Stikstofoxiden (NO_X) Is bekend dat onmiddellijk gevaarlijk zijn voor de gezondheid van mens en milieu te zijn. Mobiele en stationaire diesel en benzine motoren zijn grotendeels bijdragen aan de wereldwijde NO_X uitstoot. Emulsificatie van de brandstof met water is een manier om de NO_X de uitstoot van motoren. De ultrasone emulgering is een effectief middel voor het genereren van fijne size brandstof / water-emulsies.

Auto's en vrachtwagens, vliegtuigen, elektrische generatoren, heftrucks, airconditioning en ketels genereren grote hoeveelheden zwevende deeltjes (PM) en NO_X door de verbranding van aardolieproducten. NEE_X verwijst naar mengsels van stikstofoxide (NO) en stikstofdioxide (NO₂) En N₂O, NR₃, N₂de₄ en N₂de₅. Stikstofmonoxide en stikstofdioxide bijdragen aan low-level ozon, smog en zijn schadelijk voor het milieu en de mens. Milieu-verordening regelt de luchtverontreinigende emissies door aanscherping beperkingen. Engine emissies omvatten ook zwaveldioxide (SO₂) Als gevolg van zwavelverbindingen in de brandstof. Dit probleem wordt verminderd door hydro-ontzwaveling of ultrasoon bijgestaan ​​ontzwaveling.

Running on brandstof / water-emulsie

In de afgelopen jaren is veel werk verricht op het invloed van water op NO_X emissieniveaus. Diverse brandstof: water volumetrische verhoudingen van 1: 1 tot 19: 1 zijn getest op brandeigenschappen. In de meeste gevallen werd 1-2 volumeprocent oppervlakteactieve toegevoegd voor emulsie stabiliseren.

Achtergrondinformatie over Combustion

De verbranding van brandstof genereert thermische en mechanische energie. De mechanische fractie kan worden gebruikt om zuigers of turbines station voor voortstuwing of elektriciteitsopwekking. In de meeste motoren, is de thermische energie niet gebruikt. Dit leidt tot een lagere thermodynamische efficiëntie.

Ong. 90% van het NO_X voortvloeien uit de brandstof verbrandingsproces NO. Het NO wordt voornamelijk gevormd door de oxidatie van atmosferische stikstof (N₂). Water toegevoegd aan de brandstof verlaagt de verbrandingstemperatuur gevolg van waterverdamping. Wanneer het water in de brandstof-wateremulsie verdampt, wordt het omringende brandstof verdampt ook. Dit vergroot het oppervlak van de brandstof. Hoe lager de temperatuur en hoe beter brandstofverdeelinstallatie leiden tot een lager vorming van NO_X.

ultrasone Emulgeren

De invoering van water in de verbranding van de brandstof is aangetoond in vele werken aan lager de NO_X emissies. Het water kan worden toegevoegd door het vormen van een brandstof / water-emulsie op twee manieren:

• gestabiliseerd: inline emulsificatie van water in de brandstof voorafgaand aan injectie
• gestabiliseerd: bereiding van een stabiele brandstof / water-emulsie voor gebruik als een drop-in brandstofalternatief

Canfield (1999) vat de NO_X reductie door het gebruik van water en andere additieven:

• gestabiliseerde emulsie
  • toegevoegde water vol%: 10 tot 80%
  • NEE_X reductie door: 4-60%
• gestabiliseerde emulsie
  • toegevoegde water vol%: 25 tot 50%
  • NEE_X reductie door: 22-83%

Emulsie

Een emulsie is een mengsel van algemeen onmengbare vloeistoffen (Fasen), zoals olie en water. Tijdens het emulgeren wordt de disperse fase (bijvoorbeeld water) die in de vloeibare fase (bijvoorbeeld olie). Door toepassing van hoge afschuivingDe deeltjesgrootte (= druppelgrootte) van de disperse fase wordt verminderd. Hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe stabieler de gevormde emulsie. Extra stabiliteit kan worden bereikt door de introductie van oppervlakteactieve stoffen of stabilisatoren. Klik op de afbeelding hierboven monster resultaten voor de ultrasone emulgering van 10% water in motorolie (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Duitsland) zien. Deze studie werd uitgevoerd door Behrend en Schubert (2000).

ultrageluid

Wanneer sonicating vloeistoffen bij hoge intensiteiten de geluidsgolven die zich voortplanten in de vloeibare media resulteren in afwisselend hoge druk (compressie) en lage druk (verdunning) cycli, met tarieven afhankelijk van de frequentie. Tijdens de lage-druk-cyclus, hoge intensiteit ultrasone golven creëren kleine vacuüm bellen of holten in de vloeistof. Wanneer de bellen een volume waar zij niet meer energie kan absorberen bereiken, ze instorten hevig tijdens een hoge-drukcyclus. Dit fenomeen wordt aangeduid als cavitatie. Tijdens de implosie zeer hoge temperaturen (ong. 5000 K) en druk (. Ca. 2,000atm) worden lokaal bereikt. De implosie van het cavitatiebel resulteert ook in vloeibare stralen tot 280m / s snelheid.

Echografie is bewezen te genereren zeer homogene emulsies van water in olie (w / o) en olie in water (o / w) van de cavitatie hoge afschuiving. De parameters van ultrasone trillingen is goed controleerbaar, de deeltjesgrootte en -verdeling goed instelbaar en herhaalbaar. Typisch wordt het ultrageluid toegepast stroom-cell reactor. Derhalve kan de emulsie continu in-lijn. Daarom kan ultrasone trillingen worden gebruikt voor het maken van gestabiliseerde en niet-gestabiliseerde emulsies.

Onderstaande tabel geeft algemene bewerkingscapaciteit van verschillende ultrasone energieniveaus.

Ultrasoon ontgassen en Defoaming

Echografie heeft ook helpen om vermindering van de hoeveelheid luchtbellen in de emulsie mengsel. De foto rechts toont het effect (5sec. Beelden van links naar rechts de voortgang) van ultrasone trillingen op de bubble content. Variaties in het gehalte van de bellen veroorzaken schommelingen in de inspuittijdstip een ontgassen, ontluchting en Ontschuimen door ultrasone trillingen verbetert de prestaties van de motor.

Ultrasone Process Equipment

Hielscher is de toonaangevende leverancier van hoge capaciteit ultrasone apparaten, wereldwijd. Zoals Hielscher maakt ultrasone verwerkers van maximaal 16 kW vermogen per enkele inrichting, er bestaat geen limiet in grootte van de installatie of verwerkingscapaciteit. Clusters van meerdere 16kW systemen worden gebruikt voor de vervaardiging van grote hoeveelheden drop-in brandstoffen. Industriële brandstofverwerking heeft niet veel ultrasone energie nodig hebben. De werkelijke energiebehoefte kan worden bepaald met een 1kW ultrasone processor in bench-top schaal. Alle resultaten uit deze bench-top trials kan zijn opgeschaald gemakkelijk.

Kosten van Ultrasone trillingen

Ultrasone trillingen is een effectieve verwerking van technologie. Ultrasone verwerking kosten vloeien voornamelijk voort uit de investering
voor ultrasone apparatuur, nutsvoorzieningen en onderhoud. De uitmuntende energie-efficiëntie (zien tabel) Van Hielscher ultrasone apparatuur draagt ​​bij aan het nut kosten te verlagen.

Literatuur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Invloed van continue fase-viscositeit op emulsificatie door middel van ultrageluid, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Effecten van Diesel-water-emulsie Combustion op Diesel Engine NO_X Emissies, in: Master Thesis voorgelegd aan de Graduate School van de Universiteit van Florida, 1999.