Công nghệ siêu âm Hielscher

Giảm NOx bằng dầu/nước-emulsification

Nitơ oxit (khôngX) được biết đến là ngay lập tức nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường. Động cơ diesel và xăng cố định và điện tử đang đóng góp phần lớn vào NO trên toàn thế giớiX Emissions. Nhũ tương nhiên liệu với nước là một cách để giảm bớt khôngX khí thải của động cơ. Nhũ tương siêu âm là một phương tiện hiệu quả để tạo ra nhiên liệu kích thước tốt/nước nhũ tương.

Xe ô tô và xe tải, máy bay, phát điện, nâng hàng, các đơn vị điều hòa không khí và nồi hơi tạo ra một lượng lớn vật chất dạng hạt (PM) và NOX do đốt cháy các sản phẩm dầu mỏ. KhôngX đề cập đến hỗn hợp của Nitric Oxide (NO) và nitric dioxide (NO2) cũng như N2O, KHÔNG3N2các4 và N2các5. Nitric oxide và nitric dioxide đóng góp cho ozon cấp thấp, khói và nguy hiểm cho môi trường và con người. Quy định môi trường địa chỉ phát thải ô nhiễm không khí bằng giới hạn thắt chặt. Khí thải động cơ cũng bao gồm sulfur dioxide (SO2) là kết quả của các hợp chất lưu huỳnh trong nhiên liệu. Vấn đề này giảm hydrodesulfurization hoặc ultrasonically hỗ trợ khử lưu huỳnh.

Chạy trên nhiên liệu/nước nhũ tương

Trong những năm gần đây, nhiều công việc đã được thực hiện trên ảnh hưởng của nước trên NOX mức phát thải. Nhiên liệu khác nhau: tỷ lệ thể tích nước từ 1:1 đến 19:1 đã được thử nghiệm cho tính đốt cháy. Trong hầu hết các trường hợp, chất hoạt tính bề mặt tăng 1 đến 2 phần trăm đã được thêm vào để ổn định nhũ tương.

Bối cảnh về đốt cháy

Việc đốt cháy nhiên liệu tạo ra năng lượng nhiệt và cơ khí. Các phân phần cơ khí có thể được sử dụng để lái xe pistons hoặc Turbine cho động cơ đẩy hoặc điện thế hệ. Trong hầu hết các động cơ, năng lượng nhiệt không được sử dụng. Điều này dẫn đến hiệu quả nhiệt động thấp hơn.

Xấp xỉ 90% của NOX kết quả từ quá trình đốt nhiên liệu là NO. NO chủ yếu được hình thành bởi quá trình oxy hóa nitơ trong khí quyển (N2). Nước thêm vào nhiên liệu làm giảm nhiệt độ đốt cháy do bốc hơi nước. Khi nước trong nhũ tương nhiên liệu nước bốc hơi, nhiên liệu xung quanh cũng được bốc hơi. Điều này làm tăng diện tích bề mặt của nhiên liệu. Nhiệt độ thấp hơn và phân phối nhiên liệu tốt hơn đang dẫn đến một hình thành thấp hơn của NOX.

Siêu âm emulsification

Giới thiệu nước vào đốt nhiên liệu đã được hiển thị trong nhiều tác phẩm để thấp hơn NOX Emissions. Nước có thể được thêm vào bằng cách tạo thành một nhũ tương nhiên liệu/nước theo hai chiều:

  • không nhũ tương hóa nội tuyến của nước vào nhiên liệu trước khi tiêm
  • Ổn định: sản xuất nhũ tương nhiên liệu/nước ổn định được sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế

Sân cỏ (1999) tóm tắt khôngX giảm bằng việc sử dụng nước và các chất phụ gia khác:

  • nhũ tương không ổn định
    • nước thêm Vol%: 10 đến 80%
    • KhôngX giảm bởi: 4 đến 60%
  • nhũ tương ổn định
    • nước thêm Vol%: 25 đến 50%
    • KhôngX giảm bởi: 22 đến 83%

Emulsion

EmulsionNhũ tương là hỗn hợp thường chất lỏng không trộn lẫn (giai đoạn), chẳng hạn như dầu và nước. Trong quá trình nhũ tương, pha phân tán (ví dụ nước) được đưa vào pha lỏng (ví dụ như dầu). Bằng việc áp dụng các cắt cao, kích thước hạt (= kích thước giọt) của pha phân tán là giảm. Kích thước hạt nhỏ hơn, ổn định hơn là nhũ tương được tạo ra. Sự ổn định bổ sung có thể đạt được bằng cách giới thiệu các chất hoạt tính bề mặt hoặc chất ổn địch. Nhấp vào hình ảnh ở trên để xem kết quả mẫu cho nhũ tương siêu âm của 10% nước trong dầu động cơ (velocite 3, Mobil dầu, Hamburg Đức). Nghiên cứu này được tiến hành bởi Behrend và Schubert (2000).

Siêu âm


Khi sonicating chất lỏng ở cường độ cao, các sóng âm thanh Lan truyền vào các phương tiện thông khí chất lỏng dẫn đến xen kẽ áp lực cao (nén) và áp suất thấp (rarefaction) chu kỳ, với mức giá tùy thuộc vào tần số. Trong chu kỳ áp suất thấp, sóng siêu âm cường độ cao tạo ra bong bóng chân không nhỏ hoặc khoảng trống trong chất lỏng. Khi các bong bóng đạt được một khối lượng mà tại đó họ không còn có thể hấp thụ năng lượng, chúng sụp đổ dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao. Hiện tượng này được gọi là cavitation. Trong quá trình nổ nhiệt độ rất cao (xấp xỉ. 5.000 k) và áp suất (xấp xỉ 2.000 ATM) đạt được tại địa phương. Sự nổ của bong bóng cavitation cũng kết quả trong máy bay phản lực chất lỏng lên đến 280m/s vận tốc.

Siêu âm đã được chứng minh để tạo ra nhũ tương đồng nhất nước trong dầu (w/o) và dầu trong nước (o/w) bởi cao cavitational cắt. Như các thông số của ultrasonication được kiểm soát tốt, kích thước hạt và phân phối là tốt điều chỉnh và lặp lại. Thông thường, siêu âm được áp dụng trong một lò phản ứng dòng chảy tế bào. Do đó, nhũ tương có thể được thực hiện liên tục trong dây chuyền. Vì lý do này, ultrasonication có thể được sử dụng cho việc tạo ra các nhũ tương ổn định và không ổn định.

Bảng dưới đây cho thấy khả năng xử lý chung cho các mức công suất siêu âm khác nhau.

Tốc độ dòng
Công suất yêu cầu
100 đến 400L/giờ
1kW, ví dụ UIP1000hd
400 đến 1600L/giờ
4kW, ví dụ UIP4000
1,5 đến 6,5 m ³/giờ
16kW, vd: UIP16000
10 đến 40m ³/giờ
96kW, vd: 6xUIP16000
100 đến 400m ³/giờ
960kW, vd: 60xUIP16000

Siêu âm degassing và DefoamingSiêu âm degassing của dầu bằng cách sử dụng một bộ xử lý siêu âm UP200S (200 Watts)

Siêu âm cũng giúp giảm lượng bong bóng khí trong hỗn hợp nhũ tương. Các hình ảnh bên phải cho thấy hiệu ứng (5sec. tiến độ hình ảnh từ trái sang phải) của ultrasonication trên nội dung bong bóng. Khi các biến thể trong nội dung bong bóng gây ra biến động trong thời gian tiêm, một degassing, deaeration và defoaming bằng ultrasonication cải thiện hiệu suất động cơ.

Thiết bị quy trình siêu âm

Hielscher là nhà cung cấp hàng đầu các thiết bị siêu âm công suất caoTrên toàn cầu. Như Hielscher làm cho bộ vi xử lý siêu âm lên đến 16kW điện cho mỗi thiết bị duy nhất, có không có giới hạn về kích thước thực vật hoặc công suất xử lý. Các cụm của một số hệ thống 16kW đang được sử dụng sản xuất khối lượng lớn nhiên liệu thả trong. Chế biến nhiên liệu công nghiệp không cần nhiều năng lượng siêu âm. Yêu cầu năng lượng thực tế có thể được xác định bằng cách sử dụng bộ vi xử lý siêu âm 1kW ở quy mô trên băng ghế dự bị. Tất cả các kết quả từ những thử nghiệm trên băng ghế dự bị có thể thu nhỏ dễ dàng.

Chi phí của Ultrasonication

Hiệu quả năng lượng tổng thể là rất quan trọng cho ultrasonication của chất lỏng. Hiệu quả mô tả bao nhiêu sức mạnh được truyền từ phích cắm vào chất lỏng. Các thiết bị sonication của chúng tôi có hiệu quả tổng thể hơn 80%.Ultrasonication là một công nghệ xử lý hiệu quả. Chi phí xử lý siêu âm kết quả chủ yếu từ đầu tư
cho các thiết bị siêu âm, chi phí tiện ích và bảo trì. Các xuất sắc năng lượng hiệu quả (xin xem Bảng xếp hạng) của thiết bị siêu âm Hielscher giúp giảm chi phí tiện ích.

Yêu cầu thêm thông tin!

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây, nếu bạn muốn yêu cầu thêm thông tin về việc sử dụng siêu âm trong nhũ tương hóa nước thành nhiên liệu.










Văn chương

Behrend, O., Schubert, H. (2000): Ảnh hưởng của độ nhớt pha liên tục trên nhũ tương hóa bằng siêu âm, trong: Ultrasonics Sonochemistry 7 (2000) 77-85.

Canfield, A., C. (1999): ảnh hưởng của đốt cháy nhũ tương diesel-nước trên động cơ diesel NOX Phát thải, trong: Thạc sĩ luận án trình bày cho các trường tốt nghiệp của đại học Florida, 1999.