Kuidas valida alkoholiga katmiseks ultraheliotsikut?

Alkoholid (metanool, etanool, isopropanool jne) on puhaste, väga lenduvate põlemisparandajate põhikomponendid ning nende pihustuskvaliteet määrab otseselt põlemise efektiivsuse, segunemise ühtluse ja parandaja ohutuse. Ultraheli pihustamine, mille eelisteks on ruumitemperatuuri pihustamine, ühtlane osakeste suurus, tugev juhitavus ja pritsmete puudumine, on muutunud eelistatud protsessiks alkoholipõhiste põlemisparandajate valmistamisel. See artikkel, võttes arvesse alkoholivedelike madalat viskoossust, madalat pindpinevust ja suurt lenduvust, selgitab ultraheli pihustamise tehnilist põhimõtet, analüüsib erinevat tüüpi pihustuspeade struktuuriomadusi ja ühilduvust ning lõpuks selgitab optimaalset pihustuspea skeemi, mis sobib alkoholipõhiseks{5}}põlemist parandavate ainete pihustamiseks, pakkudes võrdlusmaterjali tööstuslikeks rakendusteks.

 

I. Sissejuhatus Põlemist parandavad ained on peamised lisandid kütuse põlemise tõhususe parandamiseks, heitkoguste vähendamiseks ja süütevõime parandamiseks. Kõrge hapnikusisalduse, suure lenduvuse ja kütteõliga hästi segunemise tõttu kasutatakse alkohole sageli põlemist parandavate ainete (nagu metanooli-põhised põlemisparandajad ja etanooli-põhised komposiitpõlemisparandajad) peamise lahusti või aktiivse komponendina. Traditsioonilised alkoholipihustamise meetodid (rõhuga pihustamine, kahe -vedeliku pihustamine) kannatavad selliste probleemide nagu tilkade ebaühtlane jaotus, suur energiakulu, lihtne ummistumine ja madal materjalikasutus. Lisaks võib kõrge rõhk põhjustada alkoholi lendumise kadusid ja ohutusriske.

 

Ultraheli pihustamise pihustustehnoloogia lagundab vedelikud kõrge sagedusega-vibratsiooni abil ühtlasteks 1-50 μm piiskadeks. See ei vaja kõrget rõhku, töötab toatemperatuuril ja sobib suurepäraselt alkoholide omadustega. See suudab täpselt reguleerida tilkade suurust ja põlemist parandavate ainete jaotumist, parandada põlemist parandavate ainete ja kütuse segunemise ühtlust ning suurendada põlemist{6}}soosivat toimet. Põhikomponendina mõjutab pihustuspea tüüp otseselt pihustamise efektiivsust, tilkade suuruse reguleerimist ja pikaajalist stabiilsust; seetõttu on alkoholide spetsiifiliste omaduste jaoks õige pea valimine ülioluline.

 

II. Alkoholivedelike omadused ja nõuded põlemist parandava vahendi valmistamisele

(I) Alkoholivedelike põhiomadused
Põlemisparandajate valmistamisel kasutatavatel tavalistel alkoholidel (metanool, etanool, isopropanool) on järgmised põhiomadused:

 Madal viskoossus: viskoossus 0,5-1,5 mPa·s 20 kraadi juures, äärmiselt vedel, mis põhjustab kergesti ebastabiilset pihustamist ja liiga peent tilkade triivi madala viskoossuse tõttu;

 Madal pindpinevus: 20-25 mN/m, palju madalam kui vesi, madal pindpinevus muudab need kergesti purunevaks, kergesti pihustatavaks, kuid tilkade kontroll on vajalik, et vältida liiga peent aurustumist;

 Kõrge lenduvus: keemistemperatuur 64,7–82,5 kraadi, kergesti lenduv toatemperatuuril, mis nõuab pihustamisel lühemat viibimisaega, et vältida aurustumiskadu ja kontsentratsiooni kõikumisi;

 Kerge söövitavus: metanool on tavalise süsinikterase suhtes kerge söövitav, mistõttu peab pihustuspea olema valmistatud titaanisulamist, 304 roostevabast terasest või PTFE-st;

 Süttivus: aur moodustab õhuga plahvatusohtliku segu, mis nõuab ohutuse tagamiseks anti-staatilisi meetmeid ja kõrge-pingesädemete tekkimist pihustamisel. • (II) Nõuded pihustuspihustamisele põlemisparandaja ettevalmistamisel
Põlemist parandavate ainete valmistamine nõuab pihustamist, et saavutada ühtlane segunemine, peen dispersioon ja komponentide täpne kvantitatiivne jaotus. Põhinõuded on järgmised:

 

1. Kontrollitav tilkade suurus: optimaalne on 10-30 μm. Liiga peened tilgad (<5μm) are prone to volatilization and loss, while those that are too coarse (>50 μm) põhjustab ebaühtlase segunemise ja viivitatud põlemise.

2. Ühtlane osakeste suuruse jaotus: variatsioonikoefitsient (CV)<15%, avoiding inconsistent combustion-enhancing effects due to differences in droplet size.

