Ultrazvukový kavitačný efekt sa týka striedavého stláčania a expanzie molekúl kvapaliny, keď sa ultrazvuk šíri v kvapaline. Keď akustický tlak dosiahne kritickú hodnotu, v motorovej nafte sa vytvorí množstvo drobných kavitačných bubliniek. Tieto kavitačné bubliny sa rýchlo rozširujú a prudko sa zrútia v extrémne krátkom čase (nanosekundy), pričom okamžite uvoľňujú extrémne vysoké lokálne teploty (nad 5000 K) a tlaky (stovky MPa), pričom súčasne vytvárajú silné rázové vlny, mikrotrysky a šmykové sily. Toto extrémne fyzikálne prostredie narúša rovnováhu pôvodnej molekulárnej štruktúry v motorovej nafte, čím sa dosahujú viaceré efekty úpravy: na jednej strane intenzívna šmyková sila rozkladá veľké molekulárne zhluky, častice nečistôt a vodu v motorovej nafte na častice s veľkosťou mikrónov alebo dokonca nanometrov a rovnomerne ich rozptýli v motorovej nafte; na druhej strane vysoká teplota a tlak generovaný kavitačným efektom urýchľuje premenu a separáciu škodlivých zložiek v motorovej nafte, čím vytvára priaznivé podmienky pre následné čistenie. Okrem kavitačného efektu môže mechanický efekt ultrazvuku vytvárať nepretržité vysokofrekvenčné vibrácie na motorovej nafte, čím sa zlepšuje miešanie médií a zlepšuje sa rovnomernosť spracovania. Tepelný efekt prostredníctvom čiastočnej premeny ultrazvukovej energie mierne zvyšuje teplotu motorovej nafty, čím pomáha optimalizovať účinnosť spracovania bez poškodenia fyzikálnych a chemických vlastností motorovej nafty, čím sa zachovávajú jej charakteristiky paliva počas celého procesu.
Ultrazvuková emulgácia nafty: Zlepšuje účinnosť spaľovania a znižuje emisie škodlivín.
Ultrazvuková emulgácia je jednou z hlavných aplikácií ultrazvukového spracovania motorovej nafty. Jeho základným princípom je vytvorenie homogénnej a stabilnej emulzie voda/nafta (WIDE) pôsobením ultrazvukovej kavitácie, s obsahom vody typicky v rozsahu od 5 % do 25 %. Keďže voda a motorová nafta sú nemiešateľné, kavitačná šmyková sila ultrazvuku môže rozbiť kvapôčky vody na nanočastice a rovnomerne ich rozptýliť v motorovej nafte a vytvoriť stabilný emulzný systém. To eliminuje potrebu veľkých množstiev chemických emulgátorov alebo vyžaduje len malé množstvo na zlepšenie stability.
Táto emulgovaná motorová nafta ponúka významné výhody počas spaľovania: keď vstúpi do spaľovacej komory, kvapôčky vody sa rýchlo vyparujú a expandujú pri vysokých teplotách, čím sa rozkladá povrchové napätie kvapôčok motorovej nafty a dochádza k sekundárnej atomizácii. Tým sa výrazne zväčší kontaktná plocha medzi motorovou naftou a vzduchom, čo vedie k dokonalejšiemu spaľovaniu a efektívnemu zníženiu spotreby paliva približne o 5 %. V niektorých scenároch sa palivová účinnosť môže zlepšiť o 15 %-20 %. Súčasne proces odparovania kvapiek vody absorbuje veľké množstvo tepla, čím sa zníži lokálna teplota adiabatického spaľovania v spaľovacej komore, čím sa znížia emisie oxidov dusíka (NOx) až o 40 % a emisie pevných častíc (PM) o viac ako 30 % a dokonca sa úplne odstráni čierny dym vznikajúci pri spaľovaní nafty, čím sa výrazne zníži znečistenie životného prostredia. Okrem toho môže emulgovaná nafta znížiť usadeniny uhlíka vo vnútri motorov, znížiť opotrebovanie zariadenia a predĺžiť životnosť motora, vďaka čomu je vhodná pre scenáre spotreby nafty, ako sú logistické flotily, lodné motory a agregáty generátorov.
V súčasnosti domáce spoločnosti dosiahli rozsiahlu výrobu ultrazvukových emulgovaných dieselových zariadení, pričom jedna jednotka spracovávala až 20 ton za deň a stabilita emulgácie (žiadne stratifikácia po 48 hodinách) dosahovala 99 %. Toto zariadenie bolo aplikované na projekty optimalizácie paliva v spoločnostiach ako Sinopec a PetroChina, čo pomáha veľkým logistickým spoločnostiam výrazne znížiť náklady na palivo.