อิมัลชันอัลตราโซนิกสําหรับการเผาไหม้ด้วยน้ําในดีเซล

เครื่องกําเนิดไฟฟ้า เครื่องยนต์เรือ และเครื่องยนต์รถไฟ ซึ่งใช้เชื้อเพลิงด้วยดีเซล สามารถทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อใช้อิมัลชันน้ําในดีเซล เชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําดีเซลช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงลดอุณหภูมิการเผาไหม้เผาไหม้ที่สะอาดขึ้นและลดการปล่อยมลพิษเช่น NOx และเขม่า อิมัลชันอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่เชื่อถือได้ง่ายและมีประสิทธิภาพในการผลิตเชื้อเพลิงน้ําในดีเซลคุณภาพสูง

อิมัลชันอัลตราโซนิกของน้ําในดีเซล

อิมัลชันน้ําในดีเซล (WiDE; เชื้อเพลิงอิมัลชัน W/D) เป็นเชื้อเพลิงดีเซลดัดแปลง ซึ่งมีน้ํามากถึง 15% หรือที่เรียกว่าเชื้อเพลิงน้ําในอิมัลชันน้ําดีเซลหยดน้ําจะถูกอิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกเป็นเฟสดีเซลต่อเนื่อง การสะท้อนของเหลวที่เข้มข้นทําให้เกิดโพรงอากาศอะคูสติก แรงเฉือนแบบโพรงอากาศขัดขวางหยดน้ําและผลิตอิมัลชันที่เป็นเนื้อเดียวกันของน้ําและดีเซลที่ผสมกันไม่ได้

อิมัลชันน้ําในดีเซล

WiDE (W/D อิมัลชัน) หมายถึงการผสมผสานของของเหลวที่ไม่ผสมกันตามธรรมชาติของหยดน้ํา (กระจายตัว/เฟสภายใน) ในดีเซล (เฟสต่อเนื่อง/ภายนอก) สารอิมัลชันจะถูกเติมในความเข้มข้นต่ําเพื่อปรับปรุงความเสถียรของอิมัลชันและลดความต้องการพลังงานในการผสม

อิมัลชันสองเฟส

อิมัลชันสองเฟสอธิบายส่วนผสมของน้ําในดีเซลโดยไม่ต้องใช้สารลดแรงตึงผิว สําหรับ WiDE สองเฟสกระแสการป้อนน้ําและดีเซลจะถูกทําให้เป็นอิมัลชันอัลตราโซนิกด้านหน้าของเครื่องยนต์ อิมัลชันน้ําในดีเซลอัลตราโซนิกสองเฟสจะส่งตรงจากเครื่องปฏิกรณ์เซลล์ไหลอัลตราโซนิกไปยังเครื่องยนต์สันดาป หากไม่มีสารลดแรงตึงผิวอิมัลชันจะไม่ทําขึ้นเพื่อการจัดเก็บ แต่สําหรับการเผาไหม้โดยตรง

กรณีศึกษาเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําดีเซล

การตั้งค่า

Ithnin et al. (2018) ศึกษาผลกระทบของเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําในดีเซล (WiDE) กับเครื่องยนต์ดีเซลแบบฉีดตรงแบบสูบเดียว น้ําและดีเซลถูกเก็บไว้ในหน่วยต่างๆ ซึ่งถูกถ่ายโอนไปยังระบบผสมในเชิงปริมาณ ระบบผสมประกอบด้วยการผสมผสานระหว่างเครื่องผสมแรงเฉือนสูงและโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิก เครื่องผสมเฉือนให้ส่วนผสมของน้ําและดีเซลแบบหยาบในขณะที่ sonication ถูกใช้สําหรับอิมัลชันขนาดละเอียดและสม่ําเสมอ อิมัลชันน้ําดีเซลเตรียมด้วยน้ํา 5% เชื้อเพลิง WiDE ที่เป็นเนื้อเดียวกันถูกถ่ายโอนโดยตรงจากระบบผสมเข้าสู่เครื่องยนต์ เชื้อเพลิง WiDE ที่เตรียมไว้ไม่มีสารลดแรงตึงผิว ดังนั้นจึงเรียกว่าเชื้อเพลิงอิมัลชันที่ไม่เสถียรในระยะยาว (UW/D) เครื่องยนต์ดีเซลได้รับการทดสอบภายใต้สภาวะโหลดที่แตกต่างกันสี่แบบ (1 กิโลวัตต์ (25%), 2 กิโลวัตต์ (50%), 3 กิโลวัตต์ (74%), 4 กิโลวัตต์ (100%) และด้วยความเร็วคงที่ 3000 รอบต่อนาที เพื่อเปรียบเทียบผลกระทบต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ จึงมีการทดสอบเชื้อเพลิงอิมัลชันที่มีความเสถียรของสารลดแรงตึงผิว (อิมัลชันที่เสถียร (SW/D)) และเชื้อเพลิงดีเซลที่เรียบร้อย (D2) ในเครื่องยนต์เดียวกัน น้ํา 5% ใช้สําหรับทั้งอิมัลชันที่ไม่เสถียรและอิมัลชันที่เสถียร

ผลลัพธ์

การทดสอบเครื่องยนต์แสดงให้เห็นว่าเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําดีเซลที่ไม่มีสารลดแรงตึงผิว (UW/D) ส่งผลให้เครื่องยนต์ดีขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ โดยประสิทธิภาพความร้อนของเบรก (BTE) เพิ่มขึ้น 3.59% และลดการใช้เชื้อเพลิงเฉพาะของเบรก (BSFC) ลง 3.89% เมื่อเทียบกับน้ํามันดีเซลที่เรียบร้อย เชื้อเพลิงอิมัลชันทั้งที่เสถียร (SW/D) และไม่เสถียร (UW/D) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องยนต์เนื่องจากปรากฏการณ์การระเบิดขนาดเล็ก ปรากฏการณ์การระเบิดขนาดเล็กทําให้เกิดการระเหยอย่างรวดเร็วของหยดน้ําที่เป็นอิมัลชัน กระบวนการระเหยที่รุนแรงจะขัดขวางหยดน้ําอย่างรุนแรงเป็นอนุภาคที่ละเอียดมากซึ่งส่งเสริมการผสมของอากาศและเชื้อเพลิง การหยุดชะงักของละอองและการผสมกับอากาศช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ได้อย่างมาก
ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าแนวคิดในการผลิตและถ่ายโอนเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําดีเซลเข้าสู่เครื่องยนต์แบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้สารลดแรงตึงผิวได้ผลดีมาก การถ่ายโอนส่วนผสมน้ําดีเซลที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิกในทันทีช่วยขจัดปัญหาการรักษาเสถียรภาพสําหรับเชื้อเพลิงอิมัลชันที่เก็บไว้ตลอดจนการพึ่งพาสารลดแรงตึงผิว เชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําดีเซลที่ไม่เสถียร (UW/D) รักษารูปแบบอิมัลชันได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่ถึงขั้นตอนการตกตะกอนภายใน 25 วินาที (ดูภาพด้านล่าง)

พฤติกรรมของหยดของเชื้อเพลิงอิมัลชัน ater-in-diesel ที่อิมัลชันด้วยอัลตราโซนิกเมื่อเวลาผ่านไป a) 10 s, b) 25 s, c) 50 s และ d) 132 s. (กําลังขยาย 1000×) – Ithnin และคณะ 2018

เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงดีเซลที่เรียบร้อยเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําในดีเซลมีการปล่อยไอเสียไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) และฝุ่นละออง (PM) ลดลงอย่างมีนัยสําคัญโดยลดลงเฉลี่ย 31.66% และ 16.33% ตามลําดับ

โดยรวมแล้วอิมัลชันที่เตรียมด้วยอัลตราโซนิก – ไม่เสถียรหรือเสถียรด้วยสารลดแรงตึงผิว – ช่วยประหยัดน้ํามันดีเซลและลดการปล่อยไอเสีย
การปล่อยไอเสียที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการประหยัดเชื้อเพลิงด้วยอัลตราโซนิก!

การทําให้เป็นละอองปฐมภูมิและทุติยภูมิในเปลวไฟสเปรย์ของเชื้อเพลิงอิมัลชัน

อิมัลชันเฟสไตรภาค

อิมัลชันเฟสไตรภาคหรือที่เรียกว่าอิมัลชันสามเฟสประกอบด้วยน้ําน้ํามันและสารลดแรงตึงผิว ในระหว่างการทําให้น้ําอิมัลชันแบบอัลตราโซนิกเข้าสู่เฟสดีเซลจะมีการเพิ่มสารลดแรงตึงผิว สารอิมัลชันช่วยยืดอายุความเสถียรของอิมัลชันและช่วยให้สามารถเก็บน้ําในน้ํามันดีเซลได้ ความเสถียรของอิมัลชัน W / D ขึ้นอยู่กับอิมัลซิไฟเออร์พารามิเตอร์กระบวนการอัลตราโซนิกและอุณหภูมิ ด้วยการผสมผสานที่เหมาะสมของพารามิเตอร์สารลดแรงตึงผิวและ sonication ทําให้ WiDE มีความเสถียรในระยะยาวอย่างมีนัยสําคัญ

การติดตั้งและการติดตั้งระบบอิมัลชันอัลตราโซนิกนั้นง่ายปลอดภัยและราคาไม่แพง เชื้อเพลิงอิมัลชัน W/D สามารถใช้ร่วมกับเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป (เช่น เครื่องกําเนิดไฟฟ้า เครื่องยนต์รถไฟ เครื่องยนต์เรือ) โดยไม่ต้องดัดแปลง

อะไรทําให้เชื้อเพลิง WiDE มีประสิทธิภาพมากขึ้น? – ปรากฏการณ์การระเบิดขนาดเล็ก

เชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําในดีเซลประกอบด้วยอนุภาคน้ําแขวนลอยในเฟสดีเซลต่อเนื่อง เมื่อถูกเผาไหม้หยดน้ําขนาดละเอียดในเชื้อเพลิงอิมัลชันจะถึงขั้นตอนที่ร้อนยิ่งยวดเร็วกว่าดีเซลและสร้างการสลายตัวของการขยายตัวของไอ (การระเบิดที่เกิดขึ้นเอง) ระหว่างการเผาไหม้ทําให้เกิดอนุภาคที่ละเอียดมาก เนื่องจากพื้นที่ผิวที่เพิ่มขึ้นของอนุภาคขนาดเล็กรวมกับอากาศเข้าการผสมอากาศและเชื้อเพลิงจึงดีขึ้นอย่างมีนัยสําคัญและเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ (Ivanov, Nevedov 1965)

ระบบอิมัลชันอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูง

Hielscher Ultrasonics จัดหาโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการผลิตอิมัลชันคุณภาพสูง (นาโน) อย่างต่อเนื่อง ประสิทธิภาพอัลตราโซนิกที่เหนือกว่าความทนทานและรอยเท้าขนาดเล็กทําให้ Hielscher Ultrasonicators เป็นระบบผสมที่เหมาะสําหรับเชื้อเพลิงอิมัลชันน้ําในดีเซล ไม่ว่าคุณจะต้องการผลิตเชื้อเพลิงอิมัลชันสําหรับการฉีดโดยตรงในเครื่องยนต์สันดาปหรือเชื้อเพลิงอิมัลชันที่เสถียรสําหรับการจัดเก็บและการเผาไหม้ในภายหลัง Hielscher Ultrasonics มีการตั้งค่าที่เหมาะสมที่สุดสําหรับการใช้งานของคุณ ตั้งแต่ระบบอิมัลชันอัลตราโซนิกขนาดเล็กสําหรับการรวมเข้ากับหัวรถจักรรถไฟและเรือเดินทะเลภายในบก ไปจนถึงการสร้างปริมาณเชื้อเพลิงน้ําขนาดใหญ่สําหรับโรงไฟฟ้าและเรือเดินทะเลขนาดใหญ่ – กลุ่มโปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกของเราช่วยให้สามารถแปรรูปเชื้อเพลิงอิมัลชันในปริมาณใดก็ได้
นอกจากเอาต์พุตอัลตราโซนิกสูงความน่าเชื่อถือและความทนทานแล้ว Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสามารถควบคุมและตรวจสอบได้อย่างแม่นยํา เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความดันจะส่งข้อมูลไปยังเครื่องกําเนิดไฟฟ้า ซึ่งพารามิเตอร์กระบวนการที่สําคัญทั้งหมด เช่น แอมพลิจูด พลังงานสุทธิและพลังงานทั้งหมด อุณหภูมิ และความดันจะถูกบันทึกไว้ในการ์ด SD ในตัว การควบคุมซอฟต์แวร์อัจฉริยะช่วยให้สามารถสร้างและตั้งค่าพารามิเตอร์กระบวนการที่แน่นอนสําหรับเชื้อเพลิงอิมัลชันที่ได้มาตรฐานที่มีคุณภาพสูงอย่างต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์ไหลอัลตราโซนิกแบบแจ็คเก็ตสามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและอนุญาตให้ประมวลผลอิมัลชันที่อุณหภูมิที่กําหนด ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของเราช่วยให้สามารถทํางานได้ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันในงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: