Ultrasuoni di potenza per emulsioni acqua in diesel

L’uso delle emulsioni acqua in combustibile è in rapida espansione a causa dell’inasprimento delle normative ambientali e della maggiore concorrenza nel mercato dei trasporti. La tecnologia di emulsificazione a ultrasuoni consente un uso più efficiente dei combustibili, come i combustibili pesanti o il diesel, miscelando acqua nel combustibile di base. Le emulsioni acqua-combustibile prodotte mediante ultrasuoni garantiscono una combustione più completa e un consumo di combustibile più economico, bruciando al contempo i combustibili con minori emissioni!

Emulsione acqua in combustibile

La combustione dei combustibili genera gas pericolosi, come ossidi di azoto (NOx), idrocarburi (HC), monossido di carbonio (CO), anidride carbonica (CO2), nonché particolato (PM), fuliggine e fumo, nocivi per la salute umana e l’ambiente. Le emissioni di questi inquinanti possono essere significativamente ridotte aggiungendo acqua al combustibile.
L’aggiunta del 5 – 25% di acqua al combustibile, come olio combustibile pesante o diesel, può ridurre drasticamente le emissioni di inquinanti pericolosi. L’acqua iniettata riduce la temperatura adiabatica locale di combustione. Gli studi hanno dimostrato che in questo modo le emissioni di NOx possono essere ridotte fino al 40%, quelle di CO2 del 5% – 15% e quelle di PM fino al 90%. Il fumo nero della combustione del diesel può essere completamente eliminato poiché il combustibile viene bruciato completamente.
Allo stesso tempo, il consumo di combustibile può essere ridotto di circa il 5%. Proteggete l’ambiente e risparmiate combustibile!
I combustibili emulsionabili comprendono idrocarburi liquidi, petrolio greggio, combustibili pesanti (HFO), nafta, cherosene, diesel, oli da riscaldamento, biodiesel e oli vegetali.

Vantaggi ambientali ed economici:

• minori emissioni di NOx
• minori emissioni di fuliggine
• ridotto consumo di combustibile
• combustione più completa
• temperature massime di combustione più basse
• minori incrostazioni nella caldaia

Atomizzazione primaria e secondaria nella fiamma a spruzzo del combustibile emulsionato.

Emulsioni acqua in combustibile prodotte mediante ultrasuoni

Gli ultrasuoni di potenza sono una tecnologia ben nota e collaudata per creare emulsioni fini con goccioline di dimensioni micrometriche e nanometriche. La tecnologia di emulsificazione a ultrasuoni si basa sulle forze di taglio generate dalla cavitazione. Mediante la cavitazione ultrasonica, le goccioline di acqua e combustibile vengono ridotte a dimensioni nanometriche e miscelate tra loro, producendo un’emulsione fine (nanoemulsione/miniemulsione). Per l’emulsificazione a ultrasuoni in linea, i flussi separati di combustibile e acqua possono essere regolati con precisione, garantendo un rapporto costante tra acqua e combustibile.
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni possono essere installati direttamente prima della pompa di iniezione, in modo che l’emulsione omogenea acqua-combustibile possa essere iniettata immediatamente nel motore, evitando lo stoccaggio dell’emulsione di combustibile. Quando l’emulsione acqua-combustibile viene iniettata nella camera di combustione, le goccioline d’acqua evaporano rapidamente a causa delle alte temperature, poiché il punto di ebollizione dell’acqua è molto più basso di quello del combustibile. Durante il processo di vaporizzazione, le goccioline d’acqua scoppiano mediante microesplosioni e frammentano il combustibile in goccioline più piccole. In questo modo, l’emulsione acqua-combustibile viene atomizzata nella camera di combustione, migliorando la miscelazione di combustibile e aria e consentendo la combustione completa del combustibile. Le goccioline molto piccole offrono una superficie delle particelle molto elevata, creando un’ampia interfaccia acqua-olio a bassa tensione interfaciale, che migliora ulteriormente l’atomizzazione. Ciò aumenta l’efficienza della combustione, determinando infine una significativa riduzione dei costi del combustibile, superiore ai costi dell’emulsificazione.
La tecnologia di miscelazione a ultrasuoni è un processo in linea che può essere facilmente integrato nei motori esistenti. Il motore stesso non richiede modifiche.

Gruppo Hielscher UIP6000hdT composto da un massimo di 12x sonicatori. Questa configurazione consente di realizzare un potente sistema di sonicazione in linea da 72kW per il trattamento in linea ad alte prestazioni.

Tecnologia di emulsificazione mediante ultrasuoni

La tecnologia di emulsificazione a ultrasuoni si basa sulla cavitazione e sulla miscelazione ad alto taglio. Onde ultrasoniche ad alta intensità vengono accoppiate al mezzo liquido (miscela combustibile-acqua), creando goccioline di dimensioni nanometriche e consentendo di produrre emulsioni bifasiche acqua in olio ed emulsioni trifasiche olio in acqua in olio.

Installazioni su:

• CHP – unità di cogenerazione di calore ed energia elettrica
• generatori diesel
• centrali elettriche
• navi
• locomotive diesel
• integrabile in tutti i motori diesel
• tecnologia di bordo: idoneità alla navigazione

La nanoemulsificazione a ultrasuoni produce emulsioni stabili

Apparecchiature a ultrasuoni per impieghi gravosi

Hielscher fornisce apparecchiature industriali a ultrasuoni per impieghi gravosi, in grado di gestire elevate portate di combustibile – anche a viscosità elevate. Gli omogeneizzatori a ultrasuoni Hielscher sono costruiti per funzionare 24/7 in condizioni difficili. I nostri sistemi sono facili da utilizzare e compatti, non hanno parti mobili, sono semplici da installare e utilizzare e richiedono pochissima manutenzione.
La produzione a ultrasuoni di combustibili emulsionati può essere controllata in sicurezza tramite browser, mentre i due flussi separati di alimentazione di acqua e combustibile consentono un dosaggio accurato del rapporto acqua-combustibile e la regolazione / l’adattamento della miscela di combustibile durante il funzionamento, in base al carico / alla velocità attuali del motore.

Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany

I sonicatori Hielscher sono ben noti per i loro elevatissimi standard di qualità e progettazione. La robustezza e la facilità d’uso consentono una facile integrazione dei nostri sonicatori negli impianti industriali. I sonicatori Hielscher affrontano agevolmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.

Hielscher Ultrasonics è un’azienda certificata ISO e pone particolare attenzione ai sonicatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all’avanguardia e facilità d’uso. Naturalmente, i sonicatori Hielscher sono conformi alle normative CE e soddisfano i requisiti di UL, CSA e RoHs.

Produzione a ultrasuoni di combustibili emulsionati a bordo delle navi

Bibliografia / Riferimenti

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.