Оксиди азоту (NO_х), як відомо, є безпосередньо небезпечними для здоров'я людини та довкілля. Мобільні та стаціонарні дизельні та бензинові двигуни багато в чому сприяють глобальному NO_х Викидів. Емульсифікація палива з водою є спосіб зменшити не_х викиди двигунів. Ультразвукове емульгування є ефективним засобом для отримання тонкодисперсних паливних та водних емульсій.

Генерують автомобілі та вантажівки, літаки, електрогенератори, навантажувачі, кондиціонери та котли Велика кількість твердих частинок (ПМ) і не_х шляхом спалювання нафтопродуктів. НЕМАЄ_х відноситься до сумішей оксиду азоту (NO) та двоокису азоту (NO₂), а також N₂О, НІ₃, N₂О.₄ і N₂О.₅. Оксид азоту та двоокис азоту сприяти низькому рівні озону, смогу і небезпечні для навколишнього середовища та людей. Екологічне регулювання стосується викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря через обмеження затягування. Викиди двигунів також включають діоксид сірки (SO₂) в результаті сполук сірки в паливі. Ця проблема зменшується при гідродесульфурації або ультразвукова десульфуризація.

Запуск на Емульсії палива / води

Протягом останніх років велика робота була виконана на вплив води на NO_х рівні викидів. Різноманітне паливо: об'ємні співвідношення води від 1: 1 до 19: 1 були перевірені на властивості згоряння. У більшості випадків для стабілізації емульсії додавали від 1 до 2 об'ємних поверхнево-активних речовин.

Довідкова інформація про горіння

Спалювання палива генерує теплову та механічну енергію. Механічна фракція може використовуватися для приводу поршнів або турбін для керування двигуном або вироблення електроенергії. У більшості двигунів теплова енергія не використовується. Це призводить до зниження термодинамічної ефективності.

Приблизно 90% NO_х в результаті процесу спалювання палива НІ. NO в першу чергу утворюється при окисленні атмосферного азоту (N₂) Вода, додана до палива, знижує температуру горіння через випаровування води. Коли вода в паливо-водяній емульсії випаровується, навколишнє паливо випаровується теж. Це збільшує площа поверхні палива. Нижня температура та кращий розподіл палива ведуть до Нижнє утворення NO_х.

Ультразвукове емульгування

Представлення води в спалюванні палива було показано у багатьох роботах опустити NO_х викиди. Воду можна додавати шляхом формування емульсії палива / води двома способами:

• нестабілізований: внутрішня емульгування води в паливо до ін'єкції
• стабілізувався: виготовлення стабільної паливо-водяної емульсії, яка буде використовуватися як альтернативна альтернатива паливом

Канфілд (1999) підсумовує НІ_х зменшення використанням води та інших добавок:

• нестабільна емульсія
  • вода додана вода%: від 10 до 80%
  • НЕМАЄ_х скорочення: Від 4 до 60%
• стабілізована емульсія
  • вода додана вода%: від 25 до 50%
  • НЕМАЄ_х скорочення: Від 22 до 83%

Емульсія

Емульсія - суміш взагалі несмішувальні рідини (фази), такі як олія та вода. У процесі емульгування дисперсна фаза (наприклад, вода) вводять у рідку фазу (наприклад, масло). За заявкою високий зсув, зменшується розмір частинок (= розмір крапель) дисперсної фази. Чим менше розмір частинок, тим стабільнішою є генерована емульсія. Додаткову стабільність можна досягти шляхом введення поверхнево-активних речовин або стабілізаторів. Натисніть на графіку вище щоб побачити результати зразків для ультразвукової емульгування 10% води в моторному масел (Velocite 3, Mobil Oil, Hamburg, Німеччина). Це дослідження було проведено Бернд і Шуберт (2000).

Ультразвук

При звукоізолюючій рідині при високій інтенсивності звукові хвилі, які поширюються в рідкі середовища, приводять до чергових циклів високого тиску (стиснення) і низького тиску (розрідження) з частотою залежно від частоти. Під час циклу низького тиску ультразвукові хвилі високої інтенсивності утворюють у рідині невеликі вакуумні бульбашки або порожнини. Коли бульбашки досягають об'єму, на якому вони більше не можуть поглинати енергію, вони сильно колапсуються під час циклу високого тиску. Це явище називається кавітацією. Під час імплозії дуже високі температури (близько 5000 K) і тисків (приблизно 2000 атм) досягаються локально. Вплив кавітаційного міхура також призводить до утворення рідких струменів до швидкості 280 м / с.

Встановлено, що ультразвук генерує дуже однорідні емульсії води у маслі (без впакування) та масло у воді (о / в) високий кавітаційний зсув. Оскільки параметри ультразвуку добре регулюються, розмір і розподіл частинок добре регульований і повторюваний. Як правило, ультразвук застосовують у реакторах з потоком. Тому емульсія може бути робиться безперервно в режимі реального часу. З цієї причини ультразвук може бути використаний для виготовлення стабілізованих та нестабілізованих емульсій.

У наведеній нижче таблиці показані загальні обсяги переробки для різних ультразвукових рівнів потужності.

Ультразвукове дегазація та дефування

Ультразвукове дослідження також допомагає зменшити кількість повітряних бульбашок в емульсійній суміші. Зображення праворуч показує ефект (5 секунд, зображення зображень зліва направо) ультразвуку на вміст міхура. Оскільки варіації вмісту міхура спричиняють коливання часу введення, a дегазація, деаерація та пеногасіння за допомогою ультразвуку покращує продуктивність двигуна.

Ультразвукове технологічне обладнання

Хілешер - це провідний постачальник ультразвукових пристроїв високої потужності, світовий. Як Hielscher робить ультразвукові процесори до 16кВт потужність на одному пристрої, існує без обмежень у розмірі установки або переробної потужності. Кластери декількох систем потужністю 16кВт використовують для виробництва великих обсягів падіння палива. Промислове паливо не вимагає багато ультразвукової енергії. Фактичну потребу в енергії можна визначити за допомогою ультразвукового процесора потужністю 1 кВт у настільній шкалі. Усі результати від таких випробувань можуть бути збільшено легко.

Витрати на ультразвук

Ультразвукова передача є ефективною технологією обробки. Ультразвукові витрати на обробку зумовлені, головним чином, інвестицією
для ультразвукових пристроїв, витрати на утилізацію та технічне обслуговування. Видатний енергоефективність (побачити діаграма) ультразвукових пристроїв Хілеша допоможе зменшити витрати на комунальні послуги.

Література

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Вплив в'язкості безперервної фази на емульгування за допомогою ультразвуку, в: Ультрасоніка Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Кенфілд, А., С. (1999): Вплив дизельно-водяної емульсії на дизельний двигун НО_х Викиди, в: Магістерська робота, представлена ​​аспірантурі університету Флориди, 1999.