การลด NOx โดยการทําให้เป็นอิมัลชันของน้ํามัน/น้ํา

ไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมในทันที เครื่องยนต์ดีเซลและเบนซินแบบเคลื่อนที่และแบบอยู่กับที่มีส่วนสําคัญต่อ NO ทั่วโลกx ปล่อย อิมัลชันของเชื้อเพลิงด้วยน้ําเป็นวิธีลด NOx การปล่อยมลพิษของเครื่องยนต์ อิมัลชันอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างอิมัลชันเชื้อเพลิง / น้ําขนาดละเอียด

รถยนต์และรถบรรทุก เครื่องบิน เครื่องกําเนิดไฟฟ้า รถยก เครื่องปรับอากาศ และหม้อไอน้ํา ฝุ่นละออง (PM) จํานวนมากและ NOx โดยการเผาไหม้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ไม่ใช่x หมายถึงส่วนผสมของไนตริกออกไซด์ (NO) และไนตริกไดออกไซด์ (NO2) และ N2โอ ไม่3, N2O4 และ N2O5. ไนตริกออกไซด์และไนตริกไดออกไซด์ ก่อให้เกิดโอโซนระดับต่ําหมอกควัน และเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ กฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมจัดการกับการปล่อยมลพิษทางอากาศโดย ขีดจํากัดการกระชับ. การปล่อยมลพิษของเครื่องยนต์ยังรวมถึงซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) อันเป็นผลมาจากสารประกอบกํามะถันในเชื้อเพลิง ปัญหานี้ลดลงโดยไฮโดรดีซัลเฟอร์ไรเซชันหรือ อัลตราโซนิกช่วยขจัดซัลเฟอร์.

ใช้อิมัลชันเชื้อเพลิง/น้ํา

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อิทธิพลของน้ําต่อ NOx ระดับการปล่อยมลพิษ อัตราส่วนปริมาตรของเชื้อเพลิง:น้ําต่างๆ ตั้งแต่ 1:1 ถึง 19:1 ได้รับการทดสอบคุณสมบัติการเผาไหม้ ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการเพิ่มสารลดแรงตึงผิว 1 ถึง 2 เปอร์เซ็นต์ปริมาตรเพื่อการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชัน

ความเป็นมาของการเผาไหม้

การเผาไหม้เชื้อเพลิงทําให้เกิดพลังงานความร้อนและพลังงานกล เศษส่วนเชิงกลสามารถใช้ในการขับเคลื่อนลูกสูบหรือกังหันสําหรับการขับเคลื่อนหรือการผลิตไฟฟ้า ในเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จะไม่ใช้พลังงานความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์ลดลง

ประมาณ 90% ของ NOx เป็นผลมาจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิงเป็น NO NO ส่วนใหญ่เกิดจากการเกิดออกซิเดชันของไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ (N2). น้ําที่เติมลงในเชื้อเพลิงจะลดอุณหภูมิการเผาไหม้เนื่องจากการระเหยของน้ํา เมื่อน้ําในอิมัลชันน้ําเชื้อเพลิงระเหยเชื้อเพลิงโดยรอบก็กลายเป็นไอเช่นกัน สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่ผิวของเชื้อเพลิง อุณหภูมิที่ต่ํากว่าและการกระจายเชื้อเพลิงที่ดีขึ้นนําไปสู่ การก่อตัวของ NO ที่ต่ํากว่าx.