3. Mitte-ummistumine ja korrosioonikindel-: sobib pikaajaliseks-alkoholi transportimiseks, vältides lisandite ummistumist ja korrosioonileket.

4. Madal energiatarve ja kõrge ohutus: toatemperatuuril pihustamine, madala-rõhuga kandegaas, anti-staatiline disain, sobib tuleohtlike alkoholide jaoks.

5. Suur materjalikasutus: pritsmete puudumine, ülepihustamine, kasutusmäär 90% või suurem, vähendab alkoholikadu. III. Alkoholide ultrahelipihustamise tehnoloogia põhimõte

Ultraheli pihustamise tuum põhineb piesoelektrilisel pöördefektil ja kapillaarlaine purunemise põhimõttel. See ei nõua kõrgrõhuga mehaanilist jõudu-ja sobib hästi-alkoholide madala viskoossuse ja kõrge lenduvuse omadustega:

1. Energia muundamine: pihustuspea sees olev piesoelektriline keraamiline muundur võtab vastu kõrgsageduslikke elektrilisi signaale (20–120 kHz), tekitades samal sagedusel (20 kHz=20 000 korda sekundis) aksiaalset mehaanilist vibratsiooni;

2. Vedelkile moodustumine. Alkoholivedelik transporditakse pihustuspea vibreerivale otsapinnale läbi täppisvoolukanali, moodustades kõrgsagedusliku vibratsiooni mõjul mikroni-suuruse ühtlase vedelikukile;

3. Kapillaarlaine purunemine: vibratsioonienergia tekitab vedela kile pinnale stabiilsed kapillaarlained. Kui energia ületab alkoholi pindpinevuse, on laineharjad "rebenenud", purunedes ühtlasteks mikroni{2}suurusteks piiskadeks;

4. Piiskade kohaletoimetamine: madalrõhuga kandegaas (lämmastik/kuiv õhk, 0,02–0,08 MPa) toimetab tilgad ühtlaselt segamiskambrisse või substraati, lõpetades põlemisabiaine pihustamise.

See protsess toimib toatemperatuuril ja madalal rõhul, ilma mehaanilise kulumiseta, sobides ideaalselt alkoholide lenduvate ja tuleohtlike omadustega. Samal ajal kontrollib see täpselt tilkade suurust, tagades põlemiskiirendi ühtlase segunemise.

 

• Kohaldatavad stsenaariumid: tööstuslik-mahukas pihustamine ja alkoholi põlemiskiirendite eelsegamine, kus kõrge kasutegur on eelistatud osakeste suure suuruse ühtlusele.

Fokuseeriv/koonduv pihustuspea (kõrge sagedus 60–120 kHz)

Struktuuripõhimõte: täpne titaanisulamist voolukanal + kõrgsageduslik{1}}piesoelektriline muundur; kokkutõmbuv voolukanal koondab kandegaasi, fokusseerides tilgad kitsaks kiireks (pihusti laius 10-20mm);

Pomiseerimise jõudlus: osakeste suurus 5-20μm, CV<10%, excellent uniformity; flow rate 0.1-10mL/min, precisely controllable;

Sobivus alkoholiga: ★★★★★ (optimaalne)

o Eelised: kõrgsageduslik-vibratsioon tekitab 10-20 μm piiska, mis sobib ideaalselt põlemisabiaine osakeste optimaalse suurusega; ühtlane osakeste suurus, liigselt peened tilgad puuduvad, vähendades alkoholi lendumist; titaanisulam + PTFE tihendatud, korrosioonikindel-ja antistaatiline; täpne ja kontrollitav madal{6}}voolukiirus, mis sobib mikrolisandite jaoks;

Puudused: väiksem pihustusmaht, ühe-pea konstruktsioon ei sobi üli-suurte partiide jaoks (saab paralleelselt ühendada mitu seadet);

Kohaldatavad stsenaariumid: rafineeritud valmistamine, täpne kvantitatiivne koostis ja ühtlane katmine -}kõrgema- alkoholipõhiste-põhiste põlemisparandajatega; ideaalne labori- ja katsetootmisliinide jaoks.

 

(III) hajutav/ventilaator{0}}kujuline pihustuspea (keskmine sagedus 40–60 kHz)

Struktuuripõhimõte: Vortex voolukanali konstruktsioon, kandegaasi pöörlev dispersioon, lehvikukujulise/tsüklonikujulise kujuga tilgad, pihustuslaius 20–250 mm;

Pomiseerimise jõudlus: osakeste suurus 10-30μm, CV 10-15%, voolukiirus 1-40mL/min, sobib suurel pinnal pihustamiseks;

Sobivus alkoholiga: ★★★★☆

oEelised: keskmise sagedusega-vibratsioon tekitab 10-30 μm tilka, mis sobib põlemisabi nõuetele; laia-laiusega pihustamine, mõõdukas pihustuskogus, sobib keskmise-partii pidevaks tootmiseks; korrosioonikindel materjal, mis sobib alkoholide pikaajaliseks kasutamiseks;

o Puudused: servapiisad on veidi jämedamad, ühtlus on veidi madalam kui teravustamistüübil; madalrõhu{0}}kandegaas nõuab täpset juhtimist, et vältida tilkade triivi;

Kohaldatavad stsenaariumid: pidev alkoholi{0}}põlemise abivahendite pidev tootmine,{1}}suur segamine ja hajutamine, kompromisslahendus, mis tasakaalustab tõhususe ja ühtluse.

