潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要 ……………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　1 緒論………………………………………………………………………………1</p&

2、gt;<p>　　2 潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備總體設(shè)計(jì)……………………………………………2</p><p>　　2.1一級旋流器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………3</p><p>　　2.1.1旋流器的分類……………………………………………………………3</p><p>　　2.1.2水力旋流器及其工作過程……………………………………

3、………4</p><p>　　2.1.3.水力旋流器的分類、分離原理及其發(fā)展概況………………………4</p><p>　　2.1.4.水力旋流器的應(yīng)用概況………………………………………………4</p><p>　　2.1.4.1 水力旋流器在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用…………………………………5</p><p>　　2.1.4.2水力旋流器在選礦工業(yè)中

4、的應(yīng)用…………………………………5</p><p>　　2.1.4.3水力旋流器在食品工業(yè)中的應(yīng)用…………………………………6</p><p>　　2.1.4.3水力旋流器在污水處理中的應(yīng)用…………………………………6</p><p>　　2.1.4.4水力旋流器在造紙中的應(yīng)用………………………………………7</p><p>　　2.1.4.

5、5水力旋流器在石油業(yè)中的應(yīng)用……………………………………8</p><p>　　2.1.5 水力旋流器選型………………………………………………………9</p><p>　　2.1.6 常見液—液分離水力旋流器的結(jié)構(gòu)………………………………10</p><p>　　2.1.7 水力旋流器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)……………………………………11</p><

6、;p>　　2.1.7.1 大小錐角的選擇……………………………………………………12</p><p>　　2.1.7.2 主體直徑D確定……………………………………………………12</p><p>　　2.2.7.3尾管長度的選擇……………………………………………………12</p><p>　　2.1.7.4 入口設(shè)計(jì)………………………………………………………

7、…12</p><p>　　2.1.7.4 旋流器的端蓋……………………………………………………13</p><p>　　2.1.8旋流器的安裝…………………………………………………………13</p><p>　　2.2 旋流電場的設(shè)計(jì)……………………………………………………………14</p><p>　　2.2.1 旋流電場的簡介……………

8、……………………………………… 14</p><p>　　2.2.2 旋流電場的工作原理………………………………………………14</p><p>　　2.2.3 電場的選擇……………………………………………………………15</p><p>　　2.2.4 電極的分布情況…………………………………………………15</p><p>　　2.2.5

9、 旋流電場………………………………………………………………16</p><p>　　2.3真空單元………………………………………………………………16</p><p>　　2.4真空單元元件元件的選用…………………………………………………17</p><p>　　2.5 管路設(shè)計(jì)及裝配…………………………………………………………18</p><p

10、>　　3 總結(jié)……………………………………………………………………………20</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………21</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………22</p><p>　　文獻(xiàn)綜述…………………………………………………………………………24</p

11、><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷高速發(fā)展，機(jī)械、電力、運(yùn)輸和化工等基礎(chǔ)工業(yè)也在不斷發(fā)生著日新月異的變化。作為工業(yè)日常生產(chǎn)過程中機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)必備品，且有潤滑作用的潤滑油來說，它的需求量也越來越大。潤滑油是從石油中提煉出來的，是工業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的一種石油產(chǎn)品，也是一種不可再生資源，而且潤滑油的加工成本比較高，因此它的再利用是很有

12、必要的，這樣做既環(huán)保又節(jié)能。水是使?jié)櫥鸵菏艿轿廴镜某Ｒ娡鈦砦廴疚?，因而潤滑油脫水凈化也是潤滑油液二次利用的必備途徑?lt;/p><p>　　目前油液脫水的主要方法是真空加熱法，本文的主要內(nèi)容是潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備設(shè)計(jì)，所謂潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備就是利用旋流場、電場和重力場等來對潤滑油中的水和其他影響潤滑油使用性能的雜質(zhì)進(jìn)行處理的一種特種設(shè)備。由于真空加熱脫水單元已經(jīng)設(shè)計(jì)完畢，本次主要做的主要是是第一級旋流器和旋

13、流電場的設(shè)計(jì)以及管路設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：液—液分離旋流器；電場；加熱真空脫水；油水分離；潤滑油</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the world economy high speed development, machinery, electricity, transport,

14、and chemical and other basic industries are changing with each passing day change, so that the demand of the lubricating oil as the industrial daily production necessary lubrication of mechanical equipment in the process

15、 of operation is becoming more and more big. For the reasons that the lubricating oil is oil refining, it is a kind of oil which is indispensable in the process of industrial production products and p</p><p>

16、;　　This article tells the lubricating oil field joint purification equipment design, so-called lubricating oil field joint purification equipment is a kind of special equipment that using spiral flow field and electric f

17、ield and gravity field to get the water and other impurities affect the functional performance of the lubricating oil out .This equipment is designed on the basis of a variety of technologies such as conceptual design, d

18、ehydration purification principle is in a market segment for li</p><p>　　Key words: Liquid - liquid separation and cyclone, the electric field, vacuum heating dehydration, separation of water from oil, Lubri

19、cating oil </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備的概述</p><p>　　潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備的脫水過程可以簡單地分為三個(gè)大的步驟：首先是經(jīng)過第一級旋流器，利用旋流場的作用使得一部分水和潤滑油液分開，達(dá)到脫水目的；然后是未被完全凈化的油液進(jìn)入第二級裝有脈沖電場的旋流器，在

20、電場和旋流場的共同作用下進(jìn)一步脫水凈化油液；第三步是在第二步步處理完的油液通過真空加熱脫水過程最終達(dá)到潤滑油液脫水的目的。具體的工作流程如下圖1-1所示</p><p>　　圖1-1 潤滑油多長聯(lián)合凈化裝備工作原理圖</p><p>　　此特種裝備具備以下特點(diǎn)：</p><p>　　1)結(jié)構(gòu)簡單、占用空間少、使用靈活，適合多種場合。</p><

21、p>　　2)可以掛車上，移動方便，拆裝和維護(hù)比較簡單。</p><p>　　3)使用氮?dú)獗Ｗo(hù)冷卻技術(shù)能夠很好的保證凈化后的油液不受氧化二次破壞。</p><p>　　4)采用目前比較先進(jìn)的油液脫水技術(shù)，多場聯(lián)合使用發(fā)揮各種場力的作 用，節(jié)能高效。</p><p>　　1.2潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備設(shè)計(jì)研究的意義</p>

