질소 산화물 (NO_엑스)은 인간과 환경 건강에 즉시 위험한 것으로 알려져 있습니다. 모바일 및 고정식 디젤 및 가솔린 엔진은 전 세계적으로 NO에 크게 기여하고 있습니다._엑스 배출량. 물과 연료의 유화는 NO를 감소시키는 방법입니다_엑스 엔진의 배출. 초음파 유화는 미세 한 크기의 연료 / 물 에멀젼을 생성하는 효과적인 수단입니다.

자동차와 트럭, 항공기, 전기 발전기, 지게차, 에어컨 장치 및 보일러가 다량의 미립자 물질(PM) 및 NO_엑스 석유 제품의 연소에 의해. 아니요_엑스 산화질소(NO)와 이산화질소의 혼합물을 말합니다(NO₂)뿐만 아니라 N₂O, 아니요_삼N₂영형₄ 및 N₂영형₅. 산화 질소 및 이산화 질소 저수준 오존, 스모그에 기여 환경과 인간에게 유해합니다. 환경 규제는 대기 오염 물질 배출을 체결 한계. 엔진 배기가스는 또한 이산화황(SO₂) 연료의 유황 화합물의 결과. 이 문제는 수황화 또는 초음파 탈황.

연료/물 에멀젼에서 실행

최근 몇 년 동안, 많은 작업이 수행되었습니다 NO에 물의 영향_엑스 배출 수준. 다양한 연료: 1:1에서 19:1까지의 물 체적 비율은 연소 특성에 대한 테스트를 거쳤습니다. 대부분의 경우, 유화 안정화를 위해 1~2부피% 계면활성제가 첨가되었다.

연소 배경

연료의 연소는 열 및 기계적 에너지를 생성합니다. 기계적 분획은 추진 또는 전기 생성을 위해 피스톤 또는 터빈을 구동하는 데 사용할 수 있습니다. 대부분의 엔진에서 열 에너지는 사용되지 않습니다. 그 결과 열역학적 효율성이 낮아집니다.

NO의 약 90%_엑스 연료 연소 과정에서 발생하는 것은 NO입니다. NO는 주로 대기 질소의 산화에 의해 형성된다(N₂). 연료에 첨가된 물은 수분 증발로 인한 연소 온도를 낮춥시다. 연료-물 에멀젼의 물이 증발하면 주변 연료도 기화됩니다. 이것은 연료의 표면적을 증가시킨다. 낮은 온도와 더 나은 연료 분배는 NO의 더 낮은 형성_엑스.

초음파 유화

연료 연소에 물을 도입 하는 것은 많은 작품에 표시 되어 있습니다 NO를 낮춥_엑스 배출량. 물은 두 가지 방법으로 연료 / 물 에멀젼을 형성하여 추가 할 수 있습니다 :

• 불안정: 주입 하기 전에 연료로 물의 인라인 유화
• 안정: 드롭인 연료 대체물로 사용할 안정적인 연료/물 에멀젼 제조

캔필드 (1999) NO를 요약합니다._엑스 물 및 기타 첨가제의 사용에 의한 감소 :

• 불안정한 에멀젼
  • 물 추가 vol%: 10 받는 번째 80%
  • 아니_엑스 감소: 4~ 60%
• 안정화 된 에멀젼
  • 물 추가 vol%: 25 받는 번째 50%
  • 아니_엑스 감소: 22 ~ 83%

유제

에멀젼은 일반적으로 비전환 액체 (단계), 기름과 물과 같은. 유화 과정에서 분산 상 (예 : 물)이 액체 상 (예 : 오일)으로 도입됩니다. 의 적용에 의해 높은 전단력, 분산 단계의 입자 크기 (= 액적 크기)가 감소됩니다. 입자 크기가 작을수록 생성된 에멀젼이 더 안정적입니다. 계면활성제 또는 안정제의 도입에 의해 추가적인 안정성을 달성할 수 있다. 위의 그래픽을 클릭합니다. 모터 오일 (Velocite 3, 모빌 오일, 함부르크 독일)에서 10 % 물의 초음파 유화에 대한 샘플 결과를 볼 수 있습니다. 이 연구는 베렌드 슈베르트 (2000).

초음파

높은 강도로 액체를 초음파 처리 할 때, 액체 매체로 전파되는 음파는 빈번하게 주파수에 따라 고압 (압축) 및 저압 (희박) 사이클을 번갈아 발생시킵니다. 저압 사이클 동안, 고강도 초음파는 액체 내에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수 할 수없는 부피에 도달하면 고압 사이클 중에 격렬하게 붕괴됩니다. 이 현상을 캐비테이션이라고합니다. 내파 중 매우 높은 온도 (약 5,000K)와 압력 (약 2,000m)이 국지적으로 발생합니다. 캐비테이션 버블의 내파는 또한 최대 280m / s 속도의 액체 제트를 발생시킵니다.

초음파는 매우 균일한 에멀젼 물에 있는 물(w/o)과 물에 있는 기름(o/w)을 높은 캐비테이션 전단. 초음파의 매개 변수가 잘 제어 할 수 있기 때문에 입자 크기와 분포가 잘 됩니다. 조정 가능하고 반복 가능. 전형적으로, 초음파는 유동 세포 반응기에서 적용됩니다. 따라서, 에멀젼은 지속적으로 인라인제작. 이러한 이유로 초음파는 안정화되고 불안정한 에멀젼을 만드는 데 사용할 수 있습니다.

아래 표는 다양한 초음파 전력 레벨에 대한 일반적인 처리 용량을 보여줍니다.

초음파 탈기 및 디폼화

초음파는 또한 기포의 양을 줄입니다. 에멀젼 혼합물에. 오른쪽 그림은 거품 함량에 초음파의 효과 (5 초. 왼쪽에서 오른쪽으로 진행 이미지)를 보여줍니다. 버블 함량의 변화로 인해 사출 타이밍이 변동되기 때문에, 탈기, 탈화 및 제발화 초음파에 의해 엔진 성능을 향상시킵니다.

초음파 공정 장비

Hielscher는 고용량 초음파 장치의 선도적 공급 업체전 세계적으로 Hielscher가 초음파 프로세서를 최대 16kW 단일 장치 당 전력,있다 식물의 크기에 제한이 없다. 또는 처리 용량. 여러 16kW 시스템의 클러스터는 대량의 드롭인 연료를 제조하는 데 사용되고 있습니다. 산업용 연료 처리 초음파 에너지가 많이 필요하지 않습니다. 실제 에너지 요구량은 1kW 초음파 프로세서를 벤치 탑 (bench-top) 규모로 사용하여 결정할 수 있습니다. 벤치 탑 재판에서 얻은 모든 결과는 쉽게 확대.

Ultrasonication의 비용

Ultrasonication은 효과적인 처리 기술입니다. 초음파 가공 비용은 주로 투자로 인해 발생합니다.
초음파 장치, 유틸리티 비용 및 유지 관리. 걸출한 에너지 효율 (만나다 차트)의 Hielscher 초음파 장치는 유틸리티 비용을 절감하는 데 도움이됩니다.

문학

Behrend, O., Schubert, H. (2000)Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85 : 초음파에 의한 유화에 대한 연속 상 점도의 영향.

캔필드, A., C. (1999년): 디젤 엔진 NO에 대한 디젤-물 에멀젼 연소의 영향_엑스 1999년 플로리다 대학교 대학원에 제출된 석사 학위