Emulsificazione ad ultrasuoni di biodiesel e diesel-acqua

Cos'è l'emulsione acquosa diesel?

Per comprendere al meglio cos'è un'emulsione acquosa diesel, dobbiamo prima discutere il processo di emulsionamento dei liquidi. Chimicamente parlando, un liquido emulsionato, noto anche come dispersione, è un liquido in cui le particelle distribuite di un materiale vengono disperse in un altro materiale.

Un'emulsione acquosa diesel è una miscela di acqua, gasolio e diversi additivi. È importante notare che il gasolio, che è un olio, non può dissolversi in acqua. Ciò significa che quando l'acqua viene dispersa nel gasolio, può essere emulsionata ma non formerà mai un liquido omogeneo.

Dove vengono utilizzati i combustibili emulsionati?

La miscela di acqua, gasolio e diversi additivi, denominata emulsione acquosa diesel, può essere utilizzata in qualsiasi motore diesel.

Tuttavia, è importante capire che poiché è stata aggiunta acqua alla miscela di carburante, l’energia che il generatore può produrre è ridotta. I combustibili emulsionati hanno un compromesso in cui una maggiore riduzione delle emissioni corrisponderà ad una maggiore riduzione della capacità del generatore. La riduzione della capacità varierà a seconda dei livelli di emissioni che si tenta di raggiungere, ma le riduzioni tipiche della capacità sono intorno al 10-35%.

Spesso, la combinazione dell’utilizzo di un’emulsione diesel acquosa con un efficiente generatore diesel garantisce un migliore consumo di carburante dell’emulsione. In molti casi, i benefici derivanti dal miglior consumo di carburante e dalla riduzione delle emissioni nocive del motore superano di gran lunga la riduzione di potenza del motore, tutt’altro che desiderabile. Oltre alla possibilità di utilizzare emulsioni diesel come fonte di carburante, ci sono vantaggi secondari, tra cui la mitigazione delle alte temperature derivanti dalla combustione e la riduzione delle emissioni.

Temperature di combustione ridotte

In molti casi, è desiderabile ridurre e controllare la quantità di calore che un motore o un generatore produce sotto carico. L'aumento del calore può causare l'usura prematura dei componenti del motore, la rottura dei fluidi e la riduzione della durata utile dell'attrezzatura. Molti studi hanno dimostrato che l’utilizzo di un’emulsione diesel come fonte di carburante può ridurre efficacemente la temperatura di combustione, ottenendo tutti i vantaggi di una temperatura operativa più bassa, tra cui l’aumento dell’efficienza del motore, la riduzione dell’usura dei componenti e l’aumento della durata dell’attrezzatura.

L'altro vantaggio principale dell'emulsione acqua-carburante che riduce la temperatura di funzionamento è che ciò può aumentare l'efficienza termica del motore. Per definizione, l'efficienza termica è il rapporto tra il lavoro svolto da un motore e la quantità di calore prodotto dal carburante e dal motore nello stesso tempo di lavoro. Una maggiore efficienza termica significa apparecchiature più fredde e un migliore consumo di carburante.

Emulsioni acqua-in-carburante ad ultrasuoni

Gli ultrasuoni di potenza sono una tecnologia ben nota e collaudata per creare emulsioni di dimensioni fini con goccioline nella gamma dei micron e dei nanometri. La tecnologia di emulsionamento ad ultrasuoni si basa sulle forze di taglio cavitazionali. Mediante la cavitazione ultrasonica, le goccioline di acqua e carburante vengono ridotte a dimensioni nanometriche e miscelate insieme in modo da produrre un'emulsione di dimensioni fini (nano/mini-).

Per l'emulsificazione in linea ad ultrasuoni, i flussi separati di carburante e acqua possono essere regolati con precisione in modo da garantire un rapporto costante tra acqua e carburante.

Gli omogeneizzatori ad ultrasuoni possono essere installati direttamente prima della pompa di iniezione in modo che l'emulsione omogenea acqua-carburante possa essere iniettata immediatamente nel motore e si eviti lo stoccaggio dell'emulsione di carburante. Quando l'emulsione acqua-carburante viene iniettata nella camera di combustione, le gocce d'acqua evaporano rapidamente a causa delle alte temperature poiché il punto di ebollizione dell'acqua è molto più basso di quello del carburante. Durante il processo di vaporizzazione, le gocce d'acqua scoppiano in modo microesplosivo e distruggono il carburante in goccioline più piccole.

In questo modo l'acqua-combustibile viene atomizzata nella camera di combustione in modo che il carburante e l'aria nella camera di combustione vengano miscelati meglio e il carburante possa essere bruciato completamente. Le goccioline molto piccole offrono una superficie di particelle molto elevata che si traduce in un'ampia interfaccia acqua-olio a bassa tensione, che migliora ulteriormente l'atomizzazione. Ciò aumenta l'efficienza della combustione, determinando infine una significativa riduzione del costo del carburante, che supera i costi dell'emulsificazione. La tecnologia di miscelazione ad ultrasuoni è un processo in linea, che può essere facilmente adattato ai motori esistenti. Il motore stesso non richiede modifiche.

Benefici ambientali ed economici:

minori emissioni di NOx

minori emissioni di fuliggine

consumo di carburante ridotto

combustione più completa

temperature di combustione massime più basse

meno incrostazioni nella caldaia