22、<p>　　由于潤滑油在運(yùn)輸、使用及加工的過程中容易受到雨水、潮濕等不利因素的影響，造成潤滑油被水污染，破壞其使用性能，同時(shí)也會使得使用的設(shè)備受到影響，不能正常工作，進(jìn)而使工業(yè)經(jīng)濟(jì)蒙受巨大的損失，所以對潤滑油的脫水處理問題的解決是刻不容緩的。我們必須找到合適的方法去對其進(jìn)行脫水凈化，這樣不僅可以延長潤滑油的使用壽命、恢復(fù)其該有的理化性能，而且也可以避免被潤滑設(shè)備遭受混入潤滑油中的水的破壞。在一定的真空度和油溫條件下脫氣、脫

23、水，并用特定的過濾介質(zhì)濾除機(jī)械雜質(zhì)，從而使油液得到凈化，這樣的設(shè)備稱為真空凈油機(jī)（以下簡稱凈油機(jī)）。它能高效除去污油中的雜質(zhì)、水分、氣體及水溶性酸堿等，使凈化后的油接近或達(dá)到國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，恢復(fù)使用性能。</p><p>　　目前在工業(yè)上主要采用的油液脫水技術(shù)是真空加熱脫水（裝備如圖1-2)和使用液—液分離旋流器脫水（裝備如圖1-3）這兩種方式。前者由于具有效率低和能耗高等缺陷而不能被大范圍推廣使用，只能用在

24、含水量比較低的油液處理場合，如變壓器油液脫水處理。后者的缺陷是由于脫水凈化的質(zhì)量不高而不能被使用在對脫水要求比較高的場合里。本設(shè)計(jì)是結(jié)合上述兩種技術(shù)并增加了脈沖電場技術(shù)而構(gòu)思設(shè)計(jì)的潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備。此設(shè)備可以充分利用真空加熱脫水法和旋流場脫水法兩者的優(yōu)勢，同時(shí)又互補(bǔ)了兩者的不足，從而使得此設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗，高脫水效果的目的。</p><p><b>　　圖1-2真空濾油機(jī)</b>&l

25、t;/p><p>　　圖1-3 三相分離旋流器</p><p>　　2 潤滑油多場聯(lián)合凈化裝備總體設(shè)計(jì)</p><p>　　在潤滑油多場聯(lián)合凈化設(shè)備中，一級旋流器、二級旋流電場和真空脫水部分起主要的作用。本章中將依次對它們常見的種類、基本原理和本裝備所選擇的類型以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。</p><p>　　2.1一級旋流器的設(shè)計(jì)</p>

26、;<p>　　2.1.1旋流器的分類</p><p>　　旋流器按分離介質(zhì)種類可分為水利旋流器和風(fēng)力旋流器兩種。它們之間主要的不同點(diǎn)是水力旋流器分離介質(zhì)是水，而分離旋流器的分離介質(zhì)是空氣，但是它們的分離原理基本相同，且結(jié)構(gòu)也沒有太大的差別。由于我們本次設(shè)計(jì)過程中的目標(biāo)要求是脫去混在潤滑油當(dāng)中的水，所以我們在本裝備中使用的是水力旋流器，因而我們接下來也主要介紹水力旋流器。</p><

27、;p>　　2.1.2 水力旋流器及其工作過程</p><p>　　按照Bradlley最初給出的水力旋流器的定義，水力旋流器是一種利用流體壓力產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置。隨著后續(xù)對旋流器理論的不斷研究和認(rèn)識，Bradlley 的這一定義雖然不夠全面但是他卻道出了旋流器工作的本質(zhì)特征——它在正常工作的時(shí)候，液體由于受到壓力作用，以一定的初速度由旋流器的入口處沿著旋流器內(nèi)壁的切線方向進(jìn)入旋流器的內(nèi)腔，然后沿著內(nèi)腔做

28、高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而使得其內(nèi)部的各組分受到離心力作用。</p><p>　　2.1.3水力旋流器的分類、分離原理及其發(fā)展概況</p><p>　　應(yīng)水利旋流器主要分為固—液分離旋流器（常規(guī)結(jié)構(gòu)如圖2-1）和液—液分離旋流器（常規(guī)結(jié)構(gòu)如圖2-2）。水利旋流器進(jìn)行分離的基本原理是利用不相互溶介質(zhì)之間存在的密度差而進(jìn)行離心分離，使得密度小的一部分介質(zhì)遷移向軸心位置，密度大的那部分運(yùn)動到旋流器壁的

29、位置，最終密度小的從溢流口溢出而密度大的那部分最終沉降經(jīng)排出口，排出旋流器而最終完成不同相之間的相互分離(分離過程原理圖如圖2-3）。</p><p>　　圖2-1 固-液分離旋流 圖2-2 液-液分離旋流 圖2-3 固-液分離旋流 器結(jié)構(gòu)圖 器結(jié)構(gòu)圖 器

30、結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　旋流分離技術(shù)從被提出到目前基本成熟且被廣泛使用在工業(yè)領(lǐng)域，一共經(jīng)歷了100多年的時(shí)間。這項(xiàng)技術(shù)曾在1891年就已經(jīng)被E.Bretney提出，而且當(dāng)年在美國還獲得了世界上第一項(xiàng)水力旋流器的專利。由于各種原因使得這項(xiàng)專利技術(shù)只是被認(rèn)可，但并沒有在工業(yè)實(shí)際當(dāng)中應(yīng)用或推廣。一直到40多年后的1939，才被Driessen 在荷蘭一座煤礦上用于煤泥水的澄清作業(yè)，至此才算是水力旋流器在工業(yè)上邊的第

31、一次使用。雖然由于當(dāng)時(shí)技術(shù)以及相關(guān)方面理論欠缺等原因使得當(dāng)時(shí)的水力旋流器的架構(gòu)并沒有現(xiàn)在的這么完美，但這畢竟還是在旋流器應(yīng)用上邁出了艱難的第一步，為旋流器發(fā)展史奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　到了上個(gè)世紀(jì)的五六十年代，水力旋流器開始在世界各地的選礦廠被廣泛使用。此時(shí)的旋流器在機(jī)器狗方面已經(jīng)發(fā)生了很大的改進(jìn)，很快被規(guī)范成為現(xiàn)在常用的這種比較標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，而且人們對旋流器理論方面的研究也更加深入，并出現(xiàn)了K

