Nitrogen oksida (NO_x) Diketahui segera berbahaya bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Mobile dan stasioner mesin diesel dan bensin berkontribusi sebagian besar untuk NO seluruh dunia_x Emisi. Emulsifikasi bahan bakar dengan air adalah cara untuk mengurangi NO_x emisi dari mesin. Emulsifikasi ultrasonik adalah cara yang efektif untuk menghasilkan baik-size bahan bakar / air-emulsi.

Mobil dan truk, pesawat, generator listrik, forklift, unit AC dan boiler menghasilkan partikulat dalam jumlah besar (PM) dan NO_x oleh pembakaran produk minyak bumi. TIDAK_x mengacu pada campuran oksida nitrat (NO) dan nitrat dioksida (NO₂) Serta N₂O, NO₃N₂O₄ dan N₂O₅. oksida nitrat dan nitrit dioksida berkontribusi tingkat rendah ozon, asap dan berbahaya bagi lingkungan dan manusia. peraturan lingkungan membahas emisi polutan udara oleh pengetatan batas. emisi mesin yang juga termasuk sulfur dioksida (SO₂) Sebagai hasil dari senyawa sulfur dalam bahan bakar. Masalah ini dikurangi dengan hidrodesulfurisasi atau Ultrasonically membantu Desulfurisasi.

Berjalan pada Bahan Bakar / Water Emulsion

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak pekerjaan yang telah dilakukan pada pengaruh air pada NO_x tingkat emisi. Berbagai bahan bakar: volumetrik air rasio dari 1: 1 sampai 19: 1 telah diuji untuk sifat pembakaran. Dalam kebanyakan kasus, 1 sampai 2 persen volume surfaktan ditambahkan untuk stabilisasi emulsi.

Latar Belakang Pembakaran

Pembakaran bahan bakar menghasilkan energi panas dan mekanik. Fraksi mekanis dapat digunakan untuk menggerakkan piston atau turbin untuk propulsi atau pembangkit listrik. Pada kebanyakan mesin, energi termal tidak digunakan. Hal ini menghasilkan efisiensi termodinamika yang lebih rendah.

Approx. 90% dari NO_x yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar NO. NO ini terutama dibentuk oleh oksidasi nitrogen atmosfer (N₂). Air ditambahkan ke bahan bakar menurunkan suhu pembakaran karena penguapan air. Ketika air dalam emulsi bahan bakar air menguap, bahan bakar sekitarnya menguap, juga. Hal ini meningkatkan luas permukaan bahan bakar. Suhu rendah dan distribusi bahan bakar yang lebih baik yang mengarah ke Pembentukan lebih rendah dari NO_x.

Teknologi emulsifikasi ultrasonik

Memperkenalkan air ke dalam pembakaran bahan bakar telah ditunjukkan dalam banyak karya untuk menurunkan NO_x emisi. Air dapat ditambahkan dengan membentuk emulsi bahan bakar / air dalam dua cara:

• unstabilized emulsifikasi inline air ke dalam bahan bakar sebelum injeksi
• stabil: pembuatan emulsi bahan bakar / air yang stabil untuk digunakan sebagai alternatif bahan bakar drop-in

Canfield (1999) merangkum NO_x pengurangan dengan menggunakan air dan aditif lainnya:

• emulsi unstabilized
  • air yang ditambahkan vol%: 10 sampai 80%
  • Bukan_x Penurunan oleh: 4-60%
• stabil emulsi
  • air yang ditambahkan vol%: 25 sampai 50%
  • Bukan_x Penurunan oleh: 22-83%

Emulsi

Emulsi adalah campuran dari umumnya cairan bercampur (Fase), seperti minyak dan air. Selama proses emulsifikasi, fase dispersi (misalnya air) dimasukkan ke dalam fase cair (misalnya minyak). Dengan penerapan pergesekan fisik yang sangat tinggi, Ukuran partikel (= ukuran tetesan) dari fasa dispersi berkurang. Semakin kecil ukuran partikel, yang lebih stabil adalah emulsi yang dihasilkan. stabilitas tambahan dapat dicapai dengan pengenalan surfaktan atau stabilisator. Klik di grafik di atas untuk melihat hasil sampel untuk emulsifikasi ultrasonik air 10% di oli motor (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Jerman). Penelitian ini dilakukan dengan Behrend dan Schubert (2000).