อิมัลชันอัลตราโซนิก

การนําน้ําเข้าสู่การเผาไหม้เชื้อเพลิงได้แสดงให้เห็นในหลายผลงานเพื่อ ลด NOx ปล่อย. สามารถเติมน้ําได้โดยการสร้างอิมัลชันเชื้อเพลิง/น้ําได้สองวิธี:

  • ไม่เสถียร: อิมัลชันน้ําแบบอินไลน์เข้าสู่เชื้อเพลิงก่อนฉีด
  • เสถียร: การผลิตอิมัลชันเชื้อเพลิง/น้ําที่มีเสถียรภาพเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกแบบดรอปอิน

แคนฟิลด์ (1999) สรุป NOx การลดการใช้น้ําและสารเติมแต่งอื่น ๆ :

  • อิมัลชันที่ไม่เสถียร
    • ปริมาณน้ําที่เติม %: 10 ถึง 80%
    • ไม่ใช่x ลดโดย: 4 ถึง 60%
  • อิมัลชันเสถียร
    • ปริมาณน้ําที่เติม%: 25 ถึง 50%
    • ไม่ใช่x ลดโดย: 22 ถึง 83%

อิมัลชัน

อิมัลชันอิมัลชันเป็นส่วนผสมของโดยทั่วไป ของเหลวที่ผสมกันไม่ได้ (เฟส) เช่น น้ํามันและน้ํา ในระหว่างกระบวนการทําให้เป็นอิมัลชัน เฟสกระจายตัว (เช่น น้ํา) จะถูกนําเข้าสู่เฟสของเหลว (เช่น น้ํามัน) โดยการประยุกต์ใช้ แรงเฉือนสูงขนาดอนุภาค (= ขนาดหยด) ของเฟสกระจายจะลดลง ยิ่งขนาดอนุภาคเล็กเท่าใดอิมัลชันที่สร้างขึ้นก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น ความเสถียรเพิ่มเติมสามารถทําได้โดยการแนะนําสารลดแรงตึงผิวหรือสารทําให้คงตัว คลิกที่กราฟิกด้านบน เพื่อดูผลตัวอย่างสําหรับการทําให้เป็นอิมัลชันแบบอัลตราโซนิกของน้ํา 10% ในน้ํามันเครื่อง (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Germany) การศึกษานี้ดําเนินการโดย Behrend และ Schubert (2000).

อัล ตร้า ซาวด์

เมื่อ sonicating ของเหลวที่มีความเข้มสูงคลื่นเสียงที่แพร่กระจายไปยังสื่อของเหลวจะส่งผลให้เกิดรอบความดันสูง (การบีบอัด) และความดันต่ํา (หายาก) สลับกันโดยมีอัตราขึ้นอยู่กับความถี่ ในระหว่างรอบความดันต่ําคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงจะสร้างฟองสูญญากาศขนาดเล็กหรือช่องว่างในของเหลว เมื่อฟองอากาศมีปริมาตรที่ไม่สามารถดูดซับพลังงานได้อีกต่อไปฟองอากาศจะยุบตัวลงอย่างรุนแรงในระหว่างวัฏจักรความดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าโพรงอากาศ ในระหว่างการระเบิด อุณหภูมิที่สูงมาก (ประมาณ 5,000K) และความดัน (ประมาณ 2,000atm) จะถึงในท้องถิ่น การระเบิดของฟองอากาศยังส่งผลให้เกิดไอพ่นของเหลวที่มีความเร็วสูงถึง 280 ม./วินาที

อัลตราซาวนด์ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสร้าง อิมัลชันที่เป็นเนื้อเดียวกันมาก ของน้ําในน้ํามัน (w/o) และน้ํามันในน้ํา (o/w) โดย แรงเฉือนโพรงอากาศสูง. เนื่องจากพารามิเตอร์ของอัลตราโซนิกสามารถควบคุมได้ดีขนาดอนุภาคและการกระจายจึงดี ปรับและทําซ้ําได้. โดยปกติอัลตราซาวนด์จะถูกนําไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เซลล์การไหล ดังนั้นอิมัลชันจึงสามารถ ทําแบบอินไลน์อย่างต่อเนื่อง. ด้วยเหตุนี้อัลตราโซนิกจึงสามารถใช้ในการทําอิมัลชันที่มีความเสถียรและไม่เสถียร

ตารางด้านล่างแสดงความสามารถในการประมวลผลทั่วไปสําหรับระดับพลังงานอัลตราโซนิกต่างๆ