32、elsall 關(guān)于水利旋流器三維流動的經(jīng)典型描述。這些描述雖然比較局限，但是在旋流器的發(fā)展史上對后人繼續(xù)研究有著廣泛而深遠(yuǎn)的意義，即使在目前仍然具有一定的權(quán)威。這些都是停留在液—固分離，雖然液—液分離可行的理論早就被英國學(xué)者D.Bradely提出，但是一直沒被在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中用到，應(yīng)用比較廣泛的還是固—液分離。隨著人們的不斷升入研究，后來又出現(xiàn)了氣—液分離理論。由于液—液分離理論應(yīng)用和發(fā)展的比較晚，直到上個(gè)世紀(jì)六十年代后期，英國南安大

33、學(xué)的Martin Thew 才開始用實(shí)驗(yàn)方法來證實(shí)使用水流旋流器對油水分離的可行性。又經(jīng)過大約十年的實(shí)驗(yàn)和研究最終證實(shí)了使用水力旋流器進(jìn)行油水分離的可行性，并發(fā)明了雙錐段、雙入口的液—液分離旋流器（其結(jié)構(gòu)如圖）。后來他們設(shè)計(jì)的旋流器在澳大利亞Bass Strait 油田的平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果非常理想，從此，這種旋流器被慢慢投入到石油工業(yè)</p><p><b>　　圖2-4</b>&l

34、t;/p><p>　　2.1.4 水力旋流器的應(yīng)用概況</p><p>　　水力旋流器是一種使用物理原理來達(dá)到分離目的的設(shè)備，是在離心力場的作用下來實(shí)現(xiàn)分離粒徑(密度）不相同且不互溶的不同相目的的高效分離設(shè)備。根據(jù)其分離的原理及特性，水力旋流器目前主要用在煤炭工業(yè)、選礦工業(yè)、食品加工中業(yè)、污水處理、造紙業(yè)、化工業(yè)和石油業(yè)等領(lǐng)域。</p><p>　　2.1.4.1 水力

35、旋流器在煤炭工業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　由上述旋流器發(fā)展概況可以了解到，水力旋流器最初開始就是在煤炭工業(yè)中得到應(yīng)用。在當(dāng)今世界，作為主要能源之一的煤炭可以有發(fā)電、供暖、燃料和化工原料等多種用途，煤炭在我國的能源領(lǐng)域占據(jù)著極為重要的地位。隨著全球工業(yè)的發(fā)展，對煤炭的要求也越來越高，不論是數(shù)量還是質(zhì)量，因而選煤已成為煤炭工業(yè)中提高煤炭質(zhì)量的一個(gè)必備環(huán)節(jié)。水力旋流器在很多選煤廠都得到了廣泛的應(yīng)用。圖2-5 是三產(chǎn)

36、品中介選煤的流程圖</p><p>　　2.1.4.2水力旋流器在選礦工業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　選礦工業(yè)也是水力旋流器最初被應(yīng)用到的行業(yè)之一，在目前大型的選礦工廠幾乎各段磨礦中都要使用水力旋流器，以前普遍使用的螺旋分級機(jī)以基本被完全被取代。而且水力旋流器也已和球磨機(jī)配套使用形成了比較成熟的流水化作業(yè)。圖2-5為選礦廠中水力旋流器的應(yīng)用。</p><p>　　

37、圖2-5 三產(chǎn)品重介質(zhì)選煤工藝流程圖</p><p>　　2.1.4.3水力旋流器在食品工業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　旋流器在食品行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用，比如在淀粉、蔗糖和乳制品等加工過程中的清洗、分離、濃縮、精致等工藝上都使用了水力旋流器。</p><p>　　目前，大規(guī)模淀粉生產(chǎn)西線基本上都是采用水力旋流器全旋流工藝過程，這樣不僅能夠提高淀粉的產(chǎn)出率而且同時(shí)能

38、提高淀粉的加工效率，節(jié)約人力物力，適合大批量生產(chǎn)。圖2-6是使用馬鈴薯作為淀粉原料進(jìn)行淀粉加過的全旋流過程。</p><p>　　圖2-6 馬鈴薯淀粉全旋流分離系統(tǒng)流程圖</p><p>　　2.1.4.3水力旋流器在污水處理中的應(yīng)用</p><p>　　當(dāng)今世界隨著經(jīng)濟(jì)不斷的高速發(fā)展，人口不斷增長，使得環(huán)境受到污染的成都越來越嚴(yán)重，水污染的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，因而生

39、活污水和工業(yè)污水的處理必須引起人們足夠的重視，隨著旋流器被廣泛應(yīng)用，旋流分離器憑借其種高效節(jié)能的特征被應(yīng)用到含油污水的處理上邊。通過多級旋流器共同作用，可以把含油污水中的油液有效的分離出去達(dá)到進(jìn)化的目的。圖2-7是旋流器在處理污水方面的應(yīng)用。</p><p>　　圖2-7使用旋流器處理污水</p><p>　　2.1.4.4水力旋流器在造紙中的應(yīng)用</p><p>

40、　　在造紙業(yè)當(dāng)中，采用機(jī)械或者化學(xué)的方法將造紙?jiān)希静幕蛘邚U紙等）支撐紙漿，然后再經(jīng)過必要的凈化處理。凈化的主要原理就是利用雜質(zhì)和紙漿他們之間的密度差來實(shí)現(xiàn)凈化的。以前常采用的方法主要是靠重力來沉降，過程雖然簡單，但是效率比較低，而且需要的空間比較大，原料的利用率不高，浪費(fèi)人力。隨著水利旋流器不斷在工業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)在紙漿凈化這個(gè)必要的過程采用了水利旋流器凈化，這樣既節(jié)省時(shí)間空間，又能高效地利用紙漿。目前造紙行業(yè)已經(jīng)廣泛使用水力旋流器來

