Yağ/su emülsifikasyonu ile NOx azaltımı

Azot oksitler (NO_x) insan ve çevre sağlığı için hemen tehlikeli olduğu bilinmektedir. Mobil ve sabit dizel ve benzinli motorlar, dünya çapındaki NO'ya büyük ölçüde katkıda bulunuyor_x Emisyon. Yakıtın su ile emülsifikasyonu, NO'yu azaltmanın bir yoludur._x motor emisyonları. Ultrasonik emülsifikasyon, ince boyutlu yakıt / su emülsiyonları üretmek için etkili bir araçtır.

Arabalar ve kamyonlar, uçaklar, elektrik jeneratörleri, forkliftler, klima üniteleri ve kazanlar üretir büyük miktarlarda partikül madde (PM) ve NO_x petrol ürünlerinin yanmasıyla. HAYIR_x nitrik oksit (NO) ve nitrik dioksit (NO karışımlarını ifade eder)₂) ve N₂O, HAYIR₃, N₂O₄ ve N₂O₅. Nitrik oksit ve nitrik dioksit Düşük seviyeli ozona, dumana katkıda bulunur ve çevre ve insanlar için tehlikelidir. Çevre düzenlemesi, hava kirletici emisyonlarını şu şekilde ele alır: Sıkılaştırma Limitleri. Motor emisyonları ayrıca kükürt dioksit (SO₂) yakıttaki kükürt bileşiklerinin bir sonucu olarak. Bu sorun hidrodesülfürizasyon ile azaltılır veya ultrasonik destekli kükürt giderme.

Yakıt/su emülsiyonu ile çalışma

Son yıllarda, üzerinde çok fazla çalışma yapıldı. Suyun NO üzerindeki etkisi_x emisyon seviyeleri. 1:1 ile 19:1 arasındaki çeşitli yakıt: su hacimsel oranları yanma özellikleri için test edilmiştir. Çoğu durumda, emülsiyon stabilizasyonu için yüzde 1 ila 2 hacim yüzey aktif madde eklenmiştir.

Yanmanın Arka Planı

Yakıtın yanması termal ve mekanik enerji üretir. Mekanik fraksiyon, tahrik veya elektrik üretimi için pistonları veya türbinleri sürmek için kullanılabilir. Çoğu motorda termal enerji kullanılmaz. Bu, daha düşük bir termodinamik verimlilik ile sonuçlanır.

HAYIR'ın yaklaşık �'ı_x yakıtın yanma işleminden kaynaklanan HAYIR'dir. NO, esas olarak atmosferik nitrojenin (N₂). Yakıta eklenen su, suyun buharlaşması nedeniyle yanma sıcaklığını düşürür. Yakıt-su emülsiyonundaki su buharlaştığında, çevredeki yakıt da buharlaşır. Bu, yakıtın yüzey alanını arttırır. Daha düşük sıcaklık ve daha iyi yakıt dağılımı, daha düşük NO oluşumu_x.

Ultrasonik Emülsifikasyon

Yakıtın yanmasına su girmesi birçok çalışmada gösterilmiştir. HAYIR'ı düşürün_x Emisyon. Su, iki şekilde bir yakıt/su emülsiyonu oluşturularak eklenebilir:

• Kararsız: Enjeksiyondan önce suyun yakıta hat içi emülsifikasyonu
• Stabilize: Drop-in yakıt alternatifi olarak kullanılmak üzere stabil bir yakıt/su emülsiyonunun imalatı

Canfield (1999) · HAYIR'ı özetler_x Su ve diğer katkı maddelerinin kullanımıyla azalma:

• Kararsız emülsiyon
  • Eklenen su hacmi:  ila �
  • HAYIR_x Azaltma: %4 ila `
• stabilize emülsiyon
  • Eklenen su hacmi: % ila P
  • HAYIR_x Azaltma: " ila 83

Emülsiyon

Bir emülsiyon, genellikle aşağıdakilerin bir karışımıdır: Karışmayan sıvılar (fazlar), yağ ve su gibi. Emülsifikasyon işlemi sırasında, dispers faz (örn. su) sıvı faza (örn. yağ) verilir. Uygulaması ile yüksek seviyede parçalanmasını sağlayan etkili, dispersiyon fazının partikül boyutu (= damlacık boyutu) azalır. Partikül boyutu ne kadar küçük olursa, üretilen emülsiyon o kadar kararlı olur. Yüzey aktif maddelerin veya stabilizatörlerin eklenmesiyle ek stabilite elde edilebilir. Yukarıdaki grafiğe tıklayın motor yağında% 10 suyun ultrasonik emülsifikasyonu için örnek sonuçları görmek için (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg Almanya). Bu çalışma tarafından yürütülmüştür. Behrend ve Schubert (2000).

Ultrason

Sıvıları yüksek yoğunluklarda sonikleştirirken, sıvı ortama yayılan ses dalgaları, frekansa bağlı oranlarla alternatif yüksek basınç (sıkıştırma) ve düşük basınç (nadirlik) döngülerine neden olur. Düşük basınç döngüsü sırasında, yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgalar sıvıda küçük vakum kabarcıkları veya boşluklar oluşturur. Kabarcıklar artık enerjiyi ememeyecekleri bir hacme ulaştıklarında, yüksek basınç döngüsü sırasında şiddetli bir şekilde çökerler. Bu fenomene kavitasyon denir. Patlama sırasında yerel olarak çok yüksek sıcaklıklara (yaklaşık 5.000K) ve basınçlara (yaklaşık 2.000atm) ulaşılır. Kavitasyon balonunun patlaması ayrıca 280m/s hıza kadar sıvı jetleri ile sonuçlanır.

Ultrasonun ürettiği kanıtlanmıştır çok homojen emülsiyonlar yağda su (w/o) ve sudaki yağ (o/w) tarafından Yüksek kavitasyonel kesme. Ultrasonication parametreleri iyi kontrol edilebilir olduğundan, parçacık boyutu ve dağılımı iyidir Ayarlanabilir ve tekrarlanabilir. Tipik olarak, ultrason bir akış hücresi reaktöründe uygulanır. Bu nedenle, emülsiyon olabilir sürekli sıralı olarak yapılır. Bu nedenle, ultrasonikasyon stabilize ve stabilize edilmemiş emülsiyonların yapımı için kullanılabilir.

Aşağıdaki tablo, çeşitli ultrasonik güç seviyeleri için genel işleme kapasitelerini göstermektedir.

Ultrasonik Gaz Giderme ve Köpük Giderme

Ultrason da yardımcı olur hava kabarcıklarının miktarını azaltmak emülsiyon karışımında. Sağdaki resim, kabarcık içeriği üzerindeki ultrasonikasyonun etkisini (soldan sağa doğru 5 sn. ilerleme görüntüleri) göstermektedir. Kabarcık içeriğindeki değişiklikler enjeksiyon zamanlamasında dalgalanmalara neden olduğundan, bir Gaz giderme, hava alma ve köpük giderme ultrasonikasyon ile motor performansını artırır.

Ultrasonik Proses Ekipmanları

Hielscher budur Yüksek Kapasiteli Ultrasonik Cihazların Lider Tedarikçisievrensel. Hielscher ultrasonik işlemciler yaptığı için 16kW Tek bir cihaz başına güçvar Bitki boyutunda sınır yok veya işleme kapasitesi. Birkaç 16kW sistemden oluşan kümeler, büyük miktarlarda damla yakıtların üretimi için kullanılmaktadır. Endüstriyel yakıt işleme Fazla ultrasonik enerjiye ihtiyaç duymaz. Gerçek enerji gereksinimi, tezgah üstü ölçekte 1kW'lık bir ultrasonik işlemci kullanılarak belirlenebilir. Bu tür tezgah üstü denemelerden elde edilen tüm sonuçlar Kolayca büyütülebilir.

Ultrasonikasyon Maliyetleri

Ultrasonication etkili bir işleme teknolojisidir. Ultrasonik işleme maliyetleri esas olarak yatırımdan kaynaklanmaktadır
ultrasonik cihazlar, hizmet maliyetleri ve bakım için. Olağanüstü ENERJİ VERİMLİLİĞİ (bkz. grafik) Hielscher ultrasonik cihazların kullanım maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur.

Edebiyat

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Influence of continuous phase viscosity on emulsification by ultrasound, in: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): Dizel-Su Emülsiyon Yanmasının Dizel Motor NO Üzerindeki Etkileri_x Emisyonlar, içinde: Yüksek Lisans Tezi, Florida Üniversitesi lisansüstü okuluna sunuldu, 1999.