Hielscher ultraljud teknik

Ultraljud Emulsions för vatten-i-diesel förbränning

Kraftgeneratorer, fartygsmotorer och järnvägsmotorer, som drivs med diesel, kan köras mer effektivt när vatten-i-diesel emulsioner används. Vattendieselemulsionsbränslen minskar bränsleförbrukningen, sänker förbränningstemperaturen, bränner renare och minskar utsläppen, såsom NOx och sot. Ultraljud emulgering är en pålitlig, enkel och effektiv metod för att producera högkvalitativa vatten-i-diesel bränslen.

Ultraljud emulgering av vatten-i-Diesel

Vatten-i-Diesel emulsioner (WiDE; W /D emulsion bränsle) är ett modifierat dieselbränsle alternativ, som innehåller upp till 15% av vatten. Även känd som aqua-bränsle, i vatten-diesel emulsioner, vattendroppar är ultraljud emulgeras i den kontinuerliga dieselfasen. Intensiv ultraljudsbehandling av vätskor genererar akustisk kavitation. Kavitationella skjuvkrafter stör droppen och producerar en homogen emulsion av de annars immiscible vatten- och dieselfaserna.

Vatten-i-Diesel Emulsion

WiDE (W/D emulsion) definieras som blandning av de naturligt immiscible vätskorna av vattendroppar (dispergerat/inre fas) i diesel (kontinuerlig/extern fas). Ett emulgeringsmedel tillsätts i låga koncentrationer för att förbättra emulsionernas stabilitet och sänka blandningsenergibehovet.

Tvåfas emulsion

En tvåfas emulsion beskriver blandningen av vatten i diesel utan användning av någon ytaktivt ämne. För en tvåfas WiDE, vatten och diesel utfodring strömmar är ultraljud emulgeras rätt upfront av motorn. Ultraljudtvåfas vatten-i-diesel emulsion går direkt från ultraljud flödescellsreaktorn till förbränningsmotorn. Utan ytaktiva, emulsionen är inte gjord för lagring, men för direkt förbränning.

Fallstudie av vatten-diesel emulsion bränsle

Installationen

Ithnin et al. (2018) studerade effekten av vatten-i-diesel emulsion bränsle (WiDE) på en enda cylinder, direktinsprutning dieselmotor. Vatten och diesel förvarades i olika enheter, från vilka de kvantitativt har överförts till ett blandningssystem. Blandningssystemet bestod i en kombination av hög skjuvmixer och ultraljud homogenisator. Skjuvblandaren gav en rå förblandning av vatten och diesel, medan ultraljudsbehandling användes för en finstor, enhetlig emulsion. Vattendieselemulsionen tillagades med 5 % vatten. Det homogena WiDE-bränslet överfördes direkt från blandningssystemet till motorn. Det beredda WiDE-bränslet innehöll inga ytaktiva ämnen och betecknades därför som ett långsiktigt instabilt emulsionsbränsle (UW/D). Dieselmotorn testades under fyra olika belastningsförhållanden (1 kW (25%), 2 kW (50%), 3 kW (74%), 4 kW (100%)) och med en konstant hastighet av 3000 rpm. För att jämföra effekter som bränsleprestanda och utsläpp testades även ett ytaktivt stabiliserat emulsionsbränsle (stabil emulsion (SW/D)) och snyggt dieselbränsle (D2) på samma motor. 5% av vatten används för både instabil emulsion och stabil emulsion.

Resultaten

Motorprovningen visar att vattendieselemulsionsbränsle utan ytaktivt bränsle (UW/D) resulterar i en betydande förbättring av motorn med en ökning av bromstermisk effektivitet (BTE) och 3,89 % minskning av bromsspecifik bränsleförbrukning (BSFC) jämfört med snyggt dieselbränsle. Emulsionen bränslen, både stabiliserade (SW /D) och ostabiliserad (UW / D), ökade termisk effektivitet motorn på grund av mikro-explosion fenomen. Mikroexplosionsfenomenet orsakar en snabb avdunstning av emulgerade vattendroppar. Eftersom minut vattendroppar är omgivna i olja, stör den intensiva avdunstningsprocessen dropparna våldsamt i mycket fina partiklar, vilket främjar blandning av luft och bränsle. Droppstörningar na och blandningen med luft ökar förbränningseffektiviteten avsevärt.
Resultaten visar att begreppet att producera och överföra vattendieselemulsionsbränslet i realtid till motorn utan att använda ytaktivt arbete mycket bra. Den omedelbara överföringen av den ultrasoniskt beredda vattendieselblandningen eliminerar stabiliseringsproblemet för lagrat emulsionsbränsle samt beroendet av ytaktivt ämne. Instabil vattendieselemulsionbränsle (UW/D) behöll tillförlitligt sin emulsionsform utan att nå till sedimenteringsstadiet inom 25sek (se bilden nedan).

Ultraljud emulgering är en pålitlig metod för att producera emulgeringsfria vatten-i-diesel emulsion bränslen.

Droppbeteende av ultraljud emulgerade ater-in-diesel emulsion bränsle över tiden a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s och d) 132 s. (förstoring 1000 ×) – Ithnin et al. 2018

Jämfört med snyggt dieselbränsle har vatten-i-diesel-emulsionsbränslet ett signifikant minskat avgasutsläpp av kväveoxider (NOx) och partiklar (PM) med en genomsnittlig minskning på 31,66 % respektive 16,33 %.

Totalt sett ultraljud beredda emulsioner – wether instabil eller stabiliserad av ytaktiva – bidra till att spara dieselbränsle och minska avgasutsläppen.
Grönare avgasutsläpp och bränslebesparingar med ultraljud!

Ultrasonically emulgerade nano-sized vatten-bränsle emulsioner. (Klicka för att förstora!)

Primär och sekundär atomisering i spraylåga av emulgerat bränsle.

Ultraljud emulgeringsmedel 3x UIP1000hdT för vatten-i-diesel emulsioner

3x UIP1000hdT ultraljud emulsionsystem för vatten-i-diesel emulsioner

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud Vatten-i-Diesel
För:

  • järnvägslok
  • marina fartyg
  • stationära kraftgeneratorer

Tärningsfasemulsion

En tärning sett till trefasemulsion, består av vatten, olja och ytaktivt ämne. Under ultraljud emulgering av vattnet i dieselfasen läggs en ytaktivt till. Emulgeringsmedlet förlänger emulsionsstabiliteten och gör det möjligt att lagra bränslet vatten i diesel. W/D-emulsionsstabiliteten beror på emulgeringsmedel, ultraljudsprocessens parametrar och temperatur. Med rätt kombination av ytaktiva och ultraljudsbehandling parametrar, en betydande långsiktig stabilitet WiDE kan uppnås.

Installationen och eftermonteringen av ett ultraljudemuleifieringssystem är enkelt, säkert och billigt. W/D emulsionbränslen kan användas i kombination med alla konventionella dieselmotorer (t.ex. kraftgeneratorer, järnvägsmotorer, fartygsmotorer) utan modifiering.

Fördelar med Ultraljud Diesel Emulsion Bränslen

  • finstora emulsion
  • varierande vattenhalt
  • med eller utan ytaktiva
  • kort handläggningstid
  • lätt att installera
  • säkert att använda
  • låga investeringar, snabb RoI
  • lågt underhåll
  • enkel eftermontering
  • inga ändringar av motorn

Vad gör WiDE-bränslen effektivare? – Mikroexplosionsfenomenet

Vatten-i-Diesel emulsion bränslen består i upphängda vattenpartiklar i en kontinuerlig dieselfas. När förbrända, de fina stora vattendropparna i emulsionbränslet når sin överhettade scenen snabbare än dieseln och skapar en ångexpansionsuppbrott (spontan explosion) under förbränningen, vilket skapar mycket fina partiklar. På grund av den ökade ytan av minutpartiklarna i kombination med insugningsluft förbättras luft- och bränsleblandningen avsevärt och ökar därmed förbränningseffektiviteten. (Ivanov, Nevedov 1965)

Högpresterande ultraljudemuleringssystem med hög prestanda

Hielscher Ultrasonics levererar högpresterande ultraljudprocessorer för kontinuerlig produktion av högkvalitativa (nano-)emulsioner. Överlägsen ultraljudprestanda, robusthet och ett litet fotavtryck gör Hielscher Ultrasonicators till det perfekta blandningssystemet för vatten-i-diesel emulsionbränslen. Wether du vill producera emulsionbränslen för direktinsprutning i en förbränningsmotor eller stabila emulsionsbränslen för lagring och senare förbränning, Hielscher Ultrasonics har den lämpligaste inställningen för din applikation. Från mindre ultraljudemulsionssystem för integrering i järnvägslok och inre marina fartyg upp till generering av stora vattenbränslevolymer för kraftverk och stora marina fartyg – våra kluster av ultraljud processorer möjliggör emulsion bränslebehandling av någon volym.
Förutom hög ultraljudsutgång, tillförlitlighet och robusthet, Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer kan kontrolleras noggrant och övervakas. Temperatur- och tryckgivare överför data till generatorn, där alla viktiga processparametrar som amplitud, netto och total energi, temperatur och tryck registreras på ett inbyggt SD-kort. Den intelligenta programvarukontrollen gör det möjligt att fastställa och ställa in exakta processparametrar för ett standardiserat emulsionsbränsle av kontinuerligt hög kvalitet. Den jackorerade ultraljudsflödesreaktorn kan kylas effektivt och göra det möjligt att bearbeta emulsionen vid angivna temperaturer. Robustheten i vår ultraljudsutrustning möjliggör 24/7 drift vid tunga och krävande miljöer.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

Flödeshastighet Rekommenderade Devices
00,5 till 4L/min Uf200 ः t, UP400St
1 till 8L/min UIP2000hdT
2 till 20L/min UIP4000hdT
30 till 300L/min UIP16000
större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, vattenbränsleemulgering och priser. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina emulsionskrav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud Homogenisatorer för spridning, emulgering och cell utvinning.

Hög effekt ultraljud Homogenisatorer från Labb till Pilot och industriell skala.

Litteratur / Referenser

  • Ahmad Muhsin Ithnin; Wira Jazair Yahya; Mohamad Azrin Ahmad; Nur Atiqah Ramlan; Hassanuddin Abdul Kadir; Inte heller Azwadi Che Sidik; Tsuyoshi Koga (2018): Emulgeringsfritt vatten-i-diesel-emulsionbränsle: Dess stabilitetsbeteende, motorprestanda och avgasutsläpp. Bränsle 215, 2018. 454-462.
  • Mohammed Yahaya Khan; Z. A. Abdul Karim; Ftwi Yohaness Hagos; A. Rashid A. Aziz; Isa M. Tan (2014): Aktuella trender i vatten-i-diesel emulsion som bränsle. Vetenskapliga världstidskriften 2014(17):527472.
  • Piotr Pacholski; Mariola Błaszczyk; Jerzy Sęk (2016): Emulgerad diesel som ett alternativ bränsle. Tekniska frågor 4/2016 s. 62-67.
  • V.M. Ivanov; P.I. Nefedov (1965): Experimentell undersökning av förbränningsprocessen av naturliga och emulgerade flytande bränslen, NASA Tech. Transl. TIF-258, 1965.


Fakta Värt att veta

Aquabränslen / Bränslen med vatten

En emulsion är ett flytande system som består av två eller flera immiskbara vätskor, där en eller flera faser (disperse fas) finfördelas i den andra (kontinuerlig fas). För vatten – dieselbränsleemulsioner, vatten sprids som fina droppar i den kontinuerliga dieselbränslefasen. Denna typ av emulsion kallas "vatten-i-bränsle" emulsion eller som aquafuel.