41、進(jìn)行紙漿凈化，圖2-8是造紙業(yè)中比較常用的旋流器的三種類型，圖2-9是水力旋流器在造紙業(yè)中的應(yīng)用流程。</p><p>　　圖2-8造紙工業(yè)中常用的前向式反向式和貫通式水力旋流器</p><p>　　圖2-9造紙工業(yè)中水力旋流器使用工藝流程</p><p>　　2.1.4.5水力旋流器在石油業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　水力旋流器在石油工業(yè)

42、中的應(yīng)用比較廣泛，目前水力旋流器在石油方面的應(yīng)用有原油脫氣、原油除沙、油水預(yù)分離、原油脫水和井下油水分離等。長時(shí)間以來，油田井上工藝過程中的很多分離都是采用重力沉降，這樣既浪費(fèi)時(shí)間而且還需要很大的空間以及人力資源，同時(shí)效果還不是很理想，不能高質(zhì)量除水，不能高效的利用原油，造成一定的浪費(fèi)。常規(guī)工藝過程（如圖2-10）的弊端使得目前很多油田相繼進(jìn)入高含水低含沙階段，這種惡性循環(huán)使得各油田脫水處理系統(tǒng)的負(fù)荷越來越重，投入的設(shè)備及相應(yīng)的成本逐年

43、增加。針對這一實(shí)際情況，水力旋流技術(shù)作為物理分離技術(shù)，將慢慢的取代油田井上凈化工藝過程中以往采用的重力沉降技術(shù)。此外，隨著旋流技術(shù)的不斷發(fā)展，水流旋流技術(shù)也慢慢的被應(yīng)用在油水預(yù)分離過程和井下油水分離過程（如圖2-10）。圖2-11 是油田井上除砂工藝流程 </p><p>　　圖2-10油田井上常規(guī)重力分離工藝流程</p><p>　　圖2-11 有錢井上旋流除砂工藝</p>

44、<p>　　由上述所述的可以了解到，隨著水力旋流技術(shù)的不斷發(fā)展，旋流器的應(yīng)用范圍將會越來越廣。</p><p>　　2.1.5 水力旋流器選型</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的要求主要是利用旋流器來分離混入潤滑油液中的水，故而此設(shè)計(jì)中使用的是液—液分離水力旋流器。</p><p>　　2.1.6 常見液—液分離水力旋流器的結(jié)構(gòu)</p>

45、<p>　　目前常見的比較有代表性的液—液分離水力旋流器的結(jié)構(gòu); </p><p>　　圖2-12 水力旋流器結(jié)構(gòu)及主要尺寸</p><p>　　液—液分離水利旋流器的結(jié)構(gòu)與固—液分離水力旋流器的結(jié)構(gòu)比較相似，它的主體由三部分組成：第一部分是圓柱段的旋流腔，直徑由D1表示，是水力旋流器的重要參數(shù)之一，它的大小決定著旋流器處理能力；錐角為α的大錐段

46、;錐角為θ的小錐角。大錐角段的直徑D是旋流器的主體直徑，旋流器的軸向長度用L1表示，大錐角和小錐角是兩個(gè)極為重要的參數(shù)，它們的改變將極大的影響到液液分離的性能。第二部分是水力旋流器的入口，入口的直徑Di 它的形狀常見的有矩形的和圓形的兩種。液—液分離旋流器的入口可有單入口、雙入口、三入口以及多入口等，不過比較常用的是雙入口式的，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)液體能夠更加平穩(wěn)的進(jìn)入旋流腔，并在腔內(nèi)產(chǎn)生比較穩(wěn)定的渦流。第三部分是溢流口，用直徑Du表示，它的大

47、小主要與分離的物質(zhì)有關(guān)系也就是用途相關(guān)。一般的原則是比如從輕質(zhì)的液體中分離比較重的液體時(shí)，輕質(zhì)的液體比較多，重的比較少，由于溢流口實(shí)輕質(zhì)液體流出的端口，因此溢流口的直徑就要大點(diǎn)，相反，溢流口德直徑就比較小。對于溢流管的伸入長度L0一般也是根據(jù)具體的分離液體來確定，不同的分離有不同的比例。最后一部分是尾管，它主要是一段比較長的圓柱形管子，直徑為Dd,尾管的長</p><p>　　在液—液分離水力旋流器中，以上的結(jié)構(gòu)

48、參數(shù)除了兩個(gè)錐角的參數(shù)外，Di \Du\Dd\L3均與D呈現(xiàn)一定的比例關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)的過程中大錐角α和小錐角θ是首先要確定的參數(shù)。</p><p>　　2.1.7 水力旋流器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　液—液分離水力旋流器的主要機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是小直徑、小錐角、長椎體和長筒體。通常直徑D一般是10mm~25.4mm，最大的為50.8mm。由于本設(shè)計(jì)的目的是除去潤滑油液中的水，選擇的直

49、徑太小了會使得設(shè)備處理能力比較低，故而本次設(shè)計(jì)的時(shí)候要選擇直徑要比較大，這樣才能提高處理的效率。目前液—液分離旋流器比較典型的各個(gè)尺寸的比例關(guān)系是Thew 等人給出的從水中脫由旋流器的結(jié)構(gòu)比例，結(jié)構(gòu)圖（如圖2-13所示）；當(dāng)旋流器腔的直徑為2D時(shí)，給料口的直徑為0.35D（雙錐給料)、溢流口的直徑為0.04D ~0.15D、底流口的直徑為0.5D，大錐角為20o 小錐角為1.5o。用這種旋流器處理含油量小于3%的含油污水時(shí)，除油率可達(dá)到

50、97%。</p><p>　　圖2-13 F型液-液分離旋流管的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.1.7.1 大小錐角的選擇</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的目的是從油液中除水旋流器脫水的目的是脫去潤滑油液中較大部分的水，所以我們參考Thew 設(shè)計(jì)的F型旋流器這種結(jié)構(gòu)，以它為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，大錐段選擇20o 小錐角選擇1.5o.。</p>&l