Ultrasound

Ketika mengsonikasi cairan pada intensitas tinggi, gelombang suara yang merambat ke dalam media cair mengakibatkan tekanan balik yang tinggi (kompresi) dan siklus bertekanan rendah (penjernihan), dengan tingkat yang tergantung pada frekuensi. Selama siklus bertekanan rendah, intensitas gelombang ultrasonik yang tinggi membuat gelembung-gelembung vakum kecil atau void dalam cairan. Ketika gelembung mencapai volume di mana mereka tak dapat lagi menyerap energi, mereka runtuh dengan keras selama dalam siklus bertekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi. Selama ledakan yang sangat tinggi suhu (sekitar. 5, 000K) dan tekanan (kira-kira 2, 000atm) dapat dicapai secara lokal. Ledakan gelembung kavitasi juga mengakibatkan cair jet dengan kecepatan hingga 280 m/s.

USG telah terbukti menghasilkan emulsi sangat homogen air dalam minyak (w / o) dan minyak dalam air (o / w) oleh geser cavitational tinggi. Sebagai parameter ultrasonication baik dikontrol, ukuran partikel dan distribusi baik adjustable dan berulang. Biasanya, USG diterapkan dalam reaktor-sel aliran. Oleh karena itu, emulsi dapat dibuat terus menerus di-line. Untuk alasan ini, ultrasonication dapat digunakan untuk pembuatan emulsi stabil dan unstabilized.

Tabel di bawah menunjukkan kapasitas pemrosesan umum untuk berbagai tingkat daya ultrasonik.

Ultrasonic Degassing dan penghilang busa

USG tidak juga membantu untuk mengurangi jumlah gelembung udara dalam campuran emulsi. Gambar ke kanan menunjukkan efek (5sec. Kemajuan gambar dari kiri ke kanan) dari ultrasonication pada konten gelembung. Sebagai variasi dalam konten gelembung menyebabkan fluktuasi dalam waktu injeksi, sebuah degassing, deaeration dan defoaming oleh ultrasonication meningkatkan performa mesin.

Peralatan Ultrasonik Proses

Hielscher adalah pemasok terkemuka perangkat ultrasonik berkapasitas tinggi, di seluruh dunia. Hielscher membuat ultrasonik prosesor hingga 16kW daya per satu perangkat, tersedia tidak ada batas untuk plant size atau kapasitas pengolahan. Cluster dari beberapa sistem 16kW yang digunakan pembuatan volume besar bahan bakar drop-in. Pengolahan bahan bakar industri tidal membutuhkan bank energi ultrasonik. Kebutuhan energi yang sebenarnya dapat ditentukan dengan menggunakan prossesor ultrasonik 1kW dalam skala bench-top. Semua hasil dari percobaan bench-top dapat ditingkatkan dengan mudah.

Biaya Ultrasonikasi

Ultrasonikasi adalah teknologi pengolahan yang efektif. Biaya pemrosesan ultrasonik terutama berasal dari investasi
perangkat ultrasonik, biaya utilitas dan perawatan yang luar biasa (Lihat Bagan) Perangkat Hielscher ultrasonik membantu untuk mengurangi biaya utilitas.

Literatur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Memberi efek berkesinambungan di fase viskositas pada saat emulsifikasi dengan USG, di: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Pengaruh Diesel-Water Emulsion Pembakaran pada mesin Diesel NO_x Emisi, di: Master Tesis disampaikan kepada sekolah pascasarjana dari University of Florida, 1999.