Oxidy dusíka (NO_X) je známe, že sú okamžite nebezpečné pre zdravie ľudí a životného prostredia. Mobilné a stacionárne dieselové a benzínové motory prispievajú do značnej miery k celosvetovému_X Emisií. Emulgáciou paliva s vodou je spôsob, ako znížiť nie_X emisií motorov. Ultrazvukový emulsification je účinným prostriedkom pre generovanie jemných-size palivo/voda-emulzie.

Automobily a nákladné automobily, lietadlá, elektrické generátory, vysokozdvižné vozíky, klimatizačné jednotky a kotly generovať veľké množstvo tuhých častíc (PM) a nie_X spaľovaním ropných produktov. nie_X sa vzťahuje na zmesi oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého (NO₂), ako aj N₂O, NO₃N₂O₄ a N₂O₅. Oxid dusnatý a oxid dusičitý prispievajú k nízkej úrovni ozónu, smog a sú nebezpečné pre životné prostredie a ľudí. Environmentálna regulácia rieši emisie látok znečisťujúcich ovzdušie sprísnenie limitov. Emisie motorov zahŕňajú aj oxid siričitý (SO₂) v dôsledku zlúčenín síry v palive. Tento problém sa znižuje hydrodesulfurization alebo Rozpúšťadle asistovanej Desulfurization,

Beží na palivo/voda emulzia

V posledných rokoch sa vykonalo veľa práce na vplyv vody na NO_X úrovne emisií. Rôzne palivá: objemové pomery vody od 1:1 do 19:1 boli testované na spaľovacie vlastnosti. Vo väčšine prípadov bola pridaná 1 až 2 objemového percenta povrchovo aktívnej látky pre stabilizáciu emulzie.

Pozadie na spaľovanie

Spaľovanie paliva vytvára tepelnú a mechanickú energiu. Mechanická frakcia sa môže použiť na pohon piesty alebo turbín na pohon alebo výrobu elektriny. Vo väčšine motorov sa tepelná energia nepoužíva. To má za následok nižšiu termodynamickej účinnosti.

Približne 90%_X vyplývajúce z procesu spaľovania paliva nie je. NIE je primárne tvorený oxidáciou atmosférického dusíka (N₂). Voda pridaná do paliva znižuje teplotu spaľovania v dôsledku odparovania vody. Keď sa voda v emulzii palivovej vody odparí, je tiež odparované okolité palivo. Tým sa zvyšuje plocha paliva. Nižšia teplota a lepšia distribúcia paliva vedú k nižšia Tvorba NO_X,

Ultrazvukový emulsification

Zavedenie vody do spaľovania paliva bolo preukázané v mnohých prácach nižšie nie_X Emisií. Voda môže byť pridaná tým, že tvorí palivo/voda emulzia dvoma spôsobmi:

• nestabilizovaný emulzifikáciou vody do paliva pred podaním injekcie
• Stabilizovaný: výroba stabilnej palivovej/vodnej emulzie, ktorá sa má použiť ako alternatíva k poklesu paliva

Canfield (1999) sumarizuje nie_X zníženie použitím vody a iných prídavných látok:

• nestabilizovaná emulzia
  • voda pridaná Vol%: 10 až 80%
  • nie_X zníženie o: 4 až 60%
• stabilizovaná emulzia
  • voda pridaná Vol%: 25 až 50%
  • nie_X zníženie o: 22 až 83%

Emulzie

Emulzia je zmesou všeobecne nemiešateľných kvapalín (fázy), ako je ropa a voda. Počas procesu emulsifikácie sa do kvapalnej fázy zavádza disperzná fáza (napr. voda) (napr. olej). Uplatňovaním vysoká šmyksa zníži veľkosť častíc (= veľkosť kvapôčky) disperznej fázy. Čím menšia je veľkosť častíc, tým stabilnejšia je generovaná emulzia. Dodatočnú stabilitu možno dosiahnuť zavedením povrchovo aktívnych látok alebo stabilizátorov. Kliknite na grafiku vyššie vidieť výsledky vzorky pre ultrazvukové emulsification 10% vody v motorovom oleji (Velocite 3, mobil Oil, Hamburg Nemecko). Táto štúdia bola vykonaná Behrend a Schubert (2000),