อัตราการไหล
พลังงานที่ต้องการ
100 ถึง 400L / ชม
1kW เช่น UIP1000hd
400 ถึง 1600L / ชม
4kW เช่น ยูไอพี 4000
1.5 ถึง 6.5m³ / ชม
16kW เช่น ยูไอพี 16000
10 ถึง 40m³ / ชม
96kW เช่น 6xUIP16000
100 ถึง 400m³ / ชม
960kW เช่น 60xUIP16000

อัลตราโซนิก Degassing และ Defoamingการขจัดแก๊สอัลตราโซนิกของน้ํามันโดยใช้โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก UP200S (200 วัตต์)

อัลตราซาวนด์ยังช่วยในการ ลดปริมาณฟองอากาศ ในส่วนผสมของอิมัลชัน ภาพทางด้านขวาแสดงเอฟเฟกต์ (ภาพความคืบหน้า 5 วินาทีจากซ้ายไปขวา) ของอัลตราโซนิกในเนื้อหาฟองสบู่ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณฟองทําให้เกิดความผันผวนของจังหวะการฉีด การขจัดแก๊ส การขจัดอากาศ และการขจัดฟอง โดยอัลตราโซนิกช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์

อุปกรณ์กระบวนการอัลตราโซนิก

Hielscher เป็น ซัพพลายเออร์ชั้นนําของอุปกรณ์อัลตราโซนิกความจุสูงทั่วโลก เนื่องจาก Hielscher ทําให้โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกสูงถึง 16 กิโลวัตต์ กําลังไฟต่ออุปกรณ์เครื่องเดียวมี ไม่จํากัดขนาดพืช หรือความสามารถในการประมวลผล กลุ่มของระบบ 16kW หลายระบบกําลังถูกนํามาใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงแบบดรอปอินจํานวนมาก การแปรรูปเชื้อเพลิงอุตสาหกรรม ไม่ต้องการพลังงานอัลตราโซนิกมากนัก ความต้องการพลังงานที่แท้จริงสามารถกําหนดได้โดยใช้โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก 1kW ในระดับตั้งโต๊ะ ผลลัพธ์ทั้งหมดจากการทดลองแบบตั้งโต๊ะดังกล่าวสามารถ ขยายขนาดได้อย่างง่ายดาย.

ค่าใช้จ่ายในการอัลตราโซนิก

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมมีความสําคัญต่อการอัลตราโซนิกของของเหลว ประสิทธิภาพอธิบายว่ากําลังไฟฟ้าถูกส่งจากปลั๊กเข้าสู่ของเหลวมากน้อยเพียงใด อุปกรณ์โซนิเคชั่นของเรามีประสิทธิภาพโดยรวมมากกว่า 80%อัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพ ต้นทุนการประมวลผลอัลตราโซนิกเป็นผลมาจากการลงทุนเป็นหลัก
สําหรับอุปกรณ์อัลตราโซนิกค่าสาธารณูปโภคและการบํารุงรักษา ความโดดเด่น ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (ดู แผนภูมิ) ของอุปกรณ์อัลตราโซนิก Hielscher ช่วยลดต้นทุนสาธารณูปโภค

ขอข้อมูลเพิ่มเติม!

โปรดใช้แบบฟอร์มด้านล่างหากคุณต้องการขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้อัลตราซาวนด์ในการทําให้น้ําเป็นเชื้อเพลิง










วรรณกรรม

Behrend, O., ชูเบิร์ต, เอช. (2000): อิทธิพลของความหนืดเฟสต่อเนื่องต่อการทําให้เป็นอิมัลชันโดยอัลตราซาวนด์ใน: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85

แคนฟิลด์, A., C. (1999): ผลกระทบของการเผาไหม้อิมัลชันดีเซลต่อเครื่องยนต์ดีเซลx การปล่อยมลพิษใน: วิทยานิพนธ์ปริญญาโทที่นําเสนอต่อบัณฑิตวิทยาลัยของมหาวิทยาลัยฟลอริดา พ.ศ. 2542


เรายินดีที่จะพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการของคุณ

Let's get in contact.