Augstākās kvalitātes Nano-Fuels ar ultraskaņas dispersiju
Nanodegvielas izstrāde sākas ar efektīvu disperģēšanu. Nanodaļiņas, kas pievienotas dīzeļdegvielai, biodīzeļdegvielai vai jauktām degvielām, var ietekmēt sadegšanu, taču to efektivitāte ir atkarīga no tā, cik labi tās ir izkliedētas šķidrumā. Aglomerācija un nogulsnēšanās apgrūtina vienmērīgas piedevas koncentrācijas uzturēšanu un reproducējamu rezultātu iegūšanu. Ultraskaņas dispersija risina šo problēmu, sadalot daļiņu kopas un izkliedējot nanopiedevas visā degvielā.
Nanodegvielas
Nanodegvielas sastāv no bāzes degvielas (piemēram, dīzeļdegvielas, biodīzeļdegvielas, degvielas maisījumiem) un nanodaļiņu maisījuma. Šīs nanodaļiņas darbojas kā hibrīdi nanokatalizatori, kas piedāvā lielu reaktīvās virsmas laukumu. Nano piedevas ultraskaņas dispersija ievērojami uzlabo degvielas veiktspēju, piemēram, samazinātu aizdegšanās aizkavēšanos, ilgāku liesmas uzturēšanu un aglomerāta aizdegšanos, kā arī ievērojamu vispārēju emisijas samazinājumu.
Nano izmēra degvielas daļiņu maisījumi izceļ tīru šķidro degvielu attiecībā uz degvielas veiktspēju ar lielāku enerģijas blīvumu, ātrāku un vieglāku aizdegšanos, uzlabotu katalītisko efektu, samazinātu emisiju, ātrāku iztvaikošanu un degšanas ātrumu un uzlabotu sadegšanas efektivitāti.
Izmantojiet ultraskaņas apstrādi, lai panāktu daļiņu nanodispersiju degvielās!
Sazinieties ar mūsu komandu, lai uzzinātu vairāk par ultraskaņas dispersijas izmantošanu jūsu degvielas un nanodaļiņu kombinācijai.
7kW ultraskaņas plūsmas sistēma
Nanodegvielas: nanopārklājumu ultraskaņas dispersija degvielā
Lai novērstu nanodaļiņu nogulsnēšanos degvielas tvertnē, tās ir rūpīgi jādispersē. Ultraskaņas dispersija palīdz iekļaut nanodaļiņas, piemēram, cerija oksīdu, alumīnija oksīdu un oglekļa nanocaurules, dīzeļdegvielā, biodīzeļdegvielā un degvielas maisījumos.
Izmantojot akustisko kavitāciju – Mikroskopisko burbuļu veidošanās un sabrukums – Ultraskaņas apstrāde rada intensīvas lokālas šķērsspēkas, kas sadala daļiņu aglomerātus un izkliedē piedevas visā šķidrumā. Tādējādi lielāka daļiņu virsma nonāk saskarē ar apkārtējo degvielu, kas veicina katalītisko un ar sadegšanu saistīto priekšrocību novērtēšanu.
Ultraskaņa nodrošina disperģējošu iedarbību tieši šķidrumā bez papildu malšanas lodīšu pievienošanas, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc tam atdalīt malšanas līdzekļus. Hielscher ultraskaņas iekārtas atbalsta gan partiju sagatavošanu, gan nepārtrauktu iekārtas līnijas apstrādi, padarot šo metodi noderīgu gan laboratorijas pētījumos, gan rūpnieciskajā ražošanā.
Zemāk esošajā sarakstā ir sniegts pārskats par jau pārbaudītiem nanomateriāliem, kas disperģēti degvielā:
- CNT – Oglekļa nanocaurulītes
- Ag – Sudrabs
- Al – alumīnijs
- Al2O3 – alumīnija oksīds
- AlCuOx – alumīnija vara oksīdi
- b – bors
- Ca – kalcijs
- CaCO3 – kalcija karbonāts
- Fe – dzelzs
- Cu – Varš
- CuO – vara oksīds
- Ce – cērijs
- Ceo2 – cērija oksīds
- (CeO2)· (ZrO2) – cērija cirkonija oksīds
- CO – kobalts
- Mg – magnijs
- Mn – mangāns
- TiO2 – titāna dioksīds
- ZnO – cinka oksīds
Nano mērogots, ultrasoniski monodisperģēts cērija oksīds piedāvā augstu katalītisko aktivitāti, pateicoties tā augstajai virsmas un tilpuma attiecībai, kas uzlabo degvielas efektivitāti un samazina emisijas.
„Aqua-Fuels“: nanoizmēra emulsijas degvielas, kas iegūtas ar ultraskaņas apstrādi
„Aqua-fuels“ ir ūdens-degvielas emulsijas, kurās sīki ūdens pilieni ir izkliedēti pa visu nepārtraukto degvielas fāzi, piemēram, dīzeļdegvielu. Hielscher ultraskaņas ģeneratori rada intensīvu akustisko kavitāciju, kas lielākus pilienus sadala mazākos, ļaujot izveidot emulsijas ar nanomēroga pilieniem atbilstošos formulēšanas un apstrādes apstākļos. Regulējama ultraskaņas amplitūda, kontrolēta enerģijas pievade un temperatūras vadība palīdz optimizēt pilieniņu izmēru un reproducējamību, savukārt saderīgi emulgatori nodrošina stabilitāti uzglabāšanas un apstrādes laikā.
Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par ultrasoniski sagatavotu ūdens degvielu!
Degvielas sajaukšana ar ultraskaņas palīdzību
Ultraskaņas emulgācijas tehnoloģija tiek izmantota, lai ražotu stabilus etanola-in-dekāna, etanola-in-dīzeļdegvielas vai dīzeļdegvielas–biodīzeļdegvielas–etanola / bioetanola maisījumus. Šādi maisījumi ir ideāla bāzes degviela, ko otrajā solī var uzlabot, izkliedējot nanodaļiņas degvielā.
Emulsijas degvielu ultraskaņas ražošana
Rūpnieciskie ultraskaņas iekārtas nano-degvielu disperģēšanai un emulgēšanai
Hielscher ultraskaņas iekārtas apvieno efektīvu nanodaļiņu deaglomerāciju ar precīzu procesa kontroli nano-degvielas izstrādei un ražošanai. Intensīva ultraskaņas kavitācija palīdz sadalīt daļiņu kopumus un izkliedēt piedevas, piemēram, metālu oksīdus un oglekļa nanocaurules, dīzeļdegvielā, biodīzeļdegvielā un jauktajās degvielās. Regulējama amplitūda, kā arī enerģijas patēriņa un temperatūras uzraudzība nodrošina atkārtojamu apstrādi un formulācijas optimizāciju. Ar laboratorijas instrumentiem un rūpnieciskām sistēmām, kas konfigurētas darbam ar partiju vai nepārtrauktu caurplūdi, Hielscher piedāvā praktisku ceļu no sākotnējiem izmēģinājumiem līdz lielākiem ražošanas apjomiem. Automātiska procesa datu reģistrēšana digitālajos rūpnieciskajos modeļos palīdz komandām dokumentēt veiksmīgus apstākļus un uzturēt vienmērīgu apstrādi, palielinoties ražošanas jaudai.
Ražošanas paplašināšana un uzticama ražošana
Tiklīdz formulējums atbilst kvalitātes mērķiem, caurplūdes ultraskaņas apstrāde nodrošina iespēju palielināt ražošanas apjomus. Degviela plūst cauri ultraskaņas apstrādes zonai kontrolētos darbības apstākļos, izvēloties vienreizēju caurplūdi vai recirkulācijas apstrādi atbilstoši vēlamajam rezultātam. Iekārtas izvēlei norādiet bāzes degvielu, piedevas veidu un koncentrāciju, mērķa dispersijas kvalitāti, nepieciešamo caurlaidspēju un darba temperatūru. Šī informācija ļauj uzņēmumam „Hielscher“ ieteikt procesoru, sonotrodu un plūsmas kameras konfigurāciju procesa izmēģinājumiem un turpmākai ražošanas mēroga palielināšanai.
