Hielscher ultraljud teknik

NOx-reduktion med olja/vatten-emulgering

Kväve oxider (NOX) är kända för att vara omedelbart farliga för människors och miljöns hälsa. Mobila och Station ära diesel-och bensin motorer bidrar till stor del till den världs omspännande NOX Utsläpp. Emulgering av bränslet med vatten är ett sätt att minskaX utsläpp av motorer. Ultraljud emulgering är ett effektivt sätt för att generera fina storlek bränsle/vatten-emulsioner.

Bilar och last bilar, flyg plan, elektriska generatorer, gaffeltruckar, luft Konditionerings aggregat och pannor genererar stora mängder partiklar (PM) och ingaX förbränning av petroleum produkter. NejX avser blandningar av kväve oxid (NO) och kvävedioxid (NO2) och N2O, NEJ3N2den4 och N2den5. Kväve oxid och kvävedioxid bidra till lågnivå ozon, smog och är farliga för miljön och människor. Miljö lagstiftningen tar itu med de luft för oren ande utsläppen gränser för åtdragning. Motor utsläppen omfattar även svaveldioxid (SO2) som ett resultat av svavel föreningar i bränslet. Det här problemet reduceras genom hydroavsulfurization ultraljud assisterad avsulfurization.

Körs på bränsle/vatten emulsion

Under de senaste åren har mycket arbete gjorts på vatten påverkan på NOX Utsläppsnivåer. Olika bränsle: vatten volymetriska nyckeltal från 1:1 till 19:1 har testats för förbrännings egenskaper. I de flesta fall, 1 till 2 volym procent ytaktiva lades till för emulsion stabilisering.

Bakgrund om förbränning

Förbränning av bränsle genererar termisk och mekanisk energi. Den mekaniska fraktionen kan användas för att driva kolvar eller turbiner för fram drivning eller El produktion. I de flesta motorer används inte värme energin. Detta resulterar i en lägre termodynamisk effektivitet.

Cirka 90% av NOX bränsle förbrännings processen är NO. NO bildas främst genom oxidation av atmosfäriskt kväve (N2). Vatten som tillsätts bränslet sänker förbrännings temperaturen på grund av vatten avdunstning. När vattnet i bränsle-vatten emulsion avdunstar, är det omgivande bränslet förångas också. Detta ökar bränslets yta. Den lägre temperaturen och den bättre bränsle distributionen leder till en lägre bildandet av NOX.

Ultraljud emulgering

Att införa vatten i bränsle förbränningen har visats i många arbeten för att Sänk NOX Utsläpp. Vattnet kan tillsättas genom att bilda en bränsle/vatten emulsion på två sätt:

  • ostabiliserad inlineemulgering av vatten i bränslet före injektion
  • Stabiliserad: tillverkning av en stabil bränsle/vattenemulsion som ska användas som ett drop-in bränsle alternativ

Canfield (1999) sammanfattar NOX minskning genom användning av vatten och andra tillsatser:

  • ostabiliserad emulsion
    • vatten tillsatt Vol%: 10 till 80%
    • NejX minskning med: 4 till 60%
  • stabiliserad emulsion
    • vatten tillsatt Vol%: 25 till 50%
    • NejX minskning med: 22 till 83%

Emulsion

En emulsion är en blandning av allmänt icke blandbara vätskor (faser), såsom olja och vatten. Under emulsifieringsprocessen introduceras dispersefasen (t. ex. vatten) i vätske fasen (t. ex. olja). Genom tillämpning av hög skjuvningreduceras partikel storleken (= droplet-storleken) i skingra-fasen. Ju mindre partikel storlek, desto stabilare är den genererade emulsionen. Ytterligare stabilitet kan uppnås genom införande av tensider eller stabilisatorer. Klicka på bilden ovan att se prov resultat för ultraljud emulgering av 10% vatten i motor olja (Velocite 3, mobil Oil, Hamburg Tyskland). Denna studie genomfördes av Behrend och Schubert (2000).

