Электрогенераторы, корабельные двигатели и железнодорожные двигатели, которые заправляются дизельным топливом, могут работать более эффективно при использовании эмульсий с водой в дизельном топливе. Эмульсионные топлива с водяным топливом снижают расход топлива, снижают температуру сгорания, сжигают чище и уменьшают выбросы, такие как NOx и сажа. Ультразвуковая эмульгация является надежным, простым и эффективным методом производства высококачественного топлива для производства дизельного топлива.

Ультразвуковая эмульгация воды в дизельном топливе

Эмульсии воды в дизельном топливе (WiDE; W/D эмульсионное топливо) является модифицированной альтернативой дизельному топливу, которое содержит до 15% воды. Также известный как аква-топливо, в водяно-дизельных эмульсий, капли воды ультрасонически эмульгированы в непрерывной фазе дизельного топлива. Интенсивное соникирование жидкостей генерирует акустическую кавитацию. Кавитационные силы сдвига нарушают капли и производят однородную эмульсию в противном случае необратимой фазы воды и дизельного топлива.

Эмульсия воды в дизельном топливе

WiDE (Эмульсия W/D) определяется как смесь естественно неизменяемых жидкостей капель воды (рассредоточенная/внутренняя фаза) в дизельном топливе (непрерывная/внешняя фаза). Эмульгирующий агент добавляется в низких концентрациях для того, чтобы улучшить стабильность эмульсий и снизить потребность в энергии смешивания.

Двухфазная эмульсия

Двухфазная эмульсия описывает смесь воды в дизельном топливе без использования какого-либо сурфактанта. Для двухфазного WiDE, потоки воды и дизельного питания ультрасонически эмульгируются прямо перед двигателем. Ультразвуковая двухфазная водная в дизельном топливе эмульсия поступает непосредственно из ультразвукового реактора в двигатель внутреннего сгорания. Без сурфактанта эмульсия производится не для хранения, а для прямого сгорания.

Тематическое исследование водяно-дизельного топлива эмульсии

Настройка

Ithnin et al. (2018) изучили влияние топлива эмульсии воды в дизельном топливе (WiDE) на одинцилиндр, дизельный двигатель прямого впрыска. Вода и дизельное топливо хранились в различных единицах, из которых они были количественно переведены в систему смешивания. Система смешивания состояла в сочетании с высокой сдвига смесителем и ультразвуковым гомогенизатором. Сдвига смеситель при условии сырой предварительной смеси воды и дизельного топлива, в то время как sonication был использован для тонкого размера, равномерной эмульсии. Эмульсия водно-дизельного топлива была приготовлена с 5% воды. Однородное топливо WiDE было непосредственно передано из системы смешивания в двигатель. Подготовленное топливо WiDE не содержит никаких сурфактантов, поэтому его называют долгосрочным нестабильным эмульсионным топливом (UW/D). Дизельный двигатель был протестирован в четырех различных условиях нагрузки (1 кВт (25%), 2 кВт (50%), 3 кВт (74%), 4 кВт (100%)) и с постоянной скоростью 3000 об/мин. Для сравнения таких эффектов, как производительность топлива и выбросы, на том же двигателе были также протестированы сверфактант-стабилизированное эмульсионное топливо (стабильная эмульсия (SW/D)) и аккуратное дизельное топливо (D2). 5% воды используется как для нестабильной эмульсии, так и для стабильной эмульсии.

Результаты

Испытание двигателя показывает, что водяно-дизельное эмульсионное топливо без сурфактанта (UW/D) приводит к значительному улучшению двигателя с 3,59% увеличением тепловой эффективности тормоза (BTE) и 3,89% снижением расхода тормозного специального топлива (BSFC) по сравнению с аккуратным дизельным топливом. Эмульсионное топливо, как стабилизированное (SW/D), так и нестабилизированное (UW/D), повысило тепловую эффективность двигателя из-за явления микро-взрыва. Явление микровзрыва вызывает быстрое испарение эмульгированных капель воды. Поскольку минута капли воды окружены в масле, интенсивный процесс испарения нарушает капли яростно в очень мелкие частицы, что способствует смешиванию воздуха и топлива. Нарушение капель и смешивание с воздухом значительно повышает эффективность сгорания.
Результаты показывают, что концепция производства и переноса водного дизельного эмульсионного топлива в режиме реального времени в двигатель без использования сурфактанта работает очень хорошо. Немедленная передача ультразонически подготовленной водно-дизельной смеси устраняет проблему стабилизации хранимого эмульсионного топлива, а также зависимость от сурфактанта. Нестабильное водяно-дизельное эмульсионное топливо (UW/D) надежно поддерживало свою эмульсионную форму, не достигая стадии осадки в течение 25 сек (см. рисунок ниже).