51、t;p>　　2.1.7.2 主體直徑D確定</p><p>　　考慮到到經(jīng)典結(jié)構(gòu)的比例關(guān)系以及本次設(shè)計(jì)的目的，D如果選擇的比較小的話旋流器的處理效率較低，如果選擇的比較大的話旋流器的總體長度會太大，會造成空間的浪費(fèi)，我們選擇D值為40mm，這樣旋流器的總長為42×40mm =1680mm。2.2.7.3尾管長度的選擇</p><p>　　上述計(jì)算的總體長度還是達(dá)不到預(yù)定的要

52、求，會造成空間浪費(fèi)。由于液體在順著管壁做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中由于受到自身重力以及管壁摩擦等阻礙作用的影響，使得液體的沿管壁的水平速度逐漸降低，同時(shí)言管壁下方的速度逐漸增大。這樣使得液體在尾管部分停留的時(shí)間比較短，對整體油水分離的效果所起作用比較小。我們本設(shè)計(jì)中采用旋流器的目的就是為了使用旋流器脫去油液中比較大的水，而對脫水的效果沒做太多的要求，此外當(dāng)旋流器的整體整體高度比較大的話會影響油液入口的速度，這樣會影響到旋流器的脫水效果，綜上幾個(gè)原

53、因本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的方案是直接去掉尾管，這樣會是整體的長度降低。整體長度帶入數(shù)據(jù)計(jì)算的到總長為</p><p>　　990mm，這樣比較合，既能達(dá)到脫水目的又能節(jié)省整體空間還能達(dá)到增大入口處速度的目的。</p><p>　　2.1.7.4 入口設(shè)計(jì)</p><p>　　液—液分離旋流器入口的常見形狀為方形和原型兩種。由于本次設(shè)計(jì)中主要用的是潤滑油脫水處理，而且旋流脫水

54、只是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，中間各個(gè)環(huán)節(jié)的連接會用到圓管連接，故而旋流器的入口采用圓形設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)不僅方便和其它脫水環(huán)節(jié)的連接而且也別于加工，使得加工工藝比較簡單。上述的比較典型的那種旋流器為雙入口旋流器，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的時(shí)候油液主要是靠后邊真空罐的真空環(huán)境，使得油液在大氣壓的作用下流入旋流器，進(jìn)而完成脫水流程。油液在這種作用下和油泵作用下的速度差別比較大，因此我們本設(shè)計(jì)為了達(dá)到油液高速的目的，我們采用單入口設(shè)計(jì)。出于油液加速的目的，本設(shè)計(jì)中采

55、用孔口逐漸縮小的這種設(shè)計(jì)思路，根據(jù)經(jīng)典旋流器的結(jié)構(gòu)入口直徑為0.35X40mm=14mm，但是為了加速，我們采用外入口的直徑為20mm內(nèi)入口的直徑為10mm，這樣和經(jīng)典旋流器之間差距不大同時(shí)也能達(dá)到脫水的效果。（具體的結(jié)構(gòu)見附圖旋流器裝配圖）</p><p>　　2.1.7.4 旋流器的端蓋</p><p>　　旋流器的蓋子主要有兩部分，一部分是起密封作用的，另一部分就是溢流管。</

56、p><p>　　溢流管也是旋流器的一個(gè)比較重要的部分，它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要是看旋流器的用途。由于我們本次設(shè)計(jì)的目的是使用旋流器對潤滑油驚醒脫水凈化，水的比重比油要輕，含水量小于含油量，故而潤滑油是主體。凈化過程中要求流出去的水比較少而油比較多，故而我們溢流口設(shè)計(jì)的要和入口接近，這里我們選擇溢流口的直徑和外入口的直徑相等為20mm。溢流管升入的長度，上述經(jīng)典模型升入的長度為0，溢流管一般的升入值為0.1D-0.35D。&l

57、t;/p><p>　　由于本裝備中主要是從油液中脫水出來，潤滑油量比較多，含水量比較少，所以我們希望分離后的油液迅速從溢流口流出旋流器，因而我們設(shè)計(jì)溢管伸入的長度40mm，管壁的壁厚為10mm。蓋子的另一部分主要起密封作用。</p><p>　　由于本設(shè)備中油液主要是靠真空泵中的負(fù)壓使得油液在大氣壓的作用下壓入旋流器，為了方便和旋流主體的連接，選擇端蓋的厚度為10mm,因?yàn)樾髌鞯牟牧鲜遣讳P鋼

58、，剛度和硬度都比較好，而且液體在旋轉(zhuǎn)過程中對內(nèi)壁的撞擊不大，故而端蓋的厚度完全滿足條件。</p><p>　　2.1.8旋流器的安裝</p><p>　　在生產(chǎn)的實(shí)踐當(dāng)中我們常用的旋流器有四種方式：正裝、倒裝、斜裝和平裝。裝配方式分別如下圖，</p><p>　　圖2-14 水力旋流器不同的安裝方式</p><p>　?、僬b：旋流器的軸線垂

59、直于水平線，但溢流口在上邊，沉沙口在下邊，多用于分級、脫泥、濃縮澄清等操作，特別是單臺使用。</p><p>　?、诘寡b：和正裝剛好想法，溢流口位于下邊，軸線垂直于水平線，主要用于選別作業(yè)時(shí)。</p><p>　　③斜裝：旋流器的軸線和水平線成一定的角度。一般是用在多臺旋流器配置組合使用的情況。</p><p>　　④平裝：旋流器的軸線痛水平線相平行。</p&

60、gt;<p>　　綜上可知本設(shè)計(jì)中的旋流器采用正裝。</p><p>　　2.2 旋流電場的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 旋流電場的簡介</p><p>　　所謂旋流電場，就是在旋流器內(nèi)部加了一個(gè)電場，也就是旋流場和電場的綜合體，簡稱旋流電場。</p><p>　　2.2.2 旋流電場的工作原理</p>&

61、lt;p>　　由于混入潤滑油中的水主要是以小水滴的形式存在，經(jīng)過第一級旋流器作用，較大的水滴會聚合到一起而最終由于離心作用達(dá)到油水分離效果，剩下較小的水滴在旋流器的作用下不會發(fā)生聚合，還會繼續(xù)從在油液當(dāng)中。</p><p>　　雖然油液本身是電中性的，但是油液中單個(gè)水滴是帶點(diǎn)的，這樣小水滴就會在電場的作用下有一定的方向偏移，在移動的過程中兩個(gè)水滴碰撞就會發(fā)生聚合而變成一個(gè)比較大的水滴，較大的水滴就會在旋流器