Ultrazvuk

Pri sonicating kvapaliny s vysokou intenzitou, zvukové vlny, ktoré šíria do kvapalných médií za následok striedavý vysokotlakové (kompresia) a nízkotlakové (rarefaction) cykly, s mierou v závislosti na frekvencii. Počas nízkotlakového cyklu, High-intenzita ultrazvukových vĺn vytvoriť malé vákuové bubliny alebo dutín v kvapaline. Keď bubliny dosiahnuť objemu, na ktorom už nemôžu absorbovať energiu, sa zrúti násilne počas vysokotlakového cyklu. Tento jav sa nazýva Kavitácia. Počas implozie veľmi vysoké teploty (cca 5, 000K) a tlaky (cca 2 000 ATM) sú dosiahnuté lokálne. Imploze kavitácie bublina tiež vedie tekuté trysky až 280m/s rýchlosťou.

Ultrazvuk bolo preukázané, že generovať veľmi homogénnych emulzií vody v oleji (w/o) a olej vo vode (o/w) vysoká cavitational šmyku. Keďže parametre ultrazvukom sú dobre kontrolovateľné, veľkosť častíc a distribúcia je dobre nastaviteľné a opakovateľné. Typicky, ultrazvuk sa aplikuje v prietokovej bunky reaktora. Preto môže byť emulzia priebežne v súlade. Z tohto dôvodu môže byť ultrazvukom použitý na výrobu stabilizovaných a nestabilizovaných emulzií.

V tabuľke nižšie sú uvedené všeobecné spracovateľské kapacity pre rôzne úrovne ultrazvukového výkonu.

Ultrazvukový odplynenie a Defoaming

Ultrazvuk tiež pomáha znížiť množstvo vzduchových bublín v emulzii zmesi. Obrázok vpravo ukazuje efekt (5Sec. Progress obrazy zľava doprava) ultrazvukom na obsah bubliny. Keďže odchýlky v obsahu bubliny spôsobujú výkyvy v načasovaní injekcie, odplynenie, deaerácia a odpeňovače ultrazvukom zlepšuje výkon motora.

Ultrazvukový proces zariadenia

Hielscher je popredný dodávateľ vysokokapacitných ultrazvukových zariadeníPo celom svete. Ako Hielscher robí ultrazvukové procesory až do 16kw napájanie na jedno zariadenie, je žiadny limit v rastlinnej veľkosti alebo spracovateľskej kapacity. Klastre niekoľkých 16kW systémov sa používajú na výrobu veľkých objemov drop-in palív. Priemyselné spracovanie paliva nepotrebuje veľa ultrazvukové energie. Skutočná energetická požiadavka môže byť stanovená pomocou 1kW Ultrazvukový procesor v lavičke-top meradle. Všetky výsledky z týchto Bench-top skúšok môže byť ľahko zmenšený,

Náklady na ultrazvukom

Ultrazvukom je efektívna technológia spracovania. Ultrazvukové náklady na spracovanie vyplývajú najmä z investícií
pre Ultrazvukové prístroje, úžitkové náklady a údržbu. Vynikajúce Energetická účinnosť (pozri Grafu) Hielscher ultrazvukové zariadenia pomáha znížiť náklady na Utility.

literatúra

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Vplyv viskozity kontinuálnej fázy na emulzifikáciu ultrazvukom, v: Ultrasonics sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): účinky spaľovania emulzie vznetových motorov na dieselovom motore NO_X Emisie, v: Diplomová práca predložená absolvent školy University of Florida, 1999.