ヒールシャー超音波技術

油/水乳化によるNOx低減

窒素酸化物(NOバツ)人間と環境の健康に即座に危険であることが知られています。モバイルと固定ディーゼルおよびガソリンエンジンは、世界的にNOに大幅に貢献していますバツ 排出 量。水で燃料の乳化は、NOを減らす方法ですバツ エンジンの排出ガス。超音波乳化微細サイズの燃料/水エマルジョンを生成するための有効な手段です。

車やトラック、航空機、発電機、フォークリフト、空調ユニットとボイラー生成 大量の粒子状物質(PM)とNOバツ 石油製品の燃焼による。 NOバツ NO(一酸化窒素(NO)および一酸化窒素、二酸化の混合物を指し2)ならびにN2O, いいえ3、N2ザ・4 そしてN2ザ・5。一酸化窒素と二酸化窒素 低レベルのオゾン、スモッグに貢献 環境や人体に危険です。環境規制はによって大気汚染物質の排出量を扱います 限界を締めます。エンジンの排出量も、SO(二酸化硫黄を含みません2)燃料中の硫黄化合物の結果として。この問題は、水素化脱硫により低減されますか、 超音波支援脱硫

燃料/水エマルジョンで実行されています

近年の中で、多くの仕事がで行われています NOへの水の影響バツ 放射レベル。 1〜19:様々な燃料:1からの水の体積比1は、燃焼特性について試験されてきました。ほとんどの場合、1〜2体積%の界面活性剤は、エマルジョンの安定化のために添加しました。

燃焼の背景

燃料の燃焼は、熱的および機械的エネルギーを発生させます。機械的な割合は、推進や発電用のピストンやタービンを駆動するために使用することができます。ほとんどのエンジンでは、熱エネルギーが使用されていません。これは、低熱力学的効率が低下します。

約NOの90%バツ 燃料燃焼プロセスから生じることはNOです。 NOは主に大気中の窒素(Nの酸化によって形成されます2)。燃料に添加される水は、水の蒸発による燃焼温度を低下させます。燃料 - 水エマルジョン中の水が蒸発するときに、周囲の燃料も気化します。これは、燃料の表面積を増大させます。より低い温度およびより良好な燃料分布をもたらすれます NOの低形成バツ

超音波乳化

燃料の燃焼中に水を導入することに多くの作品に示されています NOを下げますバツ 排出量。水は、2つの方法で燃料/水エマルジョンを形成することによって追加することができます。

  • 安定化されていません: 注射前の燃料への水のインライン乳化
  • 安定化: ドロップイン燃料の代替として使用される安定した燃料/水エマルジョンの製造

キャンフィールド(1999) NOは、要約したものバツ 水やその他の添加剤の使用による還元:

  • 非安定化エマルション
    • 水を加え体積%:10〜80%に
    • ノーバツ 還元によって: 4〜60%
  • 安定化エマルション
    • 水を加え体積%:25〜50%
    • ノーバツ 還元によって: 22〜83%

乳剤

乳剤乳剤は、一般の混合物であります 不混和性の液体 そのような油と水のような(相)。乳化プロセスの間、分散相(例えば、水)は、液体相(例えば油)の中に導入されます。の適用により、 高せん断、分散相の粒子サイズ(=液滴サイズ)が小さくなります。粒子サイズが小さいほど、より安定に発生エマルジョンです。追加の安定性は、界面活性剤や安定剤を導入することによって達成することができます。 上の図で、クリックしてください モーター油(ベロシティ3、モービル石油、ハンブルグ、ドイツ)中10%水の超音波乳化のためのサンプル結果を確認します。この研究は行いました Behrendやシューベルト(2000)

超音波


高強度で液体を超音波処理する際に、液体培地中に伝播する音波は、周波数に応じてレートで、高圧(圧縮)及び低圧(希薄化)のサイクルを交互につながります。低圧サイクルの間に、高強度の超音波は、液体中に小さな真空泡又は空隙を作ります。気泡が、彼らはもはやエネルギーを吸収することはできませんこれでボリュームを達成すると、彼らは、高圧サイクル中に激しく崩壊します。この現象はキャビテーションと呼ばれています。爆縮時には非常に高い温度(約5,000K)と圧力(約2,000atm)がローカルに達しています。キャビテーション気泡の内破はまた、最大280メートル/秒の速度の液体ジェットをもたらします。

超音波は発生することが証明されました 非常に均質なエマルション によって油中水(W / O)と油水(W / O)の 高せん断キャビテーション。超音波のパラメータは十分に制御可能であるように、粒子サイズおよび分布はよくあります 調整可能で再現。典型的には、超音波フローセル反応器中で適用されます。したがって、エマルジョンとすることができます インライン連続して作られました。このため、超音波が安定し、非安定エマルジョンの作成のために使用することができます。

以下の表は、様々な超音波パワーレベルのための一般的な処理能力を示しています。

流量
必要な電力
100人400L / hrで
1kWの、例えば UIP1000hd
400人1600L / hrで
4kWの、例えば UIP4000
1.5年6.5m³/時
16kW、例えば UIP16000
10歳40m³/時
96kW、例えば 6xUIP16000
100人400m³/時
960kW、例えば 60xUIP16000

超音波脱気および脱泡超音波プロセッサUP200S(200ワット)を使用して油の超音波脱気

超音波はまたに役立つん 気泡の量を減らします エマルジョン混合物インチ右の写真は、気泡含有率に対する超音波の影響(5秒。左から右へ画像を進行)を示します。噴射タイミングにおける気泡含有原因変動のばらつきとして、 脱ガス、脱気および脱泡 超音波処理によりエンジン性能を向上させます。

超音波プロセス機器

ヒールシャーがあります 大容量の超音波機器のリーディング・サプライヤ、 世界的に。ヒールシャーは最大の超音波プロセッサを作るよう 16kW 単一デバイスあたりの電力、 がある 植物の大きさの制限はありません または処理能力。いくつかの16kWシステムのクラスタは、ドロップイン燃料の大量の製造に使用されています。 産業用燃料処理 多くの超音波エネルギーを必要としません。実際のエネルギー要件は卓上規模で1kWの超音波処理を用いて決定することができます。こうしたベンチトップ試験のすべての結果は、することができ 簡単にスケールアップ

超音波処理の費用

全体的なエネルギー効率は、液体の超音波処理のために重要です。効率は、プラグから液体に送り込む電力の量を表します。当社の超音波処理装置は80%以上の全体的な効率を持っています。超音波処理は、効果的な処理技術です。超音波処理コストは、投資から主になります
超音波機器、光熱費やメンテナンスのため。アウトスタンディング エネルギー効率 (見る チャート)ヒールシャー超音波デバイスのは、光熱費を削減することができます。

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文献

Behrend、O.、シューベルト、H.(2000)超音波ソノケミストリー7(2000)77-85:超音波による乳化上の連続相の粘度の影響。

キャンフィールド、A.、C. (1999):NOディーゼルエンジンのディーゼル - 水エマルジョン燃焼に及ぼす影響バツ 排出量は、中:修士論文は、フロリダ、1999年の大学の大学院に提示します。