62、的作用下與油液分開進(jìn)而又一次起到脫水作用，本次可以起到脫去較小水滴的目的。</p><p>　　2.2.3 電場的選擇</p><p>　　電場分為直流電場和脈沖電場，在本設(shè)計(jì)要求中，如果采用直流電場，單個(gè)帶點(diǎn)小水滴受到的電場力的作用是恒定的，在電場力作用下的運(yùn)動狀態(tài)比較穩(wěn)定。但是當(dāng)其受到脈沖電場作用的情況下，結(jié)果就會有所不同，小水滴就會發(fā)生抖動，這樣就就使得兩個(gè)小水滴發(fā)生聚合的概率增大，

63、從而有利于旋流脫水能更好的實(shí)現(xiàn)旋流場和電場的綜合使用，因此本次設(shè)計(jì)主要選擇脈沖電場。</p><p>　　2.2.4 旋流電場的結(jié)構(gòu)</p><p>　　第一級旋流器的結(jié)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)好，我們參考第一級旋流器的參數(shù)，進(jìn)行第二級旋流器的設(shè)計(jì)，比較重要的那幾個(gè)旋流器的參數(shù)——大錐角、小錐角、尾管長度、入口直徑、溢流口直徑和內(nèi)腔直徑等。</p><p>　　要產(chǎn)生電場就要有電

64、極板，電極板的安裝有兩種情況，一種是加載旋流器的內(nèi)部，另一種是加在旋流器的外部。旋流器本身是不銹鋼的空殼結(jié)構(gòu)，電場不能加在旋流器的外部，旋流器本身的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它對外部來的電場有屏蔽作用。因而電場只有加載與旋流器的內(nèi)部也就是旋流器的內(nèi)腔中。</p><p>　　由于由于液體要沿著旋流器的內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)，因而電場不能采用通常的兩塊相同大小的平行平板平行，因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)會阻礙液體的旋轉(zhuǎn)。故而我們采用曲面電場極板。液體流動，要把阻

65、力減到最小，因此采用環(huán)形電場極板，也就是直接把電場極板做成圓環(huán)形，安裝在旋流器的內(nèi)部。這樣既可以起到電場極板的作用，又可以不影響旋流器的正常工作。由于旋流器是不銹鋼做的，是導(dǎo)體，要導(dǎo)電，出于安全考慮要絕緣保護(hù)，所以要在旋流器腔內(nèi)壁壁和電極之間加一層絕緣材料，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)見裝配圖。</p><p>　　由于絕緣材料和電極之間要要形成電場，電極板必須是成對出現(xiàn)的。由于第一塊極板設(shè)計(jì)成環(huán)形，所以另一塊極板還采用環(huán)形設(shè)計(jì)，

66、而且兩個(gè)環(huán)形同心。為了結(jié)構(gòu)要求，另一塊電極板安裝在溢流管上，同樣溢流管也是不銹鋼材質(zhì)，直接安裝上去不安全，為了保證絕緣同樣在環(huán)形電極和溢流管中間加一層絕緣材料。</p><p>　　2.2.5 電極的裸露情況</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用裸露電極，因?yàn)槁懵峨姌O有個(gè)好處就是帶電的小水滴會在碰到電場的情況下，帶電荷的性質(zhì)發(fā)生變化，會往返運(yùn)動，這樣會增加不同小水滴之間發(fā)生碰撞進(jìn)而聚合機(jī)會，這

67、樣可以提高旋流器的脫水效果。電場的結(jié)構(gòu)圖如圖所示，</p><p>　　圖2-15 電場結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2.6 旋流電場</p><p>　　由于本級旋流器的設(shè)計(jì)還采用一級旋流器的基本參數(shù)，只有旋流器的主體圓柱段發(fā)生了變化，結(jié)合上述電場設(shè)計(jì)，最終旋流電場的設(shè)計(jì)方案如下圖</p><p>　　圖2-16 旋流電場</p&

68、gt;<p>　　2.3真空凈化部分元件選型</p><p>　　2.3.1真空單元脫水原理</p><p>　　潤滑油經(jīng)過第一級旋流器和第二級旋流電場并不能全部脫水，只是脫去了混入油液中粒徑較大的水滴，較小粒徑的水并不能通過旋流場和電場除去。因此本裝備還有第三級脫水處理——真空加熱脫水，進(jìn)行進(jìn)一步的脫水過程。脫水的原理是，在低于大氣壓的條件下，溶液的沸點(diǎn)要降低，在低于正常沸

69、點(diǎn)的情況下將達(dá)到沸騰狀態(tài)。潤滑油和水兩者之間的沸點(diǎn)差距較大，水先在低于100攝氏度的條件下實(shí)現(xiàn)沸騰。在沸騰的過程中小水滴會不斷地以水蒸氣的形式會發(fā)出油液在經(jīng)過真空泵抽吸出正空管，最終遇到冷凝器凝結(jié)成水，最終從潤滑油中完全脫去。</p><p>　　2.3.2 真空單元</p><p>　　真空單元主要包括真空泵和真空罐兩個(gè)部分。真空罐的容積主要通過油液的單位流量來確定的，由于先開始經(jīng)過兩

70、及旋流器的脫水作用。</p><p>　　由于第一級旋流其的入口子直徑是20mm，第二級旋流電場則是第一級溢流出來的油液再次通過第二級旋流電場的作用脫水。故而可以想象到單位時(shí)間內(nèi)油液的流量并不大，現(xiàn)在我們假設(shè)一個(gè)小時(shí)通油液的流量為30L/h，由于一般理論上真空罐的體積應(yīng)該是單位時(shí)間內(nèi)流量的3-5倍，取真空的容積為150了L，假設(shè)此真空罐的的長度為1000mm，通過計(jì)算知道真空罐的內(nèi)徑約為43mm,由于真空罐的內(nèi)部

71、有網(wǎng)孔斜板和噴淋器等，也會占據(jù)真空罐的一部分體積，所以此時(shí)我們選擇真空罐的內(nèi)徑為50mm。</p><p>　　真空罐壁厚的選擇，由于真空罐在正常工作的過程中一般受到的是外部大氣壓的作用向里的壓力罐體的這種特殊結(jié)構(gòu)使得它承受向里壓力的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它承受向外壓力的能力，由于用于脫水作用故而材料選擇不銹鋼。經(jīng)查表知道不銹鋼的抗壓應(yīng)力強(qiáng)度為遠(yuǎn)大于一個(gè)大氣壓，處于安全考慮我們選擇真空罐壁的厚度為8mm,真空罐內(nèi)部有帶有網(wǎng)

72、孔的斜板和噴淋器。</p><p>　　2.3.3真空泵的選型 </p><p>　　真空泵主要是連續(xù)不斷地抽出真空罐內(nèi)的空氣，以保證真空罐內(nèi)處于低壓狀態(tài)，抽氣速率應(yīng)大于進(jìn)油速率。真空泵按工作原理可分為:氣體輸送泵和氣體捕集泵。氣體輸送泵一般有：往復(fù)式真空泵、旋片式真空泵、定片式真空泵等；氣體捕集泵包括:吸附泵和低溫泵。本次設(shè)計(jì)選擇的是2X-15A型旋片式真空泵，抽氣速率為15L/S，功率

73、為1.5KW，極限壓力為0.06Pa。</p><p><b>　　2.3.4油泵選型</b></p><p>　　常用的油泵按結(jié)構(gòu)分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵三種。齒輪泵主要用以低壓系統(tǒng)，對油液的污染不敏感；葉片泵輸出流量均勻、脈動小、噪聲小、但吸油的特性不好、對油污染敏感；柱塞泵易得到高精度的配合、泄露小、容積效率高、和葉片泵一起用于高壓系統(tǒng)中，對油液污染也敏感。因

74、此本設(shè)備中選擇的是齒輪泵。</p><p>　　2.3.5加熱的確定 </p><p>　　正常工作時(shí)油溫一般在80度以下，結(jié)合飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系，在真空度為0.0.MPa時(shí)。此時(shí)水的生發(fā)溫度是70攝氏度，而油液能夠夠保持其正常的理化性能。因而油液需要加熱到60-70度，對于還把比較高的地方，還需要適當(dāng)?shù)奶岣咴黾訜釡囟取?</p><p><b&

75、gt;　　2.3.6過濾器</b></p><p>　　過濾器的精打用可以處理的雜質(zhì)的最小粒徑來表示，一般分為粗過濾器、普通過濾器、經(jīng)過濾器和超精過濾器四種，本設(shè)備中使用的是粗過濾器和經(jīng)過濾器兩種，因?yàn)橛鸵褐锌赡軙需F屑等得存在，所以本次設(shè)計(jì)中主要用的是磁性過濾器。</p><p>　　2.3.7 冷凝器的選擇</p><p>　　由于水在真空罐內(nèi)不沸騰

76、被真空泵以水蒸氣的形式抽走，欠佳令凝氣的目的就是為了讓水蒸氣能夠快速的液化，利于對水蒸氣的收集。本設(shè)備中冷凝器主要就是利用風(fēng)扇來使得水蒸氣降溫液化。</p><p>　　2.3.8管路的設(shè)計(jì)</p><p>　　使用管道把選好型的各個(gè)管路設(shè)備連接好，本設(shè)計(jì)中選擇的管路主要有內(nèi)徑為20mm、30mm和35mm這三種管路，他們之間使用法蘭、過度椎管、彎頭等連接，彎道處主要是用焊接管路。<

77、/p><p><b>　　3 總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是對一及旋流器和旋流電場結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由于目前目前液-液分離水力旋流器的一些理論不夠成熟。個(gè)人也未曾接觸到旋流器方面的知識，使得自己開始不能很快速的進(jìn)入設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，花大量的時(shí)間在旋流器理論的學(xué)習(xí)上。其次，液-液分離水力旋流器由于出現(xiàn)的比較晚和它自身的一些特殊性，使得目前這方面的理論研究也比較落后，

78、遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于，固-液分離水力旋流器的研究。由于設(shè)計(jì)理論的缺陷以及不覺被進(jìn)行試驗(yàn)的條件，所以不能具體的去優(yōu)化幾個(gè)重要參數(shù)的的設(shè)定。</p><p>　　由于本次的設(shè)計(jì)沒有具體定量的理論和實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐，具有一定的探索性，參數(shù)都是根據(jù)資料上邊類似試驗(yàn)得出的比較幾個(gè)重要參數(shù)的研究只能做到定性的去分析，不能定量的給出分離效果和參數(shù)之間的具體關(guān)系，使得本次設(shè)計(jì)的遇到了很大的困難。本次設(shè)計(jì)過程中，大量的時(shí)間花在旋流器理論方

79、面的學(xué)習(xí)。即便是這樣，由于液-液分離旋流器本身理論的缺陷和條件的限制，任然不能比較精確的設(shè)計(jì)出比較合格的旋流器，只能借鑒別人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)化模型來結(jié)合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際需要來設(shè)計(jì)了第一級旋流器和旋流電場。</p><p>　　通過本次的設(shè)計(jì)使得自己對旋流器有了更加升入的了解，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中把自己所學(xué)的理論知識能很好的得到應(yīng)用，不僅提升了自己的機(jī)械素養(yǎng)，而且也鍛煉了一種遇到新問題要敢于自己去面對并且能夠通過努力最終

80、解決問題。雖然本次設(shè)計(jì)的旋流器和旋流電場的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)不一定具有參考價(jià)值，但是通過這些的設(shè)計(jì)讓我學(xué)會了要通過思考去發(fā)現(xiàn)問題并最終解決問題，這樣自己的能力也就在不知道不覺中得到了提升。本次設(shè)計(jì)的結(jié)束，也標(biāo)志著自己的大學(xué)生活已經(jīng)臨近尾聲，雖然有些不舍，但又比較興奮，因?yàn)轳R上就要真正踏入社會去機(jī)械行業(yè)里邊迎接新的挑戰(zhàn)去了，有更多的機(jī)會可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　致 謝</b>&