Капельное поведение ультразонически эмульгированного топлива эмульсии атер-в-дизельном топливе с течением времени а) 10 с, б) 25 с, в) 50 с и г) 132 с. (увеличение 1000") – Ithnin et al. 2018

По сравнению с аккуратным дизельным топливом, эмульсионное топливо с водой в дизельном топливе значительно снижает выбросы оксидов азота (NOx) и твердых частиц (ТЧ) со средним снижением на 31,66% и 16,33% соответственно.

В целом, ультрасонически подготовленные эмульсии – нестабильный или стабилизированный сурфактантом – экономить дизельное топливо и сокращать выбросы выхлопных газов.
Зеленые выбросы выхлопных газов и экономии топлива с ультразвуком!

Первичная и вторичная атомизация в распылении пламени эмульгированного топлива.

Эмульсия Тернари

Тернарийфазная фазовая эмульсия, также известная как трехфазная эмульсия, состоит из воды, масла и сурфактанта. Во время ультразвуковой эмульгации воды в дизельную фазу добавляется сурфактант. Эмульгирующий агент продлевает эмульсионную устойчивость и позволяет хранить водно-дизельное топливо. Стабильность эмульсии W/D зависит от эмульгатора, параметров ультразвукового процесса и температуры. При правильном сочетании параметров сурфактанта и звуковой отроны может быть достигнута значительная долгосрочная стабильность WiDE.

Установка и модернизация ультразвуковой системы эмульгации проста, безопасна и недорога. Топливо для эмульсии W/D может использоваться в сочетании с любыми обычными дизельными двигателями (например, генераторами, железнодорожными двигателями, судодвигателями) без модификации.

Что делает WiDE топливо более эффективным? – Феномен микро-взрыва

Эмульсионное топливо Water-in-Diesel состоит из взвешенных частиц воды в непрерывной фазе дизельного топлива. При сжигании мелкие капли воды в эмульсионном топливе достигают своей перегретой стадии быстрее, чем дизельное топливо, и создают разрыв расширения пара (спонтанный взрыв) во время сгорания, создавая очень мелкие частицы. Благодаря увеличенной площади поверхности мельчайших частиц в сочетании с воздухом, перемешивание воздуха и топлива значительно улучшается и тем самым повышается эффективность сгорания. (Иванов, Неведов 1965)

Высокопроизводительные ультразвуковые эмульсионные системы

Hielscher Ultrasonics поставляет высокопроизводительные ультразвуковые процессоры для непрерывного производства высококачественных (нано-)эмульсий. Превосходная ультразвуковая производительность, надежность и небольшой след делают Hielscher Ultrasonicators идеальной системой смешивания для топлива эмульсии воды в дизельном топливе. Если вы хотите производить эмульсионное топливо для прямого впрыска в двигатель внутреннего сгорания или стабильные эмульсионные топлива для хранения и последующего сгорания, Hielscher Ultrasonics имеет наиболее подходящую установку для вашего приложения. От небольших ультразвуковых эмульсионных систем для интеграции в железнодорожные локомотивы и внутренние морские суда до генерации больших объемов акватоплива для электростанций и огромных морских судов – наши кластеры ультразвуковых процессоров позволяют эмульсионную обработку топлива любого объема.
Помимо высокой ультразвуковой мощности, надежности и надежности, Hielscher Ultrasonics’ промышленные ультразвуковые процессоры могут точно контролироваться и контролироваться. Датчики температуры и давления передают данные на генератор, где все важные параметры процесса, такие как амплитуда, чистая и общая энергия, температура и давление, регистрируются на встроенной SD-карте. Интеллектуальный контроль программного обеспечения позволяет устанавливать и устанавливать точные параметры процесса для стандартизированного эмульсионного топлива непрерывно высокого качества. Реактор ультразвукового потока в куртке может быть эффективно охлажден и позволяет обрабатывать эмульсию при определенных температурах. Надежность нашего ультразвукового оборудования позволяет круглосуточно работать на тяжелых грузах и в сложных условиях.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов: