NOx-Reduction by Oil/Water-Emulsification

질소 산화물(NO_x)는 인체 및 환경 건강에 즉시 위험한 것으로 알려져 있습니다. 이동식 및 고정식 디젤 및 가솔린 엔진은 전 세계 NO에 크게 기여하고 있습니다._x 배출량. 연료를 물로 유화하는 것은 NO를 줄이는 방법입니다._x 엔진의 배기 가스. 초음파 유화는 미세한 크기의 연료 / 물 에멀젼을 생성하는 효과적인 수단입니다.

승용차 및 트럭, 항공기, 발전기, 지게차, 에어컨 장치 및 보일러가 생산합니다. 많은 양의 미립자 물질(PM) 및 NO_x 석유 제품의 연소에 의해. 아니요_x 산화질소(NO)와 이산화질소(NO)의 혼합물을 말합니다.₂) 뿐만 아니라 N₂오, 아니요₃, N₂O₄ 및 N₂O₅. 산화질소와 이산화질소 낮은 수준의 오존, 스모그에 기여 환경과 인간에게 해롭습니다. 환경 규제는 대기 오염 물질 배출을 다음과 같이 처리합니다. 조임 한계. 엔진 배기가스에는 이산화황(SO₂) 연료의 황 화합물의 결과입니다. 이 문제는 수소탈황에 의해 감소되거나 초음파 보조 탈황.

연료/물 에멀젼으로 작동

최근 몇 년 동안 많은 작업이 수행되었습니다. NO에 대한 물의 영향_x 배출 수준. 1 : 1에서 19 : 1까지의 다양한 연료 : 물 체적 비율이 연소 특성에 대해 테스트되었습니다. 대부분의 경우에, 에멀젼 안정화를 위해 1 내지 2 부피 퍼센트의 계면활성제를 첨가하였다.

연소의 배경

연료의 연소는 열 및 기계 에너지를 생성합니다. 기계적 분획은 추진 또는 전기 생산을 위해 피스톤 또는 터빈을 구동하는 데 사용할 수 있습니다. 대부분의 엔진에서는 열 에너지가 사용되지 않습니다. 그 결과 열역학적 효율이 낮아집니다.

NO의 약 90%_x 연료 연소 과정으로 인한 NO. NO는 주로 대기 질소(N₂). 연료에 첨가된 물은 수분 증발로 인해 연소 온도를 낮춥니다. 연료-물 에멀젼의 물이 증발하면 주변 연료도 기화됩니다. 이것은 연료의 표면적을 증가시킵니다. 더 낮은 온도와 더 나은 연료 분배는 로 이어지고 있습니다. NO의 하부 형성_x.

초음파 유화 작용

연료 연소에 물을 도입하는 것은 많은 작업에서 다음과 같이 나타났습니다. NO를 낮추십시오._x 배출량. 물은 두 가지 방법으로 연료/물 에멀젼을 형성하여 추가할 수 있습니다.

• 불안정: 분사 전에 연료에 물을 인라인 유화시킵니다.
• 안정: 드롭인 연료 대체품으로 사용할 수 있는 안정적인 연료/물 에멀젼 제조

캔필드 (1999) NO를 요약합니다._x 물 및 기타 첨가제 사용에 의한 감소:

• 불안정한 에멀젼
  • 물 첨가 vol % : 10-80 %
  • 아니요_x 감소: 4 %까지 60
• 안정화된 에멀젼
  • 물 첨가 vol % : 25에서 50 %
  • 아니요_x 감소: 22 %까지 83

유제

에멀젼은 일반적으로 다음과 같은 혼합물입니다. 비혼합성 액체 (단계), 예를 들어 기름과 물. 유화 과정에서 분산상(예: 물)이 액상(예: 오일)으로 도입됩니다. 의 신청에 의하여 고전단, 분산상의 입자 크기(= 액적 크기)가 감소합니다. 입자 크기가 작을수록 생성된 에멀젼이 더 안정적입니다. 추가적인 안정성은 계면활성제 또는 안정제의 도입에 의해 달성될 수 있다. 위의 그래픽을 클릭하십시오. 엔진 오일에서 10% 물의 초음파 유화에 대한 샘플 결과를 확인합니다(Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Germany). 이 연구는 다음에서 수행했습니다. 베렌드와 슈베르트 (2000).

초음파

높은 강도로 액체를 초음파 처리 할 때 액체 매체로 전파되는 음파는 주파수에 따라 고압 (압축) 및 저압 (희박) 사이클을 번갈아 가며 속도를 높입니다. 저압 사이클 동안 고강도 초음파는 액체에 작은 진공 기포 또는 공극을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 부피에 도달하면 고압 사이클 동안 격렬하게 붕괴됩니다. 이 현상을 캐비테이션이라고 합니다. 내파 중에는 국부적으로 매우 높은 온도(약 5,000K)와 압력(약 2,000atm)에 도달합니다. 캐비테이션 버블의 내파는 또한 최대 280m/s 속도의 액체 제트를 초래합니다.

초음파는 다음을 생성하는 것으로 입증되었습니다. 매우 균질한 에멀젼 기름 (W/O)에 있는 물 및 물 (O/W)에 있는 기름의 높은 캐비테이션 전단. 초음파의 매개 변수가 잘 제어 가능하기 때문에 입자 크기와 분포가 잘 조정 가능하고 반복 가능. 일반적으로 초음파는 플로우 셀 반응기에 적용됩니다. 따라서, 상기 에멀젼은 다음과 같을 수 있다. 지속적으로 인라인으로 제작. 이러한 이유로, 초음파는 안정화 된 에멀젼과 불안정한 에멀젼을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

아래 표는 다양한 초음파 출력 수준에 대한 일반적인 처리 용량을 보여줍니다.

초음파 탈기 및 소포

초음파는 또한 다음과 같은 도움을 줍니다. 기포의 양을 줄입니다 에멀젼 혼합물에. 오른쪽 그림은 거품 함량에 대한 초음파의 효과 (5 초. 왼쪽에서 오른쪽으로 진행 이미지)를 보여줍니다. 기포 함량의 변화가 주입 타이밍의 변동을 일으키기 때문에, 탈기, 탈기 및 소포 초음파에 의해 엔진 성능이 향상됩니다.

초음파 공정 장비

Hielscher는 고용량 초음파 장치의 선두 공급 업체전세계. Hielscher는 최대 초음파 프로세서를 만듭니다. 16kW 단일 장치당 전력있다 식물 크기에 제한이 없습니다. 또는 처리 용량. 여러 16kW 시스템의 클러스터는 대량의 드롭 인 연료를 제조하는 데 사용되고 있습니다. 산업용 연료 가공 많은 초음파 에너지가 필요하지 않습니다. 실제 에너지 요구량은 벤치탑 스케일의 1kW 초음파 프로세서를 사용하여 결정할 수 있습니다. 이러한 벤치탑 임상시험의 모든 결과는 다음과 같을 수 있습니다. 쉽게 확장 가능.

초음파 검사 비용

초음파는 효과적인 가공 기술입니다. 초음파 처리 비용은 주로 투자에서 비롯됩니다.
초음파 장치, 유틸리티 비용 및 유지 보수. 뛰어난 에너지 효율 (자세한 내용은 차트)의 Hielscher 초음파 장치는 유틸리티 비용을 줄이는 데 도움이됩니다.

문학

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

캔필드, A., C. (1999) : 디젤 엔진 NO에 대한 디젤-물 에멀젼 연소의 영향_x Emissions, in: 1999년 플로리다 대학교 대학원에 석사 논문 제출.