Шта је ултразвучна дизел емулзификација? Принцип и примена ултразвучне технологије емулговања дизел-воде

Шта је ултразвучна дизел емулзификација? Принцип и примена ултразвучне технологије емулговања дизел-воде

Дизел и вода су течности које се не мешају; ако се вода једноставно дода у дизел, смеша ће се обично одвојити у различите слојеве након стајања. Стога, да би се равномерно дисперговала вода унутар дизела и створила стабилна емулзија дизел-вода, потребне су методе као што су употреба емулгатора, механичко смицање или ултразвучна технологија.

**Ултразвучна дизел емулзификација је техника која користи акустичну кавитацију**—генерисану ултразвучним таласима високог интензитета—како би се олакшало мешање, дисперзија и емулгација дизела и воде.

Примена ултразвучних таласа разбија течност дисперговане фазе на ситније капљице и промовише темељни контакт између дизела и воде, што резултира уједначенијим емулзионим системом.

Шта је дизел емулзификација?

Дизелска емулзификација се генерално односи на процес мешања дизела са одређеним уделом воде и одговарајућим системом емулговања, узрокујући да се једна течност распрши унутар друге у облику ситних капљица.

У зависности од структуре система, могу се формирати различите врсте емулзија.

Уље у води (О/В) емулзија

Вода је континуирана фаза, а дизел се распршује у води као ситне капљице уља.

Вода у уљу (В/О) емулзија

Дизел је континуирана фаза, а вода се распршује у дизелу као ситне капљице воде.

За примену дизел горива, фокус је обично на емулзијама вода у уљу (В/О), где се вода распршује унутар дизела.

На коначну структуру емулзије утичу различити фактори, као што су својства дизела, садржај воде, тип емулгатора, ултразвучни параметри, температура и услови смицања.

Како ултразвук емулгује дизел и воду?

Основни принцип ултразвучне дизел емулгације је акустична кавитација.

Када ултразвук велике снаге уђе у течност, у њој се формира велики број ситних кавитационих мехурића.

Под утицајем периодичног притиска ултразвучног таласа, ови мехурићи пролазе кроз континуирани циклус:

Формација → Раст → Колапс

Брзи колапс кавитационих мехурића ствара ефекте као што су локализовани микро-млазници велике брзине, интензивно мешање течности и акустично струјање.

Ове акције значајно побољшавају микроскопско мешање између течности и промовишу разбијање већих капљица.

Једноставно речено:

Дизел + вода

↓

Ултразвучна кавитација

↓

Интензивна микроскопска агитација

↓

Разбијање и дисперзија капљица

↓

Формирање финијих диспергованих капљица

↓

Емулзија дизел-вода

Процес ултразвучне дизел емулзификације

Типичан ултразвучни систем за емулзију дизел мотора може да користи конфигурацију рециркулације:

Дизел + вода + систем за емулзију

↓

Резервоар за мешање

↓

Цирцулатион Пумп

↓

Реакциона комора за ултразвучну емулзију

↓

Ултразвучни третман високог интензитета

↓

Емулзија враћена у резервоар за складиштење

↓

Рециркулација/петља за обраду

За континуирану производњу, процес се такође може дизајнирати на следећи начин:

Сировине → Мешање → Ултразвучна проточна комора за емулзију → Ин-лине праћење → Готов производ

Ова метода је посебно погодна за индустријске примене које захтевају континуирану производњу.

Како се ултразвучна дизел емулгација може упоредити са традиционалним мешањем?

Традиционално механичко мешање се првенствено ослања на импелере за стварање макроскопског протока течности.

Иако може да постигне претходно мешање дизела и воде, формирање веома финих капљица захтева висок интензитет смицања и продужено време обраде.

Ултразвучна обрада, напротив, користи поремећаје микро-размера и локализоване ефекте високог смицања изазване акустичном кавитацијом да би даље разбио и распршио капљице.

Због тога се ултразвучна обрада и механичко мешање могу ефикасно допуњавати.

Типичан индустријски приступ укључује:

Механичко мешање → Прелиминарно мешање

Ултразвучна обрада → Пречишћавање капљица и побољшана дисперзија

Ову комбинацију је генерално лакше применити у индустријској скали него ослањати се искључиво на ултразвучни третман за целу запремину течности.

Кључне предности ултразвучне дизел емулзификације

1. Побољшано мешање течности

Акустично струјање и ефекти кавитације генерисани ултразвуком побољшавају контакт између дизела и воде на микро скали.

2. Олакшава пречишћавање капљица

Одговарајући ултразвучни параметри промовишу разлагање већих капљица на мање.

Мање величине капљица генерално резултирају већом површином површине.

3. Време обраде које се може контролисати

Процес емулговања се може оптимизовати подешавањем:

• Ултразвучна снага

• Амплитуда

• Брзина протока

• Број циклуса циркулације

• Температура

4. Погодно за континуирану рециркулацију производње

Проточне ултразвучне реакционе коморе омогућавају да се технологија ултразвучне емулзификације интегрише у системе производње континуиране рециркулације.

5. Компатибилан са механичким мешањем

Ултразвучна обрада не мора нужно да у потпуности замени механичко мешање. У индустријским применама, ова два могу да обрађују:

Макро-мешање + Микро-емулзификација

... чиме се формира комбиновани систем емулговања.

У којим областима се може применити ултразвучна дизел емулзификација?

Ултразвучна технологија емулзификације може се користити за истраживање и развој различитих система емулзије горива, као што су:

·Емулзије дизел-вода

·Емулзије биодизел-вода

·Емулзије лож уље-вода

·Емулзије горива на бази биљног уља

·Остали емулзиони системи уље-вода

Треба напоменути да утврђивање да ли је одређени систем горива погодан за мотор или опрему за сагоревање захтева свеобухватно тестирање у погледу перформанси сагоревања, компатибилности материјала, безбедности и емисија.

Опрема за ултразвучну емулзију сама по себи не гарантује да се коначно гориво може директно користити у одређеном мотору.

Основна вредност ултразвучне дизел емулгације

Суштина ултразвучне дизел емулгације није само „мешање дизела и воде заједно“, већ пре коришћење микроефеката високог интензитета генерисаних акустичном кавитацијом за промовисање разбијања и дисперзије капљица.

За индустријске примене, оно што је заиста важно је успостављање комплетног система процеса који се састоји од:

Формулација + претходно мешање + ултразвучни третман + рециркулација + контрола температуре + испитивање стабилности

Правилним пројектовањем параметара као што су ултразвучна снага, амплитуда, брзина протока, геометрија реакционе коморе и број циклуса рециркулације, могу се развити специфични процеси емулговања за различите системе дизел-вода.

У зависности од обима—лабораторијско истраживање и развој, пилотска производња или индустријска континуална производња—могу се користити ултразвучни системи сонде, ултразвучни рециркулацијски системи или ултразвучни системи за емулзију са континуираним протоком.

Коначни дизајн опреме треба да се заснива на факторима као што су специфичан тип дизела, садржај воде, систем емулгатора, величина циљне капљице, производни капацитет и захтеви за стабилност, са оптималним параметрима који се одређују испитивањем са стварним материјалима.