Oxizii de azot (NO_X) Sunt cunoscute a fi imediat periculoase pentru sănătatea umană și mediu. motoare diesel și benzină mobile și staționare contribuie în mare măsură la nivel mondial NO_X Emisiilor. Emulsificarea combustibilului cu apă este o modalitate de a reduce_X emisiile de motoare. Emulsionarea cu ultrasunete este un mijloc eficient pentru a genera fin dimensiune de combustibil / apă-emulsii.

Mașini și camioane, avioane, generatoare electrice, motostivuitoare, unități de aer condiționat și boilere genera cantități mari de particule în suspensie (PM) și_X prin arderea produselor petroliere. NU_X se referă la amestecuri de oxid nitric (NO) și dioxid de azot (NO₂) Precum și N₂O, NU₃N₂O₄ si n₂O₅. Monoxidul de azot și dioxidul de azot contribuie la nivel scăzut de ozon, smog și sunt periculoase pentru mediu și oameni. Regulamentul de mediu abordează emisiile de poluanți atmosferici prin strângere limite. Emisiile ale motorului includ, de asemenea, dioxid de sulf (SO₂) Ca urmare a compușilor cu sulf din combustibil. Această problemă este redusă prin hidrodesulfurare sau desulfurarea ultrasonically asistată.

Rularea pe combustibil / emulsie de apă

În ultimii ani, multă muncă a fost făcută pe influența apei asupra NO_X nivelurile de emisie. Diverse combustibil: rapoarte volumetrice de apă de la 1: 1 la 19: 1 au fost testate pentru proprietățile de ardere. In majoritatea cazurilor, a fost adăugat 1 până la 2 procente în volum agent tensioactiv pentru stabilizarea emulsiei.

Context privind ardere

Arderea combustibilului generează energie termică și mecanică. Fracțiunea mecanică poate fi utilizată pentru a conduce pistoane sau turbine de propulsie sau electrică. În cele mai multe motoare, energia termică nu este folosită. Acest lucru duce la o eficiență mai mică termodinamic.

Aproximativ. 90% din NO_X care rezultă din procesul de ardere a combustibilului este NO. NO este format în principal prin oxidarea azotului atmosferic (N₂). Apa adăugată la combustibil scade temperatura de combustie din cauza evaporării apei. Când apa din emulsie apă-combustibil se evapora, combustibilul din jur este vaporizat, de asemenea. Aceasta mărește suprafața carburantului. Temperatura mai scăzută și distribuția de combustibil mai conduc la o Formarea inferioară a NO_X.

cu ultrasunete emulsificare

Introducerea apei în arderea combustibililor a fost demonstrată în mai multe lucrări la inferior NO_X emisiilor. Apa poate fi adăugată prin formarea unei emulsii de combustibil / apă în două moduri:

• unstabilized emulsionarea inline de apă în combustibil înainte de injectare
• stabilizat: fabricarea unei emulsii stabile combustibil / apă pentru a fi folosit ca o alternativă de combustibil drop-in

Canfield (1999) rezumă NO_X reducerea prin utilizarea apei și a altor aditivi:

• emulsie unstabilized
  • apă adăugată% vol: 10 la 80%
  • NU_X Reducerea de: Cu 4 până la 60%
• emulsie stabilizate
  • apă adăugată% vol: 25 până la 50%
  • NU_X Reducerea de: De 22 la 83%

Emulsie

O emulsie este un amestec de general lichide nemiscibile (faze), cum ar fi petrolul și apa. In timpul procesului de emulsificare, faza dispersată (de exemplu apă), se introduce în faza lichidă (de exemplu, ulei). Prin aplicarea forfecare mare, Mărimea particulelor (= dimensiunea picăturii) din faza de dispersie este redus. Este mai mică dimensiunea particulelor, mai stabil este emulsia generat. stabilitate suplimentară poate fi realizată prin introducerea de agenți tensioactivi sau stabilizatori. Dați clic pe graficul de mai sus pentru a vedea rezultatele de eșantionare pentru emulsionarea cu ultrasunete de apă 10% în ulei de motor (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Germania). Acest studiu a fost realizat de Behrend și Schubert (2000).

Ecografie

Când sonicarea lichide la intensități mari, undele de sunet care se propagă în mediul lichid rezultat alternativ de înaltă presiune (compresie) și cicluri (descarcării) de joasă presiune, cu rate în funcție de frecvență. În timpul ciclului de joasă presiune, de înaltă intensitate unde ultrasonice a crea bule mici de vid sau golurile în lichid. Când bulele atinge un volum în care acestea nu mai pot absorbi energie, ele colaps violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune. Acest fenomen este numit cavitație. In timpul implozia temperaturi foarte ridicate (aproximativ 5,000K) și presiunile (aproximativ 2,000atm) sunt atinse la nivel local. Implozia bulei de cavitație, de asemenea, duce la jeturi de lichid de până la 280m / s viteză.

Cu ultrasunete a fost dovedit pentru a genera emulsii foarte omogene de apă în ulei (w / o) și ulei în apă (o / w) de către forfecare cavitaționale ridicată. Ca parametrii ultrasonare sunt bine controlabile, mărimea și distribuția particulelor este bine reglabil și repetabilă. De obicei, cu ultrasunete este aplicat într-un reactor cu curgere în celulă. De aceea, emulsia poate fi a făcut în mod continuu în linie. Din acest motiv, ultrasonication poate fi utilizat pentru fabricarea de emulsii stabilizate și nestabilizate.

Tabelul de mai jos prezintă capacități de prelucrare generale pentru diferite nivele de putere cu ultrasunete.

Cu ultrasunete Degazare extinctoare

Ultrasunete ajută, de asemenea, reduce cantitatea de bule de aer în amestecul de emulsie. Imaginea din dreapta arată efectul (5sec. Progres imagini de la stânga la dreapta) din ultrasonication privind conținutul cu bule. Ca variații în cauza fluctuațiilor de conținut cu bule în calendarul de injecție, o degazare, dezaerarea și antispumant prin ultrasonare îmbunătățește performanța motorului.

Ultrasunete Echipament de proces

Hielscher este furnizor de top de dispozitive cu ultrasunete de mare capacitate, la nivel mondial. Așa cum Hielscher face procesoare cu ultrasunete de până la 16kW putere pe un singur dispozitiv, există nici o limită în mărime de plante sau capacitatea de prelucrare. Clusterele de mai multe sisteme de 16kW sunt utilizate la fabricarea unor volume mari de combustibili în picătură. de prelucrare a combustibilului industrial nu are nevoie de multă energie cu ultrasunete. Cerința real de energie poate fi determinată folosind un procesor ultrasonic 1kW la scara banc-top. Toate rezultatele de la aceste studii banc-top poate fi scalate cu ușurință.

Costuri de Ultrasonication

Ultrasonication este o tehnologie eficientă de procesare. Costurile de prelucrare cu ultrasunete rezulta in principal din investiții
pentru dispozitive cu ultrasunete, costurile de utilitate și de întreținere. restante eficienta energetica (vedea diagramă) De dispozitive cu ultrasunete Hielscher ajută la reducerea costurilor de utilitate.

Literatură

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influența vâscozității fazei continue asupra emulsionarea cu ultrasunete, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Efectele Diesel-apă ardere pe motor diesel NU_X Emisiile, în: teza de master prezentat la școală absolvent de la Universitatea din Florida, 1999.