Dušikov oksid (NO_X), Je znano, da je treba nemudoma nevarna za zdravje ljudi in okolja. Mobilnih in stacionarnih dizelskih in bencinskih motorjev, so v veliki meri prispevajo k svetovni NO_X Emisij. Emulgiranje goriva z vodo je način za zmanjšanje NO_X emisije motorjev. Ultrazvočni emulzifikacija je učinkovito sredstvo za tvorjenje fino velikost gorivo / vodne emulzije.

Avtomobili in tovornjaki, letala, električni generatorji, viličarjev, klimatske naprave in kotli ustvarjajo velike količine trdnih delcev (PM) in ne_X pri zgorevanju naftnih derivatov. NE_X se nanaša na mešanice dušikovega oksida (NO) in dušikov dioksid (NO₂) Kot tudi N₂O, NE₃N₂O₄ in N₂O₅. Dušikov oksid in dušikov dioksid prispevajo k prizemnega ozona, smoga in so nevarne za okolje in ljudi. Okoljski predpisi obravnava emisije onesnaževal zraka, ki jih strožje omejitve. emisije motorja pa tudi žveplov dioksid (SO₂) Kot posledica žveplovih spojin v gorivu. Ta problem se zmanjša za razžvepljevanjem z vodikom ali ultrazvočno pomaga razžvepljevanja.

Tek na Gorivo / Voda Emulzija

V zadnjih letih je bilo veliko delo na vpliv vode na NO_X Ravni emisij. Različne gorivo: razmerja voda merilnih od 1: 1 do 19: 1, so bile testirane na lastnostmi izgorevanja. V večini primerov, dodamo 1-2 volumskih procentov površinsko aktivno sredstvo za stabilizacijo emulzijo.

Ozadje zgorevanja

Izgorevanje goriva proizvaja toplotne in mehanske energije. Mehanski del se lahko uporablja za pogon batov ali turbine za pogon ali proizvodnjo električne energije. V večini motorjev, se toplotna energija se ne uporablja. To ima za posledico nižjo termodinamično učinkovitost.

Pribl. 90% NO_X izhajajo iz procesa zgorevanja goriva je NO. NO je tvorjena predvsem z oksidacijo atmosferskega dušika (N₂). doda gorivu vode znižuje temperaturo zgorevanja zaradi izhlapevanja vode. Ko voda v emulziji za gorivo vode izpari, se obdaja gorivo izparelo, preveč. To poveča površine goriva. Nižja temperatura in boljšo distribucijo goriva vodijo k nižji tvorbo NO_X.

Ultrasonic emulzifikacija

Uvedba vodo v zgorevanja fosilnih goriv je bilo dokazano v številnih gradenj zniža NO_X emisije. Vodo lahko dodamo s tvorbo emulzije goriva / vode na dva načina:

• Destabiliziran: inline emulzifikacija vode v gorivu pred injiciranjem
• stabiliziran: Proizvodnja stabilne gorivo / voda emulzija, ki se uporablja kot drop-v alternativno gorivo

Canfield (1999) povzema NO_X zmanjšanje z uporabo vode in drugih dodatkov:

• Destabiliziran emulzija
  • dodamo vodo vol%: od 10 do 80%
  • NE_X Zmanjšanje z: 4-60%
• stabiliziran emulzijski
  • dodamo vodo vol%: od 25 do 50%
  • NE_X Zmanjšanje z: 22-83%

emulzija

Emulzija je mešanica splošno ne mešajo tekočine (faze), kot sta olje in voda. Med procesom emulzij se disperzno fazo (npr voda) uvedemo v tekočo fazo (npr olja). Z uporabo visoke strižneJe velikost delcev (= velikost kapljic) za razpršene faze zmanjša. Manjša velikost delcev, bolj stabilen je ustvarila emulzija. Dodatna stabilnost je mogoče doseči z uvedbo površinsko ali stabilizatorjev. Kliknite na zgornji sliki videti vzorčne rezultate za ultrazvočno emulzij 10% vode v motornem olju (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Nemčija). Ta študija je bila izvedena s Behrend in Schubert (2000).

ultrazvok

Ko sonifikacijo tekočine pri visoki intenzivnosti, zvočne valove, ki razmnozujemo v tekočem mediju povzroči izmenično visokim tlakom (kompresijo) in nizkotlačni (redčenje) cikluse, s stopnjami glede na frekvenco. Med ciklom nizkotlačni, visoke intenzivnosti ultrazvočni valovi ustvarjajo majhne vakuumske mehurčki ali praznin v tekočini. Ko se mehurčki doseči količino, po kateri ne more več absorbirajo energijo, so med ciklom z visokim tlakom kolaps nasilno. Ta pojav se imenuje kavitacija. Med implozije zelo visoke temperature (cca. 5,000K) in pritiskov (pribl. 2,000atm) doseže lokalno. Propadu kavitacijskega mehurčka posledico tudi v tekočem curki do 280m / s hitrost.

Ultrazvok je bilo dokazano, da ustvarjajo zelo homogeni emulzije vode v olju (w / o) in olja v vodi (O / W), ki ga Visoko kavitacijski strižne. Ker so parametri ultrasonication dobro nadzorovati, velikost in porazdelitev delcev ter nastavljiv in ponovljivo. Značilno je, da pustimo učinkovati ultrazvok v reaktorju tok celice. Zato se lahko emulzija biti je nenehno v liniji. Iz tega razloga, lahko ultrazvokom se uporablja za izdelavo stabilizirane in Destabiliziran emulzij.

Spodnja tabela prikazuje splošne zmogljivosti za predelavo za različne ultrazvočne ravneh moči.

Ultrasonic odplinjevanje in protipenilno

Ultrazvok pa pomaga tudi, da zmanjšati količino zračnih mehurčkov v mešanici emulzija. Slika na desni prikazuje učinek (5SEK. Napredek slike od leve proti desni) z ultrazvokom o vsebini mehurček. Ker razlike v nihanjih vzrok vsebinami mehurček v časovnem injiciranja, A odplinjevanje, odzračevanje in protipenilno ultrazvočne izboljšuje delovanje motorja.

Ultrazvočna procesna oprema

Hielscher je vodilni proizvajalec naprav ultrazvočnih visoke zmogljivostiPo vsem svetu. Kot Hielscher naredi ultrazvočni predelovalcev do 16kW moči na eno napravo, tukaj je brez omejitve velikosti rastlin ali predelovalne zmogljivosti. Grozdi več sistemov 16kW se uporabljajo za proizvodnjo velikih količin drop-v gorivu. Industrijska predelava goriva ne potrebujemo veliko ultrazvočne energije. Zahteva Dejanska energije se lahko določi s 1kW ultrazvočni procesor na klopi-top lestvice. Vsi rezultati iz takšnih namizni poskusov lahko povečajo enostavno.

Stroški Ultrasonication

Ultrasonication je učinkovite tehnologije za obdelavo. Stroški predelave ultrazvočni predvsem posledica naložb
za ultrazvočne naprave, stroški komunalnih storitev in vzdrževanje. Neporavnane energetska učinkovitost (glej grafikon) Od Hielscher ultrazvočne naprave pripomore k zmanjšanju stroškov komunalnih storitev.

literatura

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Vpliv kontinuiranega faze viskoznosti na emulzij z ultrazvokom, v: Ultrasonic sonokemija 7 (2000) 77-85.

Canfield, A. C. (1999): Vpliv Diesel-vodi zgorevanja na dizelski motor NE_X Emisije, v: Master Thesis predstavil na podiplomski šoli University of Florida, 1999.