Émulsification ultrasonique de biodiesel et de diesel-eau

Qu’est-ce que l’émulsion d’eau diesel ?

Pour mieux comprendre ce qu’est une émulsion d’eau diesel, nous devons d’abord aborder le processus d’émulsion des liquides. Chimiquement parlant, un liquide émulsionné, également appelé dispersion, est un liquide dans lequel des particules distribuées d'un matériau sont dispersées dans un autre matériau.

Une émulsion d’eau diesel est un mélange d’eau, de carburant diesel et de plusieurs additifs. Il est important de noter que le carburant diesel, qui est une huile, ne peut pas se dissoudre dans l'eau. Cela signifie que lorsque l’eau est dispersée dans le carburant diesel, elle peut être émulsionnée mais ne formera jamais un liquide homogène.

Où sont utilisés les carburants émulsionnés ?

Le mélange d’eau, de carburant diesel et de plusieurs additifs, appelé émulsion d’eau diesel, peut être utilisé dans n’importe quel moteur diesel.

Cependant, il est important de comprendre que du fait que de l’eau a été ajoutée au mélange carburé, l’énergie que le générateur peut produire est réduite. Les carburants émulsionnés présentent un compromis selon lequel une plus grande réduction des émissions correspondra à une plus grande réduction de la capacité du générateur. La réduction de capacité variera en fonction des niveaux d'émissions que l'on tente d'atteindre, mais les réductions de capacité typiques se situent autour de 10 à 35 %.

Souvent, la combinaison de l'utilisation d'une émulsion d'eau diesel avec un générateur diesel efficace permet une meilleure consommation de carburant de l'émulsion. Dans de nombreux cas, les avantages d’une meilleure consommation de carburant et d’une réduction des émissions nocives du moteur dépassent de loin la réduction peu souhaitable de la puissance du moteur. Au-delà de la possibilité d’utiliser des émulsions diesel comme source de carburant, il existe des avantages secondaires, notamment l’atténuation des températures élevées résultant de la combustion ainsi que la réduction des émissions.

Diminution des températures de combustion

Dans de nombreux cas, il est souhaitable de réduire et de contrôler la quantité de chaleur produite par un moteur ou un générateur sous charge. Une chaleur accrue peut provoquer une usure prématurée des composants du moteur, la dégradation des fluides et une réduction de la durée de vie utile de l'équipement. De nombreuses études ont montré que l'utilisation d'une émulsion diesel comme source de carburant peut réduire efficacement la température de combustion, ce qui présente tous les avantages d'une température de fonctionnement plus basse, notamment un rendement accru du moteur, une usure réduite des composants et une augmentation de la durée de vie de l'équipement.

L’autre avantage principal de l’émulsion eau-carburant réduisant la température de fonctionnement est qu’elle peut augmenter l’efficacité thermique du moteur. Par définition, l'efficacité thermique est le rapport entre le travail effectué par un moteur et la quantité de chaleur produite par le carburant et le moteur pendant la même durée de travail. Une efficacité thermique accrue signifie un équipement de fonctionnement plus froid et une consommation de carburant améliorée.

Émulsions eau dans carburant à ultrasons

Les ultrasons de puissance sont une technologie bien connue et éprouvée pour créer des émulsions de taille fine avec des gouttelettes de l’ordre du micron et du nanomètre. La technologie d'émulsification par ultrasons est basée sur les forces de cisaillement cavitationnelles. Par cavitation ultrasonique, les gouttelettes d'eau et de carburant sont réduites à une taille nanométrique et sont mélangées afin de produire une émulsion (nano-/mini-) de taille fine.

Pour l'émulsification en ligne par ultrasons, les flux séparés de carburant et d'eau peuvent être ajustés avec précision afin de garantir un rapport constant entre l'eau et le carburant.

Les homogénéisateurs à ultrasons peuvent être installés directement avant la pompe d'injection afin que l'émulsion eau-carburant homogène puisse être injectée immédiatement dans le moteur et que le stockage de l'émulsion de carburant soit évité. Lorsque l’émulsion eau-carburant est injectée dans la chambre de combustion, les gouttelettes d’eau s’évaporent rapidement en raison des températures élevées car le point d’ébullition de l’eau est beaucoup plus bas que celui du carburant. Pendant le processus de vaporisation, les gouttelettes d’eau éclatent de manière micro-explosive et fragmentent le carburant en gouttelettes plus petites.

Ainsi, l'eau et le carburant sont atomisés dans la chambre de combustion afin que le carburant et l'air dans la chambre de combustion soient mieux mélangés et que le carburant puisse être complètement brûlé. Les très petites gouttelettes offrent une surface de particules très élevée, ce qui entraîne une grande interface eau-huile à basse tension, ce qui améliore encore l'atomisation. Cela augmente l'efficacité de la combustion, ce qui entraîne finalement une réduction significative des coûts de carburant, qui dépasse les coûts d'émulsification. La technologie de mélange par ultrasons est un processus en ligne qui peut être facilement installé sur les moteurs existants. Le moteur lui-même ne nécessite aucune modification.

Avantages environnementaux et économiques :

émissions de NOx réduites

émissions de suie réduites

consommation de carburant réduite

combustion plus complète

températures de combustion maximales plus basses

moins d'encrassement dans la chaudière