Stickstoffzocker (NO_x) sinn bekannt als geféierlech fir d'Mënsch an d'Ëmwelt. Mobil a stationär Diesel a Benzinmotoren bedeelegen meeschtens zum weltwäiten NO_x Emissiounen. Emulsifizéierung vum Brennstoff mat Waasser ass e Wee fir d'NO ze reduzéieren_x Emissiounen vu Motoren. D'Ultraschall Emulgatioun ass eng effektiv Aart fir Generatioun vu Brennstoff / Waasser-Emulsiounen.

Autoen a Camionen, Fliger, elektresche Generatoren, Stécker, Klimaanlagen a Kessel generéieren grouss Mengen Partikelen (PM) a KEE_x duerch d'Verbrennung vu Petroleumprodukter. NEE_x bezitt op Gemëschunge vum Nitrusoxid (NO) a Nitric Dioxid (NO₂) wéi och N₂O, NEE₃, N₂O₄ an N₂O₅. Nitric oxid an Nitric Dioxid Ozon, Smog zu Lëtzebuerg a si geféierlech fir d'Ëmwelt an d'Mënschen. D'Emweltregulatioun schwätzt d'Loftverschmutzung festgestallt gouf. Emissiounen vun Emissiounen enthalen och Schwefdioxid (SO₂) als Resultat vu Schwefelverbindungen am Brennstoff. Dëse Problem ass duerch Hydroderschweféierung reduzéiert ginn Ultraschall assistéiert Entschweféierung.

Fuert op Fuel / Waasser Emulsioun

An de leschte Joren ass vill Aarbecht op der Afloss vu Waasser op NO_x Emissiounsniveau. Verschidde Brennstoff: d'Waasser vu Volumen-Verhältnesser vun 1: 1 bis 19: 1 ass fir Verbrennungseigenschaften getest ginn. An deene meeschte Fäll goufen 1 bis 2 Vol.% Tensid zur Emulsiounsstabiliséierung agefouert.

Background on Verbrennung

D'Verbrennung vu Brennstoff generéiert thermesch an mechanesch Energie. D'mechanesch Fraktioun kann benotzt ginn fir Kolonnen a Turbinen fir d'Propulsioun oder d'Stroum Generatioun z'entwéckelen. Déi meescht Motoren sinn déi thermesch Energie net benotzt. Dëst ergëtt eng méi niddereg Thermodynamieeffizienz.

Approx. 90% vun der nee_x D'Resultat vum Brennverbrennungsprozess ass KEEN. De No ass haaptsächlech duerch d'Oxidatioun vun der Atmosphär Stickstoff (N₂). D'Waasser, déi vum Brennstoff addéiert gëtt, verletze d'Verbrennungstemperatur wéinst der Waasserverdampfung. Wann d'Waasser an der Brennstoff-Waasser-Emulsioun verdampft, ass de Buedemstëftstoff verdampft. Dëst vergréissert d'Uewerfläch vun der Brennstoffer. Déi méi niddreg Temperatur an d'bessere Brennstoffverbreedung féiert zu a manner Formatioun vun NO_x.

Ultraschall Emulsifizéierung

D'Wassere vun der Brennkampfverbrennung ze beaflossen ass a ville Wierker ze gesinn den NO_x Emissiounen. D'Waasser kann doduerch entstinn ginn datt et eng Brennstoff / Waasseremulsioun op zwou Méiglechkeeten bitt:

• onbestänneg: In-Emulsifikatioun vu Waasser an de Brennstoff virum Injektioun
• stabiliséiert: d'Fabrikatioun vun enger stabiler Brennstoff / Waasseremulsioun, déi als drop drop an d'Brennstoff-Alternativ benotzt gëtt

Canfield (1999) summt de NO_x Reduktioun duerch d'Verwäertung vu Waasser a aner Additiv:

• onstabiliséierter Emulsioun
  • Waasser addéiere Vol%: 10 bis 80%
  • NEE_x Reduktioun vun: 4 bis 60%
• stabiliséiertem Emulsioun
  • Waasser addéiere Vol%: 25 bis 50%
  • NEE_x Reduktioun vun: 22 op 83%

Emulsioun

Eng Emulsioun ass eng Mëschung aus allgemeng immutabele Flëssegkeeten (Phasen), wéi Ueleg a Waasser. Am Emulsifikatiounsprozess gëtt d'disperser Phase (zB Waasser) an der flësseger Phase (zB Ueleg) agefouert. Duerch d'Applikatioun vu héich Scher, d'Partikelgréisst (= Tröpfelgréisst) vun der disperser Phase gëtt reduzéiert. De méi kleng ass d'Partikelgréisst, déi méi stabile ass d'produzéiert Emulsioun. Zousätzlech Stabilitéit kann duerch d'Einféierung vu Surfactants oder Stabilisatoren erreecht ginn. Klickt op d'Grafik hei uewen Probe Resultater fir d'Ultraschall Emuléierung vun 10% Waasser am Motoren ze gesinn (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Däitschland). Dës Etude wier vun Behrend a Schubert (2000).