(V) Nelja tüüpi pihustuspeade põhiparameetrite võrdlus (alkoholiga ühilduvuse mõõde)

Tabel V. Valikujäreldused ja protsessisoovitused alkoholi-põhiste põlemist parandavate vahendite pihustamiseks

 

(I) Valiku järeldused
Kombineerides alkoholide madala viskoossuse ja lenduvuse karakteristikud optimaalse osakeste suuruse (10-30 μm), kõrge ühtluse ja madala lenduvuse nõudega põlemisparandajatele, on valiku prioriteedid selged:

1. Esimene valik: fokusseerivad/koonduvad pihustipead (60-120 kHz) sobivad keskmise---kõrgema-otsaga põlemist parandavate ainete täiustatud valmistamiseks, tilkade suurus on 10-20 μm, suurepärane ühtlus, ühtlus ja minimaalne korrosiooni kontrollitavus. Need on optimaalsed labori- ja pilootmastaabis tootmisliinide jaoks. Ülisuurte partiide puhul saab ühtluse ja tõhususe tasakaalustamiseks paralleelselt ühendada mitu teravustamispead.
2. Teine valik: hajutus-/ventilaator-kujulised pihustuspead (40-60 kHz) sobivad keskmiseks-partiiks pidevaks tootmiseks, tilkade suurus on 10-30 μm, mõõdukas voolukiirus, suur laia ala pihustamise efektiivsus ja suurepärane kuluefektiivsus. Need on tööstuslikes tootmisliinides sageli kasutatav kompromisslahendus.
3. Suure -mahuga jäme segamine: Langzhiwani muunduri-tüüpi pihustuspead (20-40 kHz) sobivad suure -mahuga madalate põlemisabivahendite eelsegamiseks, rõhutades pihustamise efektiivsust, madalate kulude, osakeste suuruse ja lihtsa hoolduse, madalate nõuetega.
4. Ei ole soovitatav: Mikropoorsest võrgust pihustipead tekitavad liiga peeneid tilku, mis põhjustab alkoholi märkimisväärset aurustumist ja suurt ummistumise ohtu; sobib ainult spetsiaalsete mikro-mahurakenduste jaoks.

 

(II) Protsessi sobitamise soovitused

1. Materjali valik: pihustuspea kontaktosade jaoks eelistatakse titaanisulamit, millele järgneb 304 roostevaba teras. Alkoholi korrosiooni vältimiseks tuleks tihenditena kasutada PTFE-d.

2. Sageduse sobitamine: metanooli/etanooli (teravustamise tüüp) puhul on eelistatud 80{3}}100 kHz. Kõrge viskoossusega alkoholide, näiteks isopropanooli puhul saab sagedust vähendada 40-60 kHz-ni (hajutustüüp).

3. Kandevaasi kontroll: kasutage õhu asemel lämmastikku (inertset) rõhul 0,03–0,06 MPa, et vähendada alkoholi oksüdeerumist ja lendumist.

4. Lendumisvastane-disain: pihustuskambri jahutamine madalal-temperatuuril (10–15 kraadi) lühendab tilkade kohaletoimetamise kaugust ja vähendab lendumise kadu.

5. Ohutuskaitse: seadmed on anti-staatiliselt maandatud, pihustuskamber on suletud ja varustatud põlevgaasihäirega, et kohandada alkoholide tuleohtlikke omadusi.

 

VI. Kokkuvõte
Alkoholipõhise-põlemisabiainete valmistamise põhiolemus on täpne, ühtlane ja väikese{1}kaoga pihustamine. Ultraheli pihustamise pihustustehnoloogia sobib suurepäraselt alkoholide madala viskoossuse ja kõrge lenduvuse omadustega ning pihustipea valik on ülioluline. Fokuseerivad/koonduvad pihustuspead (60-120 kHz) on optimaalne valik alkoholi-põhiste põlemist parandavate ainete rafineeritud valmistamiseks tänu nende kontrollitavale osakeste suurusele, suurele ühtlusele ja madalale lendumiskadudele. Hajutus- ja Langevini muundurid sobivad vastavalt keskmise{8}} ja suure{11}}mahulise jämepihustamise stsenaariumide jaoks. Mikropoorseid võrgutüüpe ei soovitata tööstuslikuks kasutamiseks tugeva lendumise tõttu. Koos protsessi toetavate meetmetega saab pihustamise kvaliteeti veelgi parandada, tagades alkoholipõhiste põlemisparandajate põlemise efektiivsuse ja ohutuse, pakkudes tõhusat ja usaldusväärset tehnilist lahendust puhaste kütuselisandite tööstuslikuks valmistamiseks.