Hielscher piedāvā rentablus, ļoti izturīgus ultraskaņas procesorus ar nelielu nospiedumu uzstādīšanai augos ar ierobežotu telpu un prasīgu vidi.
Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamais ultraskaņas ģenerators |
|---|---|---|
| 10 līdz 2000 ml | 20 līdz 400 ml/min | UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 02 līdz 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000hdT |
| n.p. | 10 līdz 100L/min | UIP16000hdT |
| n.p. | Lielāku | kopa UIP16000hdT |
MultiPhaseCavitator – Plūsmas kameras ieliktnis augstākās kvalitātes nanoemulsiju iegūšanai
Bieži uzdotie jautājumi par ultraskaņas nano-degvielas ražošanu
Kas ir nanodegvielas?
Nanodegvielas attiecas uz degvielas un nanodaļiņu maisījumu. Izkliedējot nanoenerģētiskās daļiņas degvielā, degvielas fizikāli ķīmiskās īpašības maina to funkcionalitāte, to dispersīvā struktūra un sarežģītā siltuma pārneses, šķidruma plūsmas un daļiņu mijiedarbības mijiedarbība. Neviendabīgā sastāva dēļ nanodegvielas īpašības nosaka bāzes degvielas veids, kā arī nanodaļiņu sastāvs, izmērs, forma, koncentrācija un fizikālās un ķīmiskās īpašības. Nanodegvielas īpašības var ievērojami atšķirties no pamatdegvielas īpašībām.
Kā dīzeļdegviela tiek izmantota kā kurināmais?
Dīzeļdegviela ir šķidrā degviela, kas tiek sadedzināta dīzeļdzinējos. Dīzeļdzinējos degviela tiek aizdedzināta bez dzirksteles, bet saspiežot ieplūdes gaisa maisījumu un pēc tam iesmidzinājot dīzeļdegvielu.
Parastā dīzeļdegviela ir īpašs naftas degvielas eļļas frakcionēts destilāts. Plašākā nozīmē termins „dīzelis” attiecas arī uz degvielām, kas nav iegūtas no naftas, piemēram, biodīzelis, no biomasas iegūta šķidrā degviela (BTL), no gāzes iegūta šķidrā degviela (GTL) vai no oglēm iegūta šķidrā degviela (CTL). BTL, GTL un CTL ir tā saucamās sintētiskās dīzeļdegvielas, kuras var iegūt no jebkuras oglekļa saturošas vielas (piemēram, biomasas, biogāzes, dabasgāzes, ogļu utt.). Pēc izejmateriāla gazifikācijas, lai iegūtu sintēzes gāzi, kam seko attīrīšana, tā ar Fišera–Tropša reakciju tiek pārvērsta sintētiskajā dīzeldegvielā. Dīzeldegviela ar ļoti zemu sēra saturu (ULSD) ir dīzeldegvielas standarts, kas paredz ievērojami samazinātu sēra saturu.
Kas ir biodīzelis?
Biodīzeļdegviela ir atjaunojamā degviela, ko ražo no augu eļļām, dzīvnieku taukiem vai pārstrādātām smērvielām. Biodīzeļdegvielu var izmantot, lai darbotos dīzeļmotora transportlīdzekļos un ģeneratoros. Tās fizikālās īpašības ir līdzīgas naftas dīzeļdegvielas fizikālajām īpašībām, lai gan tas sadedzina tīrāku. Biodīzeļdegviela samazina nesadegušo ogļūdeņražu (UHC), oglekļa dioksīda (CO2), oglekļa monoksīda (CO), sēra oksīdu un kvēpu daļiņu emisijas – salīdzinot ar emisijām, kas rodas, sadedzinot parasto dīzeļdegvielu. Slāpekļa oksīdu (NOx) emisijas biodīzeļdegvielai var būt lielākas (salīdzinājumā ar dīzeļdegvielu). Tomēr to var samazināt, optimizējot degvielas iesmidzināšanas laiku.
Biodīzeļdegvielas ražošanas process tiek ievērojami uzlabots, izmantojot ultraskaņas transesterifikāciju. Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par biodīzeļdegvielas ražošanu, izmantojot ultraskaņu!
Vai etanolu var izmantot kā degvielu?
Jā, etanols – etilspirts (C₂H5Ak, Dievs! – var izmantot kā degvielu. Etanola degvielas galvenokārt izmanto kā motoru degvielas – galvenokārt kā biodegvielas piedeva benzīnā. Mūsdienās automašīnas var darbināt ar 100 % etanola degvielu vai ar tā saukto „flex-fuel” degvielu, kas ir etanola un benzīna maisījums. To parasti ražo, fermentējot biomasu, piemēram, kukurūzu vai cukurniedrē. Tā kā etanola degviela tiek iegūta no atjaunojamas, ilgtspējīgas biomasas, to bieži sauc par bioetanolu. Ultraskaņas izmantošana var ievērojami uzlabot bioetanola ražošanas procesu. Noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk par bioetanola ražošanu, izmantojot ultraskaņu!
Etanols ir skābekļa savienojums E-dīzeļdegvielā. Galvenais E-dīzeļdegvielas trūkums ir etanola nesajaucamība dīzeļdegvielā plašā temperatūru diapazonā. Tomēr biodīzeļdegvielu var veiksmīgi izmantot kā amfifilu virsmaktīvo vielu etanola un dīzeļdegvielas stabilizēšanai. Etanols−biodīzeļdegviela−dīzeļdegviela (EB-dīzeļdegviela) degvielu var ultrasoniski sajaukt ar mikro- vai nanoemulsiju, lai EB-dīzeļdegviela būtu stabila – pat temperatūrā, kas zemāka par nulli, un piedāvā izcilas degvielas īpašības nekā parastā dīzeļdegviela.
Kā darbojas ultraskaņas dispersija nano-degvielas ražošanā?
Ultraskaņas dispersijā tiek izmantota akustiskā kavitācija, lai sadalītu daļiņu aglomerātus degvielā. Veidojas un sabrūk mikroskopiski burbuļi, radot lokālas šķērsspēkus un šķidruma strūklas, kas atdalīta sakopojušās daļiņas. Šis process palīdz izkliedēt nanopiedevas visā šķidrumā un veicina reproducējamu formulējumu izstrādi.
Kādas nanodaļiņas var disperģēt degvielās, izmantojot ultraskaņu?
Degvielas sastāvos pētītie materiāli ietver cerija oksīdu (CeO₂), alumīnija oksīdu (Al₂O₃), titāna dioksīdu (TiO₂), cinka oksīdu (ZnO) un oglekļa nanocaurules (CNT). Atbilstošā piedeva ir atkarīga no pamatdegvielas un plānotajiem veiktspējas rādītājiem. Katra kombinācija ir jātestē, lai noteiktu piemērotās koncentrācijas, apstrādes apstākļus un stabilitāti.
Kāda ir atšķirība starp nano-degvielas dispersiju un degvielas nanoemulsiju?
Nanodaļiņu dispersija satur cietas daļiņas, kas izkliedētas šķidrā degvielā. Degvielas nanoemulsija satur ļoti mazus viena šķidruma pilieniņus, kas izkliedēti citā šķidrumā, piemēram, ūdens pilieniņus dīzeļdegvielā. Ultraskaņa var veicināt abu procesu norisi. Preparātiem, kas satur nanodaļiņas un izkliedētus šķidruma pilieniņus, ir jānovērtē gan daļiņu stabilitāte, gan emulsijas stabilitāte.
Vai ultraskaņas dispersija novērš nanodaļiņu nogulsnēšanos?
Ultraskaņas apstrāde var samazināt aglomerāciju un uzlabot daļiņu sākotnējo sadalījumu, taču ilgstoša stabilitāte ir atkarīga arī no preparāta sastāva. Daļiņu īpašības, piedevu koncentrācija, degvielas sastāvs un saderīgi dispersanti ietekmē to, vai daļiņas paliek suspendētas. Uzglabāšanas testos jānoskaidro, cik ilgi gatavā nanodegviela saglabā pieņemamu sadalījumu paredzētajos apstākļos.
Kādi ultraskaņas apstrādes parametri ir vissvarīgākie?
Galvenie parametri ir amplitūda, pievadītā enerģija, apstrādes ilgums un temperatūra. Plūsmas caurplūdes apstrādes gadījumā nozīme ir arī plūsmas ātrumam un reaktora spiedienam. Šie iestatījumi jāizvērtē kopā ar preparāta sastāvu. To apstākļu dokumentēšana, kas nodrošina vēlamo dispersiju, palīdz izveidot atkārtojamu apstrādes procesu un veicina turpmāku ražošanas mēroga palielināšanu.
Vai ultraskaņas nano-degvielas ražošanu var pārnest no laboratorijas uz nepārtrauktu ražošanu?
Jā. Laboratorijas izmēģinājumos var noteikt sastāvu un apstrādes apstākļus pirms novērtēšanas ultraskaņas plūsmas kamerā. Nepārtrauktas darbības režīmā degviela plūst cauri kontrolētai apstrādes zonai. Mēroga palielināšanas procesā jāpārliecinās, ka lielākā sistēma nodrošina nepieciešamo dispersijas kvalitāti un stabilitāti pie paredzētās caurlaidspējas.
Kā izvēlēties Hielscher ultraskaņas disperģētāju nano-degvielām?
Sāciet ar pamatdegvielu, nanodaļiņu veidu un koncentrāciju, nepieciešamo partijas tilpumu vai plūsmas ātrumu, kā arī vēlamo dispersijas kvalitāti. Norādiet arī darba temperatūru un paredzēto uzglabāšanas laiku. Šī informācija mums palīdz ieteikt ideāli piemērotu ultraskaņas iekārtu, sonotrodu un plūsmas kameras konfigurāciju lietošanas izmēģinājumiem un ražošanas plānošanai.
Literatūra / Atsauces
- Asako, Yutaka & Mohamed, S.; Muhammad, Nura & Aziz, Arif; Yusof, Siti Nurul Akmal; Che Sidik, Nor Azwadi (2021): A comprehensive review of the influences of nanoparticles as a fuel additive in an internal combustion engine (ICE). Nanotechnology Reviews 9,2021. 1326-1349.
- D’Silva, R.; Vinoothan, K.; Binu, K.G.; Thirumaleshwara, B.; Raju, K. (2016): Effect of Titanium Dioxide and Calcium Carbonate Nanoadditives on the Performance and Emission Characteristics of C.I. Engine. Journal of Mechanical Engineering and Automation 6(5A), 2016. 28-31.
- Ghanbari, M.; Najafi, G.; Ghobadian, B.; Mamat, R.; Noor, M.M.; Moosavian, A. (2015): Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) to predict CI engine parameters fueled with nano-particles additive to diesel fuel. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 100, 2015.
- Heydari-Maleney, K.; Taghizadeh-Alisaraei, A.; Ghobadian, B.; Abbaszadeh-Mayvan, A. (2017): Analyzing and evaluation of carbon nanotubes additives to diesohol-B2 fuels on performance and emission of diesel engines. Fuel 196, 2017. 110–123.
- Raj, N.M.; Gajendiran, M.; Pitchandi, K.; Nallusamy, N. (2016): Investigation on aluminium oxide nano particles blended diesel fuel combustion, performance and emission characteristics of a diesel engine. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research 8(3), 2016. 246-257.