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超声波乳化设备及油水乳化工艺

信息来源:http://www.whjpdz.com/ 作者:武汉嘉鹏电子有限公司 发布时间:2017-06-15 15:15


超声乳化与一般乳化工艺和设备(如螺旋浆、胶体磨和均化器)相比具有许多优点:

  (1) 所形成的乳液平均液滴尺寸小,可为0.2~2µm;液滴尺寸分布范围窄,可为0.1~10µm;或更窄;浓度高,纯乳液浓度可超过30%,外加乳化剂可高达70%。

  (2) 所形成的乳液更加稳定。超声乳化的一个重要特点就是可以不用或少用乳化剂使产生极稳定的乳液。

  (3) 可以控制乳液的类型。超声乳化,在某些声场条件下,O/W(水包油)和W/O(油包水)型乳液都可制备,这是机械乳化方法这是不可能办到的。例如:甲苯在水中乳化,在高声强条件下则可能形成一种乳液。 而在低声强条件下又可以形成另一种类型的乳液,这就说明,采用机械乳化时只有乳化剂的性质才能控制乳液的类型。

  超声乳化的明显优点已促使它在食品、造纸、油漆、化工、医药、纺织、燃油热电、燃油中央空调、石油、冶金等许多工业处理中已越来越多地得到应用,其中燃油掺水燃烧在国内就是重新兴起的一个重要项目。

  超声乳化器与搅拌桨、胶体磨、均化器等沿用乳化器相比,具有乳化质量好、生产效率高、成本低等优点,已越来受到各工业部门的重视和采用,并成为现代重要乳化设备之。

  超声波乳化要点:一、乳化液的配方包括乳化剂的用量。二、乳化时间的选定,并不是时间长就越好,乳化过程是分散和聚合不停的循环的过程。按现有试验结果显示10-15分钟的乳化粒径最小可达100纳米。

最重要的是数字扫频的选择,此项共有16档选择,数值越低则液体粒径越粗、微爆力量越大;数值越高则液体粒径越细、微爆力量越小。不同的提取或乳化物质改变数字扫频会带来不同的效果及效率。

实例燃油掺水乳化

一、燃油掺水超声波乳化设备机理概述

    对油掺水进行超声乳化的目的,一是节约能源,二是保护环境。油掺水超声乳化的原理,就是超声波对被乳化液体产生每秒几万次的压缩和澎胀高频振荡,导致乳液不间断地形成微小气泡,又随即破裂,这就是超声空化效应。这种 化过程伴有上千倍的重力加速度冲击波和直进流,在其作用下,油分子、水分子更细小,进而形成颗粒细微的油包水乳液。

    超声乳化技术使互不相容的水和油在超声空化作用下迅速发生物理化学变化,形成油包水性质的乳白色新型节能燃。就是这种有微小水珠被油包裹着的乳化油,因其内含有氢和氧,当其被送入燃烧室时,微小的水珠随着热蒸气膨胀,油膜被打碎,产生“微爆”助燃。同时,燃烧室的极端高温,又使部分水蒸气分解成氢和氧,使燃烧达到完全彻底。油掺水乳化燃烧并不是水可以燃烧,而是由于水的沸点较油低,当乳化油喷雾燃烧时,乳化后的油雾在离开喷嘴的瞬间受到高温的影响,在极短的时间内使包在油粒内的水滴迅速气化,体积急剧膨胀,油粒发生“微爆”,形成二次雾化,从而使油滴总面积成倍增大,与空气得以充分混合,达到完全燃烧。二次雾化,使在高温热离解时产生的大量悬浮状碳粒变得更细小,状碳粒变得更细小,与水分子接触的机会增多,产生水煤气反应,改善了燃烧,减少了排烟损失,同时减少了碳粒及其它有害物质的生存。由于油雾的湍动强度和扩张角度大,使火焰断面变宽、变厚,油滴被更多地卷入空气与空气接触,增强了烟气对流传热效果,提高了燃烧度。由于乳化油燃烧中水所起到的物理化学作用是强化燃烧的催化作用,所以使燃烧过程发生了质的变化,既改善了燃烧条件,又提高了燃烧效率,既节省了能源,又改善了环境污染。

二、燃油掺水的配比

    燃油掺水的配比要依据对乳化油的使用需求来确定,一般分实时制备和集中制备两类,实时制备是随制随用,集中制备是制好后储备待用。油掺水的配比还要依据节油率的要求和是否添加乳化剂来确定,下表仅供参考:

 

制备型式油:水:乳化剂(%)节油率(%)稳定性  存放期

实时制备    75:   25:       016      较好      短

集中制备    79.5:  20:      0.513      好     >30

三、乳化燃料油的技术特点

    1)节油。平均节油率大于等于10%。是缓解燃油紧张局面的高新技术产品,具有企业和社会的双重节能效率。

    2)乳化油燃烧稳定,雾化状态好,火焰温度高。水在乳化油中不仅起到了二次雾化作用,而且产生水煤气反应,引发了剧烈的支链反应,改善了燃烧过程,强化了燃烧,增强了辐射传热效果。

    3)燃烧产物少,有利于减少污染,优化环境。由于乳化油燃烧充分,减少了烟尘的形成,特别是减少碳黑在各种受热面上的沉积,从而提高设备的利用率,降低排烟损失。

    (4)常温常态下储存,运输安全,冬季不易凝聚,利于用户的保管和使用。

    (5)价格低于市场同类成品油的市售价。

四、油掺水的乳化油对水的要求

    掺入油中进行乳化的水要求是去离子水或蒸馏水,以防止发动机内产生水垢,造成设备腐蚀,也可以使用软水或纯净水或经6-7天沉淀过滤重金属离子的水(经>400目的高目数过滤筛过滤)均可以使用。

五、本公司现有燃油掺水超声乳化设备制造技术的成熟度

    200312月,武汉市政府对我公司申报的超声波燃油掺水乳化设备项目给予技术创新基金的无偿支持。已经建立了产品企业标准,标准号为Q/WJP02-2006《超声波乳化器》。法定授权机构—湖北省电子产品质量监督检验所已经对“超声波燃油掺水乳化器”进行了型式试验,并出具了NO2003Y198号检测报告。

    200312月,我公司开发的超声波燃油掺水乳化设备必不可少的超声波发生器专有技术向国家知识产权局同时申报了发明专利和适用新型专利,20043月,国家知识产权局发出了申请号为200310111690X的发明专利申请初步审合格通知书,20051月,国家知识产权局向我公司授予了ZL200320128230.3实用新型专利证书。

六、燃油掺水超声波乳化成套设备及工艺流程框图

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本公司独有数字扫频技术数字扫频实现了广大用户迫切需要的一机多要求的同时还完美的弥补了双频或多频技术带来的超声转换效率极低的弊端。此项技术获得众多高校及研究院所客户的使用及认可并获得高度评价

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