Ultraljud


När sonicera vätskor vid höga intensiteter, ljud vågor som propagerar i flytande Media resultera i omväxlande högtrycks (kompression) och lågtrycks (förtunning) cykler, med priser beroende på frekvensen. Under lågtrycks cykeln skapar hög intensiva ultraljudsvågor små vakuum bubblor eller håligheter i vätskan. När bubblorna uppnår en volym där de inte längre kan absorbera energi, kollapsar de våldsamt under en högtrycks cykel. Detta fenomen kallas kavitation. Under implosionen mycket höga temperaturer (ca. 5, 000K) och pressar (ca. 2, 000atm) nås lokalt. Implosion av kavitation bubblan resulterar också i flytande jets av upp till 280 m/s hastighet.

Ultraljud har visat sig generera mycket homogena emulsioner av vatten i olja (w/o) och olja i vatten (o/w) av hög cavitational skjuvning. Eftersom parametrarna för ultraljud är väl kontrollerbara, partikel storlek och fördelning är väl justerbara och repeterbara. Typiskt, ultraljud appliceras i en Flow-cell reaktor. Därför kan emulsionen gjort kontinuerliga in-line-. Av denna anledning, ultraljud kan användas för att göra stabiliserad och ostabiliserad emulsioner.

Tabellen nedan visar allmän bearbetnings kapacitet för olika ultraljud effekt nivåer.

Flödeshastighet
Erforderlig effekt
100 till 400L/timme
1kW, t. ex. UIP1000hd
400 till 1600L/timme
4kW, t. ex. UIP4000
1,5 till 6,5 m ³/h
16kW, t. ex. UIP16000
10 till 40M ³/h
96kW, t. ex. 6xUIP16000
100 till 400m ³/h
960kW, t. ex. 60xUIP16000

Ultraljud avgasning och skum bildning(Klicka för större vy!) Ultraljud avgasning av olja med hjälp av en ultraljud processor UP200S (200 watt)

Ultraljud hjälper också till att minska mängden luft bubblor i emulsionsblandningen. Bilden till höger visar effekten (5Sec. Progress bilder från vänster till höger) av ultraljud på bubblan innehåll. Eftersom variationer i bubbelinnehållet orsakar fluktuationer i insprutnings tidpunkten, avgasning, avluftning och skum bildning av ultraljud förbättrar motorns prestanda.

Ultraljud process utrustning

Hielscher är den ledande leverantör av ultraljud enheter med hög kapacitetÖver hela världen. Som Hielscher gör ultraljud processorer på upp till 16kW effekt per enskild enhetfinns det ingen gräns i anläggningens storlek eller bearbetnings kapacitet. Kluster av flera 16kW system används för tillverkning av stora volymer av drop-in bränslen. Industriell bränsle bearbetning behöver inte mycket ultraljud energi. Den faktiska energi behovet kan bestämmas med hjälp av en 1kW ultraljud processor i bänk skala. Alla resultat från sådana bänk prövningar kan skalas upp enkelt.

Kostnader för ultraljud

(Klicka för större vy!) Den totala energi effektiviteten är viktigt för ultraljud av vätskor. Verknings graden beskriver hur mycket av strömmen som överförs från pluggen till vätskan. Våra ultraljudsbehandling enheter har en övergripande effektivitet på mer än 80%.Ultraljud är en effektiv process teknik. Ultraljud bearbetnings kostnader resultat främst från investeringen
för ultraljud enheter, verktyg kostnader och underhåll. Den utestående Energieffektivitet (se avsnittet Diagram) av Hielscher Ultrasonic enheter hjälper till att minska nyttan kostnader.

Begär mer information!

Vänligen använd formuläret nedan, om du vill begära ytterligare information om användningen av ultraljud i emulgering av vatten i bränsle.









Observera att våra Integritetspolicy.


Litteratur

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Påverkan av kontinuerlig fas viskositet på emulgering av ultraljud, i: Ultrasonics sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): effekter av diesel-vatten emulsion förbränning på diesel motor NOX Utsläpp, i: Masterthesis som framläggas till forskar skolan av universitetar av Florida, 1999.