Ультразвуковая гомогенизация для дизельной и муравьиной кислоты

I. Основные концепции

Дизель: традиционное топливо на основе нефти.

Уравновешенная кислота: простая карбоновая кислота с молекулярной формулой HCOOH. Это считается многообещающим жидким водородом и топливом на основе биомассы.

Гомогенизация: здесь это относится к смешиванию двух несмешивающихся жидкостей (таких как полярная муравьиная кислота и неполярное дизельное топливо) в стабильную, тонко разделенную и равномерную смесь, известную как эмульсию.

Ультразвуковая технология: ключевой инструмент для достижения этой гомогенизации.

II Зачем гомогенизировать муравьиную кислоту с дизелем?

Смешивание муравьиной кислоты с дизельным током может служить нескольким целям:

Как зеленая добавка/альтернативное топливо:

Частично заменяет ископаемое топливо: муравьиная кислота может быть получена путем гидрогенирования углекислого газа с использованием возобновляемых источников энергии (таких как солнечная энергия и ветровая энергия), что делает его 'зеленым жидким топливом. Смешивание его с дизелем может уменьшить зависимость от ископаемого топлива и более низких выбросов углерода.

Улучшение свойств сжигания: муравьиная кислота содержит кислород, что теоретически может помочь повысить эффективность сжигания дизельного топлива, что приведет к более полному сжиганию и, следовательно, снижению выбросов сажи и твердых частиц (PM).

Использование для водородного реформирования в качестве несущего водорода:

Это более передовая концепция. Уравновешенная кислота может быть реформирована при низких температурах по сравнению с катализатором для получения водорода и углекислого газа.

Идея состоит в том, чтобы вводить эмульсию муравьиной кислоты в цилиндр двигателя. Используя отработанное тепло или катализатор, муравьиная кислота разлагается in situ, высвобождая водород.

Добавление водорода может значительно улучшить сжигание дизельного топлива, значительно повысить тепловую эффективность и значительно снизить выбросы оксида азота и частиц. Это концепция, известная как 'Производство водорода '. '

Iii. Почему выбирают ультразвуковую гомогенизацию?

Уменьисленная кислота и дизельное топливо являются несмешиваемыми жидкостями. Простое механическое перемешивание создает только грубую, нестабильную смесь, которая быстро разделяется. Ultrasonics является одной из ведущих технологий для производства ультрадисменных, стабильных эмульсий.

Принцип ультразвуковой гомогенизации (эффект кавитации):

Ультразвуковой генератор генерирует высокочастотный электрический сигнал, который преобразуется преобразователем в высокочастотные механические вибрации. Это передается в зонд (иглу) через рог. Зонд вибрирует на чрезвычайно высокой частоте (например, 20 кГц) в жидкости, генерируя чередующиеся циклы высокого и низкого давления.

Образование пузырьков кавитации: во время цикла низкого давления микропузырьки в жидкости быстро расширяются.

Корлапс пузырьков кавитации: во время последующего цикла высокого давления эти пузырьки сжаты и сильно обрушиваются на чрезвычайно высоких скоростях (> 500 м/с).

Гомогенизация: в тот момент, когда пузырь кавитации рушится, он генерирует огромные силы сдвига, ударные волны и микроэджеты в очень небольшом пространстве. Эти экстремальные силы насильственно измельчают окружающую жидкость, разбивая фазу муравьиной кислоты на капли нано- или микронного размера. Эти капли равномерно рассеиваются в непрерывной дизельной фазе, образуя высоко стабильную эмульсию.

IV Ультразвуковая система гомогенизации и поток процесса

Системные компоненты:

Ультразвуковой генератор: источник питания и управление мозгом.

Преобразователь: преобразует электрические сигналы в механические вибрации.

Усилитель: усиливает амплитуду вибрации.

Зонд (иглы): часть погружена в жидкость, которая напрямую генерирует кавитацию. Обычно сделан из титанового сплава для коррозионной устойчивости.

Реактор: сосуд, который удерживает дизельную и муравьиную кислоту.

Процесс процесса:

Добавьте специфическое отношение дизельной и муравьиной кислоты (и, опционально эмульсионного стабилизатора) к реактору.

Погрузите ультразвуковой зонд под поверхностью жидкости.

Включите оборудование и установите параметры (мощность, амплитуда, время обработки и температура).

Ультразвуковая волна начинает работать, быстро превращая жидкость в эмульсию.

После обработки получается эмульсионное эмульсионное топливо с изящным дизельным топливом с мелким, равномерным распределением частиц по размерам и высокой стабильностью.

V. Технические преимущества и проблемы

Преимущества:

Эффективность: энергия применяется непосредственно к жидкости, что приводит к высокой эффективности и быстрой гомогенизации.

Единообразие и стабильность: нано-размеры могут быть произведены капли размера, что приводит к эмульсии с гораздо большей стабильностью, чем механическое перемешивание.

Высокая управляемость: размер капель можно точно управлять путем настройки параметров, таких как мощность и время.

Нет необходимости в больших количествах эмульгаторов: сильная механическая сила снижает зависимость от поверхностно -активных веществ.

Масштабируемость: линейно масштабируемые от лабораторных масштабов до промышленного потока.

Проблемы и соображения:

Совместимость материала: муравьиная кислота коррозийна для металлов, поэтому системные материалы (например, зонды и реакторы) должны быть устойчивыми к коррозии (например, титановые сплавы, определенные нержавеющие стали или стекло).

Долгосрочная стабильность эмульсии. Несмотря на то, что ультразвук может производить чрезвычайно мелкие капли без подходящего эмульгатора, при длительном хранении может возникнуть разделение. Исследования необходимы для оптимизации формулировки эмульгатора.

Воздействие на свойства топлива: комплексная оценка свойств смешанного топлива, таких как смазочная способность, вязкость, калорийная стоимость и низкотемпературная текучесть, требуется для обеспечения совместимости с существующими дизельными двигателями.

Стоимость: Стоимость ультразвукового оборудования и операций должна быть приведена к преимуществам (сокращение выбросов и замена топлива).

Безопасность: муравьиная кислота является коррозийной и раздражающей, что требует соответствующих мер безопасности.

Краткое содержание

Ультразвуковая гомогенизация дизельной кислоты-это инновационный процесс, который использует передовую технологию ультразвуковой кавитации для смешивания муравьиной кислоты, зеленой аддитивной или водородной носителя, а дизель для получения высокоэффективного стабильного эмульсионного топлива.

Его основная стоимость заключается в:

Обеспечение потенциального пути для снижения выбросов и повышения эффективности дизельных двигателей (посредством добавления оксигенированного топлива или продукции водорода в цилиндре).

Он обеспечивает эффективный, надежный и контролируемый метод для подготовки эмульсий, преодолевая ограничения традиционных методов смешивания.

Эта технология в настоящее время в основном находится в лабораторной разработке и экспериментальной фазе. Широко распространенное применение в реальных двигателях требует решения ряда инженерных проблем, включая материалы, стабильность, стоимость и комплексные испытания на скамейке двигателя. Тем не менее, это, несомненно, очень многообещающее направление исследования в области энергетики и окружающей среды.