Bionafta a nafta-voda ultrazvuková emulgace

Co je dieselová vodní emulze?

Abychom nejlépe porozuměli tomu, co je emulze vody nafty, musíme nejprve probrat proces emulgace kapalin. Chemicky řečeno, emulgovaná kapalina, také známá jako disperze, je kapalina, ve které jsou rozptýlené částice jednoho materiálu rozptýleny v jiném materiálu.

Vodní emulze nafty je směs vody, motorové nafty a několika přísad. Je důležité si uvědomit, že motorová nafta, což je olej, se nemůže rozpustit ve vodě. To znamená, že když je voda rozptýlena do motorové nafty, může být emulgována, ale nikdy nevytvoří homogenní kapalinu.

Kde se používají emulgovaná paliva?

Směs vody, motorové nafty a několika přísad, známých jako emulze nafty a vody, lze použít v jakémkoli dieselovém motoru.

Je však důležité pochopit, že protože byla do palivové směsi přidána voda, energie, kterou může generátor vyrobit, se sníží. Emulgovaná paliva mají kompromis, kdy větší snížení emisí bude odpovídat většímu snížení kapacity generátoru. Snížení kapacity se bude lišit v závislosti na úrovních emisí, kterých se snaží dosáhnout, ale typické snížení kapacity se pohybuje kolem 10–35 %.

Kombinace použití emulze nafty a vody s účinným dieselovým generátorem často poskytuje lepší spotřebu paliva emulze. V mnoha případech výhody lepší spotřeby paliva a snížení škodlivých emisí motoru daleko převažují nad méně žádoucím snížením výkonu motoru. Kromě možnosti používat dieselové emulze jako zdroj paliva existují sekundární výhody, včetně zmírnění vysokých teplot vznikajících při spalování a také snížení emisí.

Snížené teploty spalování

V mnoha případech je žádoucí snížit a řídit množství tepla, které motor nebo generátor produkuje při zatížení. Zvýšené teplo může způsobit předčasné opotřebení součástí motoru, rozpad kapalin a zkrácení životnosti zařízení. Mnoho studií ukázalo, že použití naftové emulze jako zdroje paliva může účinně snížit teplotu spalování, což přináší všechny výhody nižší provozní teploty včetně zvýšené účinnosti motoru, snížení opotřebení součástí a prodloužení životnosti zařízení.

Další hlavní výhodou emulze paliva a vody, která snižuje provozní teplotu, je to, že to může zvýšit tepelnou účinnost motoru. Podle definice je tepelná účinnost poměr práce vykonané motorem k množství tepla vyrobeného palivem a motorem za stejnou pracovní dobu. Zvýšená tepelná účinnost znamená chladnější chod zařízení a lepší spotřebu paliva.

Ultrazvukové emulze voda v palivu

Výkonový ultrazvuk je dobře známá a osvědčená technologie pro vytváření jemných emulzí s kapičkami v mikronovém a nanorozsahu. Technologie ultrazvukové emulgace je založena na kavitačních smykových silách. Ultrazvukovou kavitací jsou kapičky vody a paliva minimalizovány na nano velikost a jsou smíchány dohromady tak, že vznikne jemná (nano-/mini-)emulze.

Pro ultrazvukovou inline emulgaci lze oddělené proudy paliva a vody přesně nastavit tak, aby byl zajištěn konstantní poměr vody a paliva.

Ultrazvukové homogenizátory lze instalovat přímo před vstřikovací čerpadlo, takže homogenní emulze voda-palivo může být okamžitě vstřikována do motoru a je zamezeno ukládání palivové emulze. Když je emulze voda-palivo vstřikována do spalovací komory, kapičky vody se vlivem vysokých teplot rychle odpařují, protože bod varu vody je mnohem nižší než u paliva. Během procesu odpařování kapky vody prasknou mikrovýbušným způsobem a rozbijí palivo na menší kapičky.

Tím se voda-palivo rozpráší ve spalovací komoře, takže palivo a vzduch ve spalovací komoře se lépe promísí a palivo může být zcela spáleno. Velmi malé kapičky nabízejí velmi vysoký povrch částic, což má za následek velké nízkonapěťové rozhraní voda-olej, což dále zlepšuje atomizaci. To zvyšuje účinnost spalování, což nakonec vede k významnému snížení nákladů na palivo, které převyšuje náklady na emulgaci. Technologie ultrazvukového míchání je inline proces, který lze snadno dodatečně namontovat na stávající motory. Samotný motor nevyžaduje žádné úpravy.

Ekologické a ekonomické výhody:

nižší emise NOx

nižší emise sazí

snížená spotřeba paliva

úplnější spalování

nižší špičkové teploty spalování

méně znečištění v kotli