Anvendelse af ultralydsteknologi i Diesel Emulsification Diesel Emulsification Emulsification

Anvendelse af ultralydsteknologi i Diesel Emulsification Diesel Emulsification Emulsification

Stillet over for det dobbelte pres fra global energimangel og miljøforurening er det blevet fokus for opmærksomhed i forskellige lande at finde effektive og rene brændstofalternativer. Diesel er et vigtigt brændstof, der er meget udbredt inden for transport, industrikedler, elproduktion og andre områder. Dens forbrændingseffektivitet og emissionsniveauer er direkte relateret til energiforbrug og luftkvalitet.

Diesel emulgeringsteknologi blev til - blanding af vand i diesel for at danne emulgeret brændstof, ved at bruge 'mikroeksplosion'-effekten under forbrænding til at fremme brændstofforstøvning, forbedre forbrændingseffektiviteten og reducere forurenende emissioner. Men olie og vand er ublandbare, så hvordan man opnår et stabilt og fint emulgeringssystem har altid været nøgleteknologien. Introduktionen af ​​ultralydsteknologi giver en effektiv og grøn fysisk løsning til dieselemulgering.

Tekniske principper

Kernemekanismen ved ultralydsdieselemulgering er kavitationseffekt. Når højfrekvente ultralydsbølger (normalt 20kHz~100kHz) forplanter sig i væsker, vil der forekomme periodiske vekslen mellem kompression (positivt tryk) og sjældenhed (negativt tryk). Under undertryksstadiet dannes et stort antal små kavitationsbobler inde i væsken; under overtryksstadiet kollapser disse bobler hurtigt og frigiver enorme mængder energi på meget kort tid på nanosekunder.

I det øjeblik boblen kollapser, kan den generere lokale høje temperaturer (over 5000K) og høje tryk (hundredevis af MPa), ledsaget af stærke stødbølger, mikrojetstrømme og forskydningskræfter. Dette ekstreme fysiske miljø kan effektivt ødelægge olie-vand-grænsefladespændingen, bryde vandfasen i mikron- eller endda nanometer-størrelse dråber og jævnt fordele i dieselen for at danne et stabilt emulgeringssystem.

Ud over kavitationseffekten kan den højfrekvente vibration genereret af den mekaniske effekt af ultralydsbølger forbedre mediumblanding og forbedre behandlingens ensartethed; den termiske effekt omdannes delvist til varmeenergi ved hjælp af ultralydsenergi, hvilket øger systemtemperaturen en smule, hvilket hjælper med at optimere behandlingseffektiviteten. De tre af dem arbejder synergistisk for at opnå effektiv olie-vand-emulgering.

Kernefordele

Sammenlignet med traditionelle mekaniske emulgeringsmetoder (såsom højhastighedsomrøring, kolloidmølle osv.), har ultralydsemulgering betydelige fordele:

(1) Fremragende emulgeringskvalitet. Ultralydsbølger kan fremstille emulsioner med dråbestørrelser mindre end 1 μm og ensartet partikelstørrelsesfordeling. Partikelstørrelsen af ​​mikroemulgeret diesel fremstillet under optimale ultralydsforhold kan endda nå 45,3 nm. Mere end 90 % af vanddråberne i emulgeret olie har en diameter på mindre end 5 mikron.

(2) Stabiliteten er væsentligt forbedret. Emulsioner fremstillet ved ultralyd forbliver ikke-separerede i uger. Forskning viser, at stabilitetstiden for emulgeret diesel under påvirkning af ultralyd kan øges fra 24 timer til 72 timer.

(3) Mængden af ​​emulgator er lille. Ultralydsemulgering kan reducere mængden af ​​emulgator og endda opnå emulgering uden tilsætning af emulgator. Ved anvendelse af en sammensat emulgatoropløsning udgør mængden af ​​emulgator kun omkring 2% af mikroemulsionsdieselen.

(4) Betydelige energibesparelser og emissionsreduktionseffekter. Emulgeret diesel brænder mere fuldstændigt og kan øge den termiske effektivitet med 5% til 15%; reducere partikelemissioner med 30 % til 50 % og nitrogenoxidemissioner med 10 % til 20 %. Ved anvendelse af smedning af varmeovne, når vandindholdet er 15%, kan det spare 8% brændstof og reducere miljøforurening betydeligt.

