Էմուլգացնող նյութը երկարացնում է էմուլսիայի կայունությունը և թույլ է տալիս պահպանել ջուրը դիզելային վառելիքի մեջ: W/D էմուլսիայի կայունությունը կախված է էմուլգատորից, ուլտրաձայնային գործընթացի պարամետրերից և ջերմաստիճանից: Մակերեւութային ակտիվ նյութի և արտաձայնային պարամետրերի ճիշտ համադրությամբ կարելի է հասնել WiDE-ի երկարաժամկետ կայունության:

Ուլտրաձայնային էմուլսացման համակարգի տեղադրումը և հետա-տեղադրումը պարզ է, անվտանգ և էժան: W/D էմուլսիայի վառելիքը կարող է օգտագործվել ցանկացած սովորական դիզելային շարժիչների հետ միասին (օրինակ՝ էներգիայի գեներատորներ, երկաթուղային շարժիչներ, նավի շարժիչներ) առանց փոփոխության:

Ի՞նչն է ավելի արդյունավետ դարձնում WiDE Fuels-ը: – Միկրո պայթյունի ֆենոմեն

Water-in-Diesel-ի էմուլսիայի վառելիքը բաղկացած է ջրի կասեցված մասնիկներից՝ շարունակական դիզելային փուլում: Երբ այրվում են, էմուլսիայի վառելիքի նուրբ չափի ջրի կաթիլները հասնում են իրենց գերտաքացման փուլին ավելի արագ, քան դիզելը և այրման ժամանակ ստեղծում են գոլորշիների ընդարձակման խզում (ինքնաբուխ պայթյուն)՝ ստեղծելով շատ նուրբ մասնիկներ: Հաշվի առնելով ներծծվող օդի հետ զուգակցված մանր մասնիկների մակերեսի մեծացումը, օդի և վառելիքի խառնումը զգալիորեն բարելավվում է և դրանով իսկ մեծացնում այրման արդյունավետությունը: (Իվանով, Նևեդով 1965)

Բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային էմուլսացման համակարգեր

Hielscher Ultrasonics-ը մատակարարում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային պրոցեսորներ բարձրորակ (նանո-)էմուլսիաների շարունակական արտադրության համար: Գերազանց ուլտրաձայնային կատարումը, ամրությունը և փոքր ոտնահետքը դարձնում են Hielscher Ultrasonicators-ը ջրի մեջ դիզելային էմուլսիայի վառելիքի խառնուրդի իդեալական համակարգ: Անկախ նրանից, թե դուք ցանկանում եք արտադրել էմուլսիա վառելիքներ այրման շարժիչի մեջ ուղղակի ներարկման համար կամ կայուն էմուլսիա վառելիք պահեստավորման և հետագայում այրման համար, Hielscher Ultrasonics-ն ունի ամենահարմար կարգավորումը ձեր կիրառման համար: Երկաթուղային լոկոմոտիվներում և ներքին ծովային նավերում ինտեգրվելու ավելի փոքր ուլտրաձայնային էմուլսիա համակարգերից մինչև էլեկտրակայանների և հսկայական ծովային նավերի համար ջրային վառելիքի մեծ ծավալների ստեղծում – Ուլտրաձայնային պրոցեսորների մեր կլաստերները թույլ են տալիս ցանկացած ծավալի էմուլսիա վառելիքի մշակում:
Բացի բարձր ուլտրաձայնային արդյունքից, հուսալիությունից և ամրությունից, Hielscher Ultrasonics-ը’ Արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ճշգրիտ վերահսկվել և վերահսկվել: Ջերմաստիճանի և ճնշման սենսորները տվյալները փոխանցում են գեներատորին, որտեղ գործընթացի բոլոր կարևոր պարամետրերը, ինչպիսիք են ամպլիտուդը, մաքուր և ընդհանուր էներգիան, ջերմաստիճանը և ճնշումը, գրանցվում են ներկառուցված SD քարտի վրա: Խելացի ծրագրային կառավարումը թույլ է տալիս սահմանել և սահմանել գործընթացի ճշգրիտ պարամետրեր՝ շարունակաբար բարձրորակ ստանդարտացված էմուլսիայի վառելիքի համար: Բաճկոնով ծածկված ուլտրաձայնային հոսքի ռեակտորը կարող է արդյունավետորեն սառեցնել և թույլ տալ մշակել էմուլսիան սահմանված ջերմաստիճանում: Մեր ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս 24/7 աշխատել ծանր պարտականությունների ժամանակ և պահանջկոտ միջավայրերում:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.