Ultrasonic Emulsiounen fir Waasser-an-Diesel Verbrennung

Kraaftgeneratoren, Schëffsmotoren an Eisebunnsmotoren, déi mat Diesel ugedriwwe ginn, kënne méi effizient bedreiwen wann Waasser-an-Diesel-Emulsiounen benotzt ginn. Waasser-Diesel Emulsiounsbrennstoffer reduzéieren de Brennstoffverbrauch, senken d'Verbrennungstemperatur, verbrennen méi propper a reduzéieren Emissiounen, wéi NOx a Rous. Ultrasonic Emulsifikatioun ass eng zouverlässeg, einfach an effizient Method fir qualitativ héichwäerteg Waasser-an-Diesel Brennstoffer ze produzéieren.

Ultrasonic Emulsifikatioun vu Waasser-an-Diesel

Waasser-an-Diesel Emulsiounen (WiDE; W/D Emulsiounsbrennstoff) sinn eng modifizéiert Diesel Brennstoff Alternativ, déi bis zu 15% Waasser enthält. Och bekannt als Aqua-Fuel, a Waasser-Diesel-Emulsiounen, Waasserdrëpsen ginn ultraschall emulgéiert an déi kontinuéierlech Dieselphase. Intensiv Sonikatioun vu Flëssegkeeten generéiert akustesch Kavitatioun. Kavitational Schéier Kräften stéieren Drëpsen a produzéieren eng homogen Emulsioun vun den soss onmëschbare Waasser- an Dieselphasen.

Waasser-an-Diesel Emulsioun

WiDE (W/D Emulsioun) ass definéiert als Mëschung vun den natierlech onmëschbare Flëssegkeete vu Waasserdrëpsen (verstreet / intern Phas) am Diesel (kontinuéierlech / extern Phas). En Emulgator gëtt a klenge Konzentratioune bäigefüügt fir d'Emulsiounsstabilitéit ze verbesseren an d'Mëschenergiebedarf ze reduzéieren.

zwee-Phase Emulsioun

Eng zwee-Phase Emulsioun beschreift d'Mëschung vu Waasser am Diesel ouni d'Benotzung vun engem Surfaktant. Fir eng Zwee-Phas WiDE sinn d'Waasser an d'Diesel Fütterungsstroum ultraschall emulgéiert direkt virum Motor. D'Ultraschall Zwee-Phase Waasser-an-Diesel Emulsioun geet direkt vum Ultraschallflusszellreaktor an de Verbrennungsmotor. Ouni Surfaktant gëtt d'Emulsioun net fir Lagerung gemaach, awer fir direkt Verbrennung.

Fall Etude vun Waasser-Diesel Emulsioun Brennstoff

De Setup

Ithnin et al. (2018) studéiert den Effekt vum Waasser-an-Diesel-Emulsiounsbrennstoff (WiDE) op engem eenzegen Zylinder, Direktinjektioun Dieselmotor. Waasser an Diesel goufen a verschiddenen Unitéiten gespäichert, vun deenen se quantitativ an e Mëschsystem transferéiert goufen. De Vermëschungssystem bestoung aus enger Kombinatioun vun héije Schéiermixer an Ultraschallhomogenisator. De Schéiermixer huet eng rau Pre-Mëschung vu Waasser an Diesel geliwwert, wärend d'Sonicatioun fir eng feingréisst, eenheetlech Emulsioun benotzt gouf. D'Waasser-Diesel-Emulsioun gouf mat 5% Waasser virbereet. Den homogene WiDE Brennstoff gouf direkt vum Vermëschungssystem an de Motor transferéiert. De preparéierten WiDE Brennstoff huet keng Surfaktanten enthalen, dofir gëtt als laangfristeg onbestänneg Emulsiounsbrennstoff (UW/D) bezeechent. Den Dieselmotor gouf ënner véier verschiddene Belaaschtungsbedéngungen (1 kW (25%), 2 kW (50%), 3 kW (74%), 4 kW (100%) a mat enger konstanter Geschwindegkeet vun 3000 U/min getest. Fir d'Effekter wéi d'Brennstoffleistung an d'Emissiounen ze vergläichen, goufen och e surfaktant-stabiliséierte Emulsiounsbrennstoff (stabile Emulsioun (SW/D)) an nett Diesel Brennstoff (D2) op deemselwechte Motor getest. 5% Waasser gëtt souwuel fir onbestänneg Emulsioun a stabil Emulsioun benotzt.

D'Resultater

De Motortest weist datt Waasser-Diesel Emulsiounsbrennstoff ouni Surfaktant (UW/D) eng bedeitend Verbesserung vum Motor mat enger 3,59% Erhéijung vun der Bremsthermescher Effizienz (BTE) an 3,89% Reduktioun vum Bremsspezifesche Brennstoffverbrauch (BSFC) am Verglach fir propper Diesel Brennstoff. D'Emulsiounsbrennstoffer, souwuel stabiliséiert (SW/D) wéi onstabiliséiert (UW/D), erhéicht d'thermesch Effizienz vum Motor wéinst dem Mikro-Explosiounsphenomen. De Phänomen vun der Mikro-Explosioun verursaacht eng séier Verdampfung vun emulgéierte Waasserdrëpsen. Zënter datt d'Minute Waasserdrëpsen an Ueleg ëmginn sinn, stéiert den intensiven Verdampfungsprozess d'Drëpse gewalteg a ganz feine Partikelen, wat d'Mëschung vu Loft a Brennstoff fördert. D'Drëpsstéierung an d'Mëschung mat der Loft erhéicht d'Verbrennungseffizienz wesentlech.
D'Resultater weisen datt d'Konzept fir de Waasser-Diesel-Emulsiounsbrennstoff an Echtzäit an de Motor ze produzéieren an ze transferéieren ouni Surfaktant ze benotzen ganz gutt funktionnéiert. Den direkten Transfer vun der ultraschall preparéierter Waasser-Diesel-Mëschung eliminéiert de Stabiliséierungsproblem fir gespäichert Emulsiounsbrennstoff wéi och d'Ofhängegkeet vum Surfaktant. Instabile Waasser-Diesel Emulsiounsbrennstoff (UW / D) huet seng Emulsiounsform zouverlässeg behalen ouni an d'Sedimentatiounsstadium bannent 25sec z'erreechen (kuckt Bild hei ënnen).

Droplet Verhalen vun ultraschall emulsified ater-an-Diesel Emulsioun Brennstoff iwwer Zäit a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s an d) 132 s. (Vergréisserung 1000×) – Ithnin et al. 2018

Am Verglach mam propperem Diesel Brennstoff, huet de Waasser-an-Diesel Emulsiounsbrennstoff eng wesentlech reduzéiert Auspuffemissioun vu Stickstoffoxiden (NOx) a Partikelmaterial (PM) mat enger duerchschnëttlecher Reduktioun vun 31,66% respektiv 16,33%.

Am Allgemengen, ultraschall preparéiert Emulsiounen – ob instabil oder stabiliséiert duerch Surfaktant – hëllefen Diesel Brennstoff ze spueren, an Auspuff Emissiounen reduzéieren.
Gréng Auspuff Emissioun a Brennstoffspueren mat Ultraschall!

Primär a sekundär Atomisatioun an der Sprayflamme vun emulgéierte Brennstoff.

Ternär Phase Emulsioun

Eng ternär Phase-Emulsioun, och bekannt als Dräi-Phase-Emulsioun, besteet aus Waasser, Ueleg an engem Surfaktant. Während der Ultraschall-Emulgéierung vum Waasser an d'Dieselphase gëtt en Surfaktant dobäigesat. Den Emulgator verlängert d'Emulsiounsstabilitéit an erlaabt d'Waasser-an-Diesel Brennstoff ze späicheren. D'W / D Emulsiounsstabilitéit hänkt vum Emulgator, den Ultraschallprozessparameter an der Temperatur of. Mat der richteger Kombinatioun vun Surfaktant a Sonikatiounsparameter kann eng bedeitend laangfristeg Stabilitéit vu WiDE erreecht ginn.

D'Installatioun an d'Retro-Fitting vun engem Ultraschall-Emulgéierungssystem ass einfach, sécher a preiswert. W / D Emulsiounsbrennstoffer kënnen a Kombinatioun mat all konventionell Dieselmotoren (zB Kraaftgeneratoren, Eisebunnsmotoren, Schëffsmotoren) ouni Ännerung benotzt ginn.

Wat mécht WiDE Brennstoffer méi effizient? – D'Mikro-Explosioun Phänomen

Waasser-an-Diesel Emulsiounsbrennstoffer besteet aus suspendéierte Waasserpartikelen an enger kontinuéierlecher Dieselphase. Wann se verbrennt ginn, erreechen déi feingréisst Waasserdrëpsen am Emulsiounsbrennstoff hir iwwerhëtzt Stuf méi séier wéi den Diesel a kreéieren e Dampexpansiounsausbroch (spontan Explosioun) wärend der Verbrennung, a kreéiert ganz fein Partikelen. Wéinst der verstäerkter Uewerfläch vun de Minutte Partikelen kombinéiert mat der Intaksluft gëtt d'Loft- a Brennstoffmëschung wesentlech verbessert an erhéicht doduerch d'Verbrennungseffizienz. (Ivanov, Nevedov 1965)

High-Performance Ultrasonic Emulsifikatiounssystemer

Hielscher Ultrasonics liwwert High-Performance Ultrasonic Prozessoren fir déi kontinuéierlech Produktioun vu qualitativ héichwäerteg (Nano-) Emulsiounen. Superior Ultrasonic Performance, Robustheet an e klenge Foussofdrock maachen Hielscher Ultrasonicators den ideale Mëschungssystem fir Waasser-an-Diesel Emulsiounsbrennstoffer. Egal ob Dir Emulsiounsbrennstoffer fir d'direkt Injektioun an e Verbrennungsmotor wëllt produzéieren oder stabile Emulsiounsbrennstoffer fir Lagerung a spéider Verbrennung, Hielscher Ultrasonics huet de gëeegentste Setup fir Är Applikatioun. Vun méi klengen Ultraschall-Emulsiounssystemer fir d'Integratioun an Eisebunnslokomotiven an Inland Marine Schëffer bis zur Generatioun vu grousse Aqua-Brennstoffvolumen fir Kraaftwierker a rieseg Marineschëffer – eis Cluster vun Ultraschallprozessoren erlaben d'Emulsiounsbrennstoffveraarbechtung vun all Volumen.
Nieft héijer Ultraschalloutput, Zouverlässegkeet a Robustheet, Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallprozessoren kënne präzis kontrolléiert a iwwerwaacht ginn. Temperatur- an Drocksensoren iwwerdroen d'Donnéeën un den Generator, wou all wichteg Prozessparameter wéi Amplituden, Netto- a Gesamtenergie, Temperatur an Drock op enger agebauter SD-Kaart opgeholl ginn. D'intelligente Software Kontroll erlaabt genee Prozessparameter fir e standardiséierte Emulsiounsbrennstoff vu kontinuéierlech héichqualitativer Etablissement a festzeleeën. Den jacketed Ultraschallflussreaktor kann effizient gekillt ginn an erlaben d'Emulsioun bei spezifizéierten Temperaturen ze veraarbecht. D'Robustitéit vun eiser Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld.
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller: