Slāpekļa oksīdi (NO_X) ir zināms, ka tās ir nekavējoties bīstamas cilvēku un vides veselībai. Mobilie un stacionārie dīzeļdzinēji un benzīna motori lielā mērā veicina pasaules_X Emisijas. Degvielas emulgācija ar ūdeni ir veids, kā samazināt_X emisiju motoriem. Ultraskaņas emulsifikācija ir efektīvs līdzeklis smalka izmēra degvielas/ūdens emulsiju ģenerēšanai.

Automašīnas un kravas automašīnas, lidmašīnas, elektriskie ģeneratori, pacēlāji, gaisa kondicionēšanas iekārtas un katli rada liels daudzums daļiņu (PM) un nav_X sadedzinot naftas produktus. nē_X attiecas uz slāpekļa oksīda (NO) maisījumiem un slāpekļa dioksīda (NO₂), kā arī N₂O, NO₃N₂O₄ un N₂O₅. Slāpekļa oksīds un slāpekļa dioksīds veicina zema līmeņa ozonu, smogu bīstamas videi un cilvēkiem. Vides regulējums pievēršas gaisa piesārņotāju emisijai, stingrākas robežas. Dzinēja izmeši ietver arī sēra dioksīdu (SO₂) sēra savienojumu dēļ degvielā. Šo problēmu samazina hidrodesulfurizācijas vai Ultraskaņas atbalstītas desulfurizācijas.

Darbojas ar degvielas/ūdens emulsiju

Pēdējo gadu laikā ir paveikts liels darbs, lai ūdens ietekme uz NO_X emisiju līmeni. Dažādas degvielas: ūdens tilpuma attiecība no 1:1 līdz 19:1 ir pārbaudīti sadedzināšanas īpašības. Vairumā gadījumu 1 līdz 2 tilpuma procenti virsmaktīvās vielas tika pievienotas emulsijas stabilizācijai.

Pamatinformācija par degšanu

Kurināmā sadedzināšana rada siltuma un mehāniskās enerģijas. Mehānisko frakciju var izmantot, lai piedzīt virzuļus vai turbīnas piedziņas vai elektrības ražošanai. Vairumā dzinēju siltumenerģija netiek izmantota. Tā rezultātā ir zemāka termodinamiskā efektivitāte.

Aptuveni 90% no_X kas rodas degvielas sadedzināšanas procesā, ir Nē. NO tā galvenokārt veidojas atmosfēras slāpekļa oksidēšanās (N₂). Ūdenim pievienotā degviela pazemina degšanas temperatūru ūdens iztvaikošanas dēļ. Kad ūdens degvielas-ūdens emulsija iztvaiko, apkārtējais kurināmais ir iztvaicēts, too. Tas palielina degvielas virsmas laukumu. Zemākā temperatūra un labāks degvielas sadalījums noved pie zemākas veidošanās_X.

Ultraskaņas Emulsifikācija

Ievads ūdens degvielas degšana ir pierādīta daudzos darbos, lai pazemināt NO_X Emisijas. Ūdeni var pievienot, veidojot degvielas/ūdens emulsiju divos veidos:

• nestabilizēts: pirms injekcijas iepludināšana ūdenī
• Stabilizēta: stabilas degvielas/ūdens emulsijas ražošana, ko izmanto kā pilienu degvielas alternatīvu

Canfield (1999) apkopo no_X samazināšana, izmantojot ūdeni un citas piedevas:

• nestabilizēta emulsija
  • pievienotais ūdens tilp.: 10 līdz 80%
  • nē_X samazināšana par: no 4 līdz 60%
• stabilizēta emulsija
  • pievienotais ūdens tilpums: 25 līdz 50%
  • nē_X samazināšana par: no 22 līdz 83%

Emulsijas

Emulsija ir maisījums, kas parasti nesašifrīgi šķidrumi (fāzes), piemēram, nafta un ūdens. Emulgēšanas procesa laikā izkliedētā fāze (piem., ūdens) tiek ievests šķidrā fāzē (piemēram, eļļā). Piemērojot liels bīdes, izkliedējas fāzes daļiņu lielums (= pilienu lielums) ir samazināts. Jo mazāks daļiņu izmērs, jo stabilāka ir radīto emulsija. Ieviešot virsmaktīvās vielas vai stabilizētāji, var panākt papildu stabilitāti. Noklikšķiniet uz grafikas virs lai redzētu paraugu rezultātus ultraskaņas emulgācija 10% ūdens motoreļļas (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Vācija). Šo pētījumu veica Behrend un Šūberts (2000).

Ultraskaņas

Kad sonicating šķidrumus ar augstu intensitāti, skaņas viļņi, kas izplatīt vērā šķidro plašsaziņas līdzekļu rezultātā pārmaiņus augsta spiediena (kompresijas) un zema spiediena (rarefaction) cikli, ar likmēm, atkarībā no frekvences. Zema spiediena cikla laikā augstas intensitātes ultraskaņas viļņi rada nelielus vakuuma burbuļus vai tukšumu šķidrumā. Kad burbuļi sasniegt tilpumu, kurā tie vairs nevar absorbēt enerģiju, tie sabrukt spēcīgi augsta spiediena ciklā. Šo parādību dēvē par kavitāciju. Sabrukums ļoti augsta temperatūra (apm. 5, 000K) un spiedieni (apm. 2, 000atm) tiek sasniegta uz vietas. No kavitāciju burbuļa sabrukums arī izraisa šķidro strūklu līdz 280M/s ātrumu.

Pierādīts, ka ultraskaņa rada ļoti viendabīgas emulsijas ūdens daudzumu eļļā (w/o) un eļļu ūdenī (o/w) ar augsts KAVITĀCIJAS bīdes. Tā kā ultrasonication parametri ir labi kontrolējami, daļiņu izmērs un sadalījums ir labi regulējams un atkārtojams. Raksturīgi, ultraskaņa tiek piemērota plūsmas šūnu reaktorā. Tāpēc emulsiju var nepārtraukti veikt vienā līnijā. Šī iemesla dēļ, ultrasonication var izmantot, lai padarītu stabilizētu un nestabilizēta emulsijas.

Tālāk redzamajā tabulā parādītas vispārējās apstrādes jaudas dažādiem ultraskaņas jaudas līmeņiem.

Ultraskaņas Degassing un Defoaming

Ultraskaņa palīdz arī samazināt gaisa burbuļu daudzumu emulsijas maisījumā. Attēls pa labi parāda efektu (5sec. progress attēlus no kreisās uz labo) ultrasonication par burbulis saturu. Tā kā izmaiņas burbuļu saturā izraisa injekcijas laika svārstības, Degazācija, atgaisošana un atmešana Ultrasonication uzlabo dzinēja veiktspēju.

Ultraskaņas procesa iekārtas

Hielscher ir vadošais augstas ietilpības ultraskaņas ierīču piegādātājsVisā pasaulē. Tā kā Hielscher padara ultraskaņas procesorus līdz 16kW jaudas katrā atsevišķā ierīcē, ir nav ierobežojumu augu lielumā vai pārstrādes jaudu. Tiek izmantotas vairāku 16kW sistēmu kopas, lai ražotu lielus daudzumus nolaižamos kurināmos. Rūpnieciskā kurināmā pārstrāde nevajag daudz ultraskaņas enerģijas. Faktisko enerģijas prasību var noteikt, izmantojot 1 kW ultraskaņas procesoru sola-top skalas. Visus šādu stenda izmēģinājumu rezultātus var mērogots viegli.

Izmaksas Ultrasonication

Ultrasonication ir efektīva apstrādes tehnoloģija. Ultraskaņas apstrādes izmaksas izriet galvenokārt no ieguldījuma
Ultraskaņas ierīces, komunālo pakalpojumu izmaksas un uzturēšana. Atrisinātie Energoefektivitātes (sk. Diagrammas) Hielscher ultraskaņas ierīces palīdz samazināt komunālo pakalpojumu izmaksas.

Literatūra

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Nepārtrauktas fāzes viskozitātes ietekme uz emulgikāciju ar ultraskaņu, jo: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): ietekme dīzeļdegvielas-ūdens emulsijas degvielā dīzeļdzinēja Nē_X Emisijas, jo: Master Thesis iepazīstināja absolvents skolā universitātes Florida, 1999.