Os óxidos de azoto (NO_X) São conhecidos por serem imediatamente perigosa para a saúde humana e ambiental. motores diesel e gasolina móveis e estacionárias estão contribuindo em grande parte para o NO em todo o mundo_X Emissões. A emulsificação do combustível com água é uma forma de reduzir a_X emissões de motores. A emulsificação de ultra-sons é um meio eficaz para a geração de combustível fino tamanho / água-emulsões.

Carros e camiões, aeronaves, geradores eléctricos, máquinas, aparelhos de ar condicionado e caldeiras gerar grandes quantidades de material particulado (PM) e_X pela combustão de produtos petrolíferos. NÃO_X refere-se a misturas de óxido nítrico (NO) e dióxido nítrico (NO₂), Bem como N₂O, NÃO₃N₂O₄ e n₂O₅. O óxido nítrico e dióxido nítrico contribuir para baixo nível de ozônio, poluição atmosférica e são perigosos para o meio ambiente e os seres humanos. A regulamentação ambiental aborda as emissões de poluentes atmosféricos por aperto limites. emissões de motores que incluem o dióxido de enxofre (SO₂) Como um resultado de compostos de enxofre no combustível. Este problema é reduzido por hidrodessulfurização ou dessulfurização ultra-som assistida.

Em execução no combustível / emulsão de água

Dentro dos últimos anos, muito trabalho tem sido feito sobre o influência da água no NO_X níveis de emissão. Vários combustível: relações volumétricas entre água a partir de 1: 1 a 19: 1 foram testados para propriedades de combustão. Na maioria dos casos, de 1 a 2 por cento em volume de tensioactivo foi adicionada para a estabilização da emulsão.

Antecedentes sobre Combustão

A combustão de combustível gera energia térmica e mecânica. A fracção mecânica pode ser usado para conduzir pistões ou turbinas de propulsão ou de electricidade. Na maioria dos motores, a energia térmica não é usado. Isto resulta numa eficiência termodinâmica inferior.

Aprox. 90% do NO_X resultante do processo de combustão de combustível é NO. O NO é principalmente formado pela oxidação do azoto atmosférico (N₂). A água adicionada ao combustível reduz a temperatura de combustão, devido à evaporação da água. Quando a água na emulsão de água-combustível evapora, o combustível é vaporizado circundante, também. Isso aumenta a área de superfície do combustível. A temperatura mais baixa e a uma melhor distribuição de combustível estão a conduzir a um menor formação de NO_X.

Ultrasonic Emulsificação

Apresentando a água na combustão de combustíveis tem sido demonstrado em muitas obras para reduzir o NO_X emissões. A água pode ser adicionada através da formação de uma emulsão de água / combustível em duas formas:

• estabilizada: emulsificação linha de água no combustível, antes da injecção
• estabilizada: fabrico de uma emulsão de água / combustível estável para ser utilizado como um combustível alternativo drop-in

Canfield (1999) sintetiza o NO_X redução através da utilização de água e outros aditivos:

• emulsão não estabilizada
  • água adicionada vol%: 10 a 80%
  • NÃO_X redução por: 4 a 60%
• emulsão estabilizada
  • água adicionada vol%: 25 a 50%
  • NÃO_X redução por: 22-83%

Emulsão

Uma emulsão é geralmente uma mistura de líquidos imiscíveis (fases), tais como óleo e água. Durante o processo de emulsif icação, a fase dispersa (por exemplo água) é introduzido na fase líquida (por exemplo, óleo). Pela aplicação de cisalhamento elevado, O tamanho de partícula (= tamanho de gota) da fase dispersa é reduzida. Quanto menor for o tamanho de partícula, mais estável é a emulsão gerado. estabilidade adicional pode ser conseguida pela introdução de agentes tensioactivos ou estabilizadores. Clique no gráfico acima para ver os resultados da amostra para a emulsificação de ultra-sons de 10% de água em óleo de motor (3 Velocite, Mobil Oil, Hamburgo Alemanha). Este estudo foi realizado pela Behrend e Schubert (2000).

ultra-som

Quando sonicando líquidos em altas intensidades, as ondas sonoras que se propagam para o meio líquido resultar em alternada de alta pressão (compressão) e ciclos de baixa pressão (rarefeitos), com taxas dependendo da frequência. Durante o ciclo de baixa pressão, ondas ultra-sónicas de alta intensidade criar bolhas de vácuo pequenas ou espaços vazios no líquido. Quando as bolhas de atingir um volume em que ela não pode mais absorver a energia, o colapso se violentamente durante um ciclo de alta pressão. Esse fenômeno é denominado cavitação. Durante a implosão temperaturas muito elevadas (aprox. 5.000 K) e pressões (aprox. 2,000atm) são alcançados localmente. A implosão da bolha de cavitação também resulta em jactos de líquido de até 280m / s velocidade.

O ultra-som foi comprovado para gerar emulsões muito homogéneas de água em óleo (W / O) e óleo em água (o / w) pela alto cisalhamento cavitational. Tal como os parâmetros de ultra-sons são bem controlável, o tamanho e a distribuição de partículas é bem ajustável e reproduzível. Tipicamente, o ultra-som é aplicado num reactor de célula de fluxo. Portanto, a emulsão pode ser feito continuamente em linha. Por esta razão, ultra-som pode ser usado para a fabricação de emulsões estabilizadas e não estabilizadas.

A tabela abaixo mostra as capacidades de processamento gerais para vários níveis de energia de ultra-sons.

Ultrasonic desgaseificação e anti-espuma

O ultra-som também ajudam a reduzir a quantidade de bolhas de ar na mistura de emulsão. A imagem à direita mostra o efeito (5 segundos. Progredir imagens da esquerda para a direita) de ultra-som sobre o conteúdo da bolha. Como variações na causa flutuações conteúdo bolha na regulação da injecção, uma desgaseificação, desaeração e espumação por ultra-som melhora o desempenho do motor.

Equipamento ultra-sônico de Processos

Hielscher é o fornecedora líder de dispositivos ultra-sônicos de alta capacidade, no mundo todo. Como Hielscher faz processadores de ultra-sons até 16kW potência por dispositivo único, Há sim nenhum limite no tamanho da planta ou a capacidade de processamento. Aglomerados de vários sistemas de 16kW estão a ser utilizados no fabrico de grandes volumes de combustíveis drop-in. processamento de combustível industrial não precisa de muita energia ultra-sônica. A exigência de energia real pode ser determinada usando um processador ultra-1kW em escala de bancada. Todos os resultados de tais ensaios de bancada pode ser ampliadas com facilidade.

Custos de Ultra-som

Ultra-som é uma tecnologia de processamento eficaz. custos de processamento ultra-sônicas resultar principalmente do investimento
para dispositivos de ultra-som, custos de consumo e manutenção. O excepcional eficiência energética (Vejo gráfico) De dispositivos ultra-Hielscher ajuda a reduzir os custos de utilidade.

Literatura

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influência da viscosidade da fase contínua sobre a emulsificação por ultra-sons, em: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Efeitos da Diesel-Água Emulsão de combustão no motor Diesel NO_X Emissões, in: Tese de Mestrado apresentada ao curso de doutorado da Universidade da Flórida de 1999.