(5) God driftsøkonomi. Energiforbruget ved ultralydsemulgering er 40% til 60% lavere end ved mekanisk emulgering. Udstyret er lille, nemt at vedligeholde og har en høj grad af automatisering.

Nøgleprocesparametre

Effekten af ​​ultralydsemulgering er omfattende påvirket af flere procesparametre. Følgende parametre skal systematisk optimeres baseret på specifikt udstyr og råmaterialer:

(1) Ultralydsfrekvens. Forskning viser, at 40kHz er en ideel driftsfrekvens til dieselemulgering.

(2) Ultralydseffekt og lydintensitet. Den optimale lydintensitet er omkring 0,15~0,266W/cm². Der er også undersøgelser, der bruger spænding til at udtrykke den optimale parameter som 150V. Når det udtrykkes i kraft, kan 220W~300W opnå gode resultater.

(3) Ultralydshandlingstid. Den optimale handlingstid er normalt mellem 10 og 25 minutter. Det er værd at bemærke, at der er en optimal værdi for ultralydstid - længere er ikke nødvendigvis bedre. For lang behandlingstid kan påvirke emulsionens stabilitet.

(4) Vandblandingshastighed. Vandindholdet i emulgeret diesel er normalt 5% til 25%. Forskning viser, at når vandindholdet stiger, falder brændværdien af ​​emulgeret diesel gradvist, og viskositeten, flammepunktet, brandpunktet og frysepunktet stiger. Det maksimale vandindhold bør være mindre end 18%.

(6) Emulgatorvalg og proportionering. Almindeligt anvendte emulgatorer omfatter Span80, Tween80, natriumdodecylbenzensulfonat osv. Det kationiske overfladeaktive middel cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB) har også vist sig at have gode emulgerende egenskaber. HLB-værdien og doseringen af ​​emulgator har en væsentlig indflydelse på emulsionsstabiliteten

Vigtigste anvendelsesområder

Ultralyds-emulgeret diesel har vist brede anvendelsesmuligheder på mange områder:

Industrielle kedler og varmeovne. Emulgeret diesel kan bruges som brændsel til industrielle ovne såsom smedning af varmeovne for at opnå energibesparelse og forbrugsreduktion, samtidig med at kvaliteten af ​​emnerne sikres.

Skibskraft. Opfyld de stadig strengere emissionsstandarder fra Den Internationale Søfartsorganisation (IMO) og reducer driftsomkostningerne.

Diesel generator sæt. Bænktesten på 75GF dieselgeneratoren viser, at den maksimale brændstofbesparelse kan nå 8,24% under optimale emulgeringsforhold.

Mine flotation. Den olie-i-vand-emulgerede diesel fremstillet ved ultralydsmetode kan forbedre spredningen af ​​diesel i gyllen betydeligt og forbedre flotationseffekten af ​​molybdenit.

Biobrændstofblanding. Ultralydsteknologi kan effektivt emulgere biomasseolie og diesel for at fremstille bio-olie-diesel-emulsion, der kan bruges direkte som dieselmotorbrændstof. I de senere år er brugen af ​​ultralydsassisteret fremstilling af stabile emulsioner af diesel og bioolie blevet et forskningshotspot.

Konklusion

Ultralydsdieselemulgeringsteknologi bruger det ekstreme fysiske miljø, der genereres af kavitationseffekten, til at bryde vandfasen i mikron eller endda nanometerdråber og jævnt fordele dem i dieselen, hvilket opnår effektiv og stabil olie-vand-emulgering. Denne teknologi har betydelige fordele såsom fremragende emulgeringskvalitet, god stabilitet, lavt emulgeringsmiddelforbrug, energibesparelse og miljøbeskyttelse. Den viser brede anvendelsesmuligheder inden for industrikedler, skibskraft, dieselkraftproduktion, mineflotation og blanding af biobrændstoffer. Som en grøn fysisk behandlingsteknologi forventes ultralydsdieselemulgering at spille en stadig vigtigere rolle i effektiv energiudnyttelse og miljøbeskyttelse.