Оксиды азота (NO_Икс), Как известно, сразу же опасно для здоровья человека и окружающей среды. Мобильные и стационарные дизельные и бензиновые двигатели, в значительной степени способствуют всемирному NO_Икс Выбросов. Эмульгация топлива с водой является способом уменьшить_Икс Выбросы двигателей. Ультразвуковое эмульгирование является эффективным средством для формирования тонкого размера топлива / водных эмульсий.

Автомобили и грузовики, самолеты, электрические генераторы, вилочные погрузчики, кондиционеры и котлы генерировать большое количество твердых частиц (ТЧ) и НЕТ_Икс при сжигании нефтепродуктов. НЕТ_Икс относится к смеси оксида азота (NO) и диоксида азота (NO₂), А также N₂О, НЕТ₃N₂О₄ и н₂О₅, Оксид азота и двуокись азота способствовать низкого уровня озона, смога и представляют опасность для окружающей среды и человека. Экологическое регулирование устраняет выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по ужесточение ограничений, Выбросы двигателя также включают ли диоксид серы (SO₂) В результате соединений серы в топливе. Эта задача сводится гидродесульфуризацией или ультразвуковая помощь сероочистка,

Работающий на топливе / Водоэмульсионном

В последние годы многое было сделано на Влияние воды на NO_Икс Уровни выбросов. Различные топлива: соотношение воды объемные от 1: 1 до 19: 1, были протестированы на свойства продуктов сгорания. В большинстве случаев от 1 до 2 объемных процентов поверхностно-активного вещество было добавлено для стабилизации эмульсии.

Фон по горению

Сжигание топлива создает тепловую и механическую энергию. Механическая фракция может использоваться для приведения в действие поршней или турбин для движения или выработки электроэнергии. В большинстве двигателей тепловая энергия не используется. Это приводит к более низкой термодинамической эффективности.

Прибл. 90% NO_Икс в результате процесса сжигания топлива НЕТ. NO в основном образуется при окислении атмосферного азота (N₂). Вода, добавленная к топливу, снижает температуру горения из-за испарения воды. Когда вода в топливно-водной эмульсии испаряется, окружающее топливо также испаряется. Это увеличивает площадь поверхности топлива. Более низкая температура и лучшее распределение топлива приводят к более низкое образование NO_Икс,

Ультразвуковая эмульсия

Введение воды в сжигание топлива было показано во многих работах опустить NO_Икс выбросы, Вода может быть добавлена ​​путем образования топливно-водной эмульсии двумя способами:

• нестабилизированный: встроенная эмульсия воды в топливо до инъекции
• стабилизировалась: производство стабильной топливно-водной эмульсии, предназначенной для использования в качестве альтернативы капель топлива

Кэнфилд (1999) суммирует НЕТ_Икс сокращение за счет использования воды и других добавок:

• нестабилизированная эмульсия
  • добавленная вода%: от 10 до 80%
  • НЕТ_Икс сокращение путем: От 4 до 60%
• стабилизированная эмульсия
  • добавленная вода%: от 25 до 50%
  • НЕТ_Икс сокращение путем: От 22 до 83%

эмульсионный

Эмульсия представляет собой смесь, как правило, несмешивающиеся жидкости (фазы), такие как масло и вода. В процессе эмульгирования, дисперсной фазы (например, воды) вводится в жидкую фазу (например, масло). По применению при высокой скорости сдвига, Размер частиц (= размер капель) дисперсной фазы снижается. Чем меньше размер частиц, тем более стабильным является генерируемый эмульсии. Дополнительная стабильность может быть достигнута путем введения поверхностно-активных веществ или стабилизаторов. Нажмите на графике выше чтобы увидеть примеры результатов для ультразвукового эмульгирования 10% воды в моторном масле (Velocite 3, Mobil Oil, Гамбург, Германия). Это исследование было проведено Behrend и Шуберта (2000),

ультразвук

При обработке ультразвуком жидкостей при высокой интенсивности, звуковые волны, распространяющиеся в жидких средах в результате переменного высокого давления (сжатия) и низкого давления (разрежения) циклов, с частотой в зависимости от частоты. Во время цикла низкого давления, высокой интенсивности ультразвуковые волны создают маленькие пузырьки вакуума или пустот в жидкости. Когда пузырьки достигают объема, при котором они больше не могут поглощать энергию, они разрушаются бурно во время цикла высокого давления. Это явление называется кавитацией. Во время имплозии очень высоких температур (прибл. 5,000K) и давлений (прибл. 2,000atm) достигаются на местном уровне. Распад кавитационного пузырька также приводит к жидкой струи до 280m / с скорости.

Ультразвук было доказано генерировать очень однородные эмульсии воды в масле (мас. / мас.) и масла в воде (по массе) высокий кавитационный сдвиг, Поскольку параметры ультразвука хорошо контролируются, размер и распределение частиц хорошо регулируемый и повторяемый, Обычно ультразвук применяют в реакторе с проточной ячейкой. Следовательно, эмульсией может быть непрерывный непрерывный, По этой причине ультразвук может быть использован для изготовления стабилизированных и нестабилизированных эмульсий.

В приведенной ниже таблице показаны общие возможности обработки для различных уровней мощности ультразвука.

Ультразвуковая дегазация и пенообразование

Ультразвук также помогает уменьшить количество пузырьков воздуха в эмульсионной смеси. Картина справа показывает эффект (5с. Прогресс изображений слева направо) на ультразвук содержимого пузырьков. Поскольку вариации колебаний вызывают содержимого пузырька в момент впрыска, A дегазация, деаэрации и пеноудаляющий ультразвук улучшает рабочие характеристики двигателя.

Ультразвуковые Технологическое оборудование

Hielscher является ведущий поставщик устройств большой емкости ультразвуковых, Мировой. Как Hielscher делает ультразвуковых процессоров до 16кВт мощность на одном устройстве, Там есть нет ограничения по размеру растений или мощность переработки. Кластеры нескольких систем 16KW используются производство больших объемов смесевого топлива. Промышленная обработка топлива не требуется много энергии ультразвука. Фактическая потребность в энергии может быть определена с использованием 1kW ультразвукового процессора в настольном масштабе. Все результаты таких стендовых испытаний могут быть расширены легко,

Стоимость Ultrasonication

Ultrasonication является эффективной технологией обработки. затраты на обработку Ультразвуковые происходят в основном от инвестиций
для ультразвуковых устройств, расходы на коммунальные услуги и техническое обслуживание. выдающийся энергоэффективность (видеть диаграмма) Ультразвуковых устройств Hielscher помогает снизить расходы на коммунальные услуги.

Литература

Беренд, О., Шуберт, Х. (2000): Влияние непрерывной фазовой вязкости на эмульгирование ультразвуком, в: Ультразвуковая сонохимия 7 (2000) 77-85.

Кэнфилд, А. С. (1999): Влияние дизель-водной эмульсии горения на дизельных двигателей НЕТ_Икс Выбросы в: Магистерская диссертация представлена ​​в аспирантуру университета штата Флорида, 1999.