Ultrasound

Wann d'Flëssegkeete bei Héichentzündelen klëmmt, hunn d'Schallwellen, déi an de Flammmëttel verbreet sinn, zu alternéierende High Pressure (Kompressioun) an Ënnerdréckungszyklen (niddreg). Während dem Drock-Zyklus, héich Ultraschallwellen erstallt kleng Vakuumbelueden oder Helleg an der Liquiditéit. Wann d'Blasen zu engem Volume bäibehalen, bei deem se net méi Energie méi absorbéieren kënnen, wëlle se heiansdo während engem Hochdruckzyklus. Dëse Phänomen gëtt als Kavitation genannt. Während der Implosioun extrem Temperaturen (ongeféier 5.000 K) an Drëchen (ongeféier 2.000atm) lokal lokal gelauschtert ginn. D'Implosioun vun der Kavitationbléck kënnt och zu Liquiditéiten vun bis zu 280m / s Geschwindigkeit.

Ultrasound ass bewisen ginn ze generéieren ganz homogen Emulsiounen Waasser am Öl (w / o) an Öl am Waasser (o / w) vun der héije cavitational Scherr. Well d'Parameter vun der Ultraschall gutt kontrolléierbar sinn, ass d'Partikelgréisst a Verdeelung gutt verännerbar an ze widderhuelen. Normalerweis gëtt den Ultraschall an engem Stroumzellreaktor applizéiert. Dofir ass d'Emulsioun ka sinn kontinuéierlech on-line gemaach. Aus deem Grond kann d'Ultraschaltung fir d'Stabiliséierung an onstabiliséiert Emulsioune benotzt ginn.

D'Tabellner ënnendrënner de generelle Prozesskapazitéite fir verschidde Ultraschallstäerkt.

Ultrasloner Degassing an Defoaming

Ultraschall hëlleft och reduzéiert d'Quantitéit vu Blasen an der Emulsioun. D'Bild op der rietser weist de Effekt (5sec. Fortschrëtter Biller vu lénks op riets) vun Ultraschall op den Bluttgehalt. Well Variatiounen am Bluttgehalt verursaachen Schwankungen am Injektiouns Timing, a Entgasung, Entäuung a Enthaarmung duerch Ultraschall verbessert d'Motorleistung.

Ultraschall Prozess Ausrüstung

Hielscher ass déi Haaptführere vu groussem Kapazitéit Ultraschall Geräter, weltwäit. Als Hielscher mécht Ultraschallveraarbechter bis uewen 16kW Muecht pro eenzegen Apparat, do ass keng Begrenzung an der Gréisst vun der Gréisst oder manner Kapazitéit. Cluster aus verschiddene 16kW Systeme gi benotzt d'Produktioun vu grousser Mëllechstrooss. Bensin brauch net vill Ultraschallenergie. Dee aktuelle Energieerféierung kënnt mat engem 1kW Ultraschall-Prozesser an der Bank-Skala. All Resultater vun sou Bankschecksproblemer kënne sinn gutt verännert.

Käschte vun Ultraschall

Ultrasonication ass eng effektiv Veraarbechttemlechkeet. Ultraschall Veraarbechtungskosten resultéierend haaptsächlech vun der Investitioun
fir Ultrasone-Geräter, Utilityskäschten an Ënnerhalt. Déi aussergewéinlech Energieeffizienz (kuckt dozou Diagramm) vun Hielscher Ultraschall-Apparater hëlleft fir d'Utilityskäschten ze reduzéieren.

Literatur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influenz vun der kontinuéierter Phasviskositéit op Emulsioun duerch Ultraschall, an: Ultraschall Sonochemie 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Auswirkungen vun Diesel-Waasser Emulsioun Verbrennung op Dieselmotor NO_x Emissiounen, an: Dissertatioun fir Masterstudent an der Graduatioun vun der University of Florida, 1999.