81、lt;/p><p>　　首先感謝我的父母，二十多年來對我的養(yǎng)育，是在你們的養(yǎng)育之下讓我能夠順利的一步一步完成學(xué)業(yè)到最后大學(xué)畢業(yè)；其次感謝我的母校，感謝母校這四年來為我創(chuàng)造的學(xué)習(xí)調(diào)節(jié)和提供的各種便利；再次誠摯地感謝大學(xué)四年向我傳授知識的各位老師，在你們的教育和指導(dǎo)下我不斷的進(jìn)步，逐步完成學(xué)業(yè)，如果沒有你們我是不可能這么順利完成大學(xué)學(xué)業(yè)的；然后感謝親愛的同學(xué)們四年來的熱情幫助，讓我快樂而充實(shí)的的度過我人生中最美好和值得回

82、憶的四年。</p><p>　　再次感謝四年來所有幫助過我的老師和同學(xué)！謝謝你們！</p><p>　　此致 </p><p><b>　　敬禮</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&g

83、t;</p><p>　　徐高洋, 陸明. 船用廢潤滑油的再生[J]. 中國資源綜合利用, 2003, 12: 14-16. </p><p>　　淺談水力旋流器的工作原理和影響的參數(shù).</p><p>　　龐學(xué)詩.水力旋流器技術(shù)與應(yīng)用，中國石油出版社，2010,12.</p><p>　　梁政，王進(jìn)全，任連城，李聯(lián)明.固液分離旋流器流暢理論

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86、（2000,11）.</p><p>　　歐陽麗虎，水力旋流器在中海油的應(yīng)用于研究.技術(shù)和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量第5期，188-189.</p><p>　　孫偉香，液-液旋流分離工藝的實(shí)踐與認(rèn)識.油田地面工程第19卷第五期.</p><p>　　魯家駒，旋流分離技術(shù)的縣長與前景.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量第6卷.</p><p>　　張賢明，吳鋒平，

87、油包水型乳化液破乳方法研究現(xiàn)狀及展望，石油技術(shù)與應(yīng)用，第28卷第2期.</p><p>　　朱宏武，馮進(jìn)，液-液分離旋流器的結(jié)構(gòu)選型計(jì)算，石油礦場機(jī)械，2003，第5期第32卷第30頁.</p><p>　　龐學(xué)詩.水力旋流器分離理論與實(shí)際應(yīng)用.礦業(yè)快報(bào)2006，10.</p><p>　　油水分離旋流器結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型構(gòu)建方法研究.石油機(jī)械，2006年第7期.<

88、/p><p>　　李新華，法蘭使用手冊.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006,10.</p><p>　　周開勤.機(jī)械零件手冊，高等教育出版社2001.</p><p>　　濮良貴，紀(jì)名剛等，第八版機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社，2005,12.</p><p>　　楊裕根，褚世敏，第3版現(xiàn)代工程圖學(xué).北京郵電大學(xué)出版社，2008,6.</p>&l

89、t;p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　一、 前言</b></p><p>　　隨著世界工業(yè)的不斷發(fā)展，潤滑油在機(jī)械、電力、運(yùn)輸和化工方面等諸多領(lǐng)域里邊的運(yùn)用越來越廣泛，在全民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有著不可取代的地位。潤滑油在設(shè)備的運(yùn)行過程中主要起著對設(shè)備的潤滑、散熱等作用，是工業(yè)日常生產(chǎn)中的不可或缺的一種石油產(chǎn)品，是用量

90、僅次于燃油的第二大石油產(chǎn)品[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界品均每年對潤滑油的使用量高達(dá)4000萬噸。眾所周知，潤滑油的原材料也是石油，屬于不可再生資源，且其原材料也比較稀缺，只有少部分石油可以提煉為潤滑油[2]。還有就是它的加工過程費(fèi)用也不較高，進(jìn)而使得潤滑油的整體成本就比較高。</p><p>　　由于潤滑油在運(yùn)輸、使用及加工的過程中又會收到雨水、潮濕等不利因素的影響，造成潤滑油被水污染，破壞其使用性能，同時(shí)也會使得使用的

91、設(shè)備受到影響，不能正常工作，使得工業(yè)經(jīng)濟(jì)蒙受巨大的損失?？梢姡瑢櫥偷拿撍幚韱栴}是刻不容緩的，我們必須找到合適的方法去對其進(jìn)行脫水凈化，這樣不僅可以延長潤滑油的使用壽命、恢復(fù)其該有的理化性能，而且也可以避免被潤滑設(shè)備遭受混入潤滑油中的水的破壞。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)即是基于日漸成熟的真空脫水凈油技術(shù)、旋流脫水凈油技術(shù)以及不但發(fā)展的電場破乳脫水凈油技術(shù)，針對目前車各種凈油法大度使用具有缺陷的情況，結(jié)

92、合目前科學(xué)技術(shù)對油液脫水凈化領(lǐng)域里面最新研究技術(shù)成果，設(shè)計(jì)了一個(gè)集合上述三種凈油技術(shù)并且補(bǔ)充各自缺陷的比較合理的多場聯(lián)合凈油設(shè)備。這樣不但提高了設(shè)備的脫水效率、而且也使得脫水的質(zhì)量得到保證，同時(shí)也減小了脫水設(shè)備的體積，充分發(fā)揮了目前幾種凈油技術(shù)的優(yōu)勢。</p><p>　　本文主要根據(jù)目前國內(nèi)外學(xué)者潤滑油脫水凈化技術(shù)的研究成果，借鑒他們的理論和原理，將它們運(yùn)用在潤滑油多長聯(lián)合凈化裝備設(shè)計(jì)上。這些文獻(xiàn)為本文提供了本

93、文很大的參考價(jià)值，本文主要查閱了近幾年中外有關(guān)于潤滑油脫水凈化方面的的書籍，論文和文獻(xiàn)期刊。</p><p>　　二、潤滑油脫水凈化原理</p><p>　　潤滑油的破乳脫水有很多，它們采用的原理主要是利用水與潤滑油之間的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)的差異來對混入油液中的水進(jìn)行去除的，因而脫水方法又可大致分為物理方法和化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法主要是采用加入化學(xué)試劑達(dá)到消耗水產(chǎn)生其他容易從油液中除去進(jìn)而達(dá)到

94、脫水目的的方法；物理方法主要是利用潤滑油和水之間物理性質(zhì)的差異，利用物理中的場、加熱等方法來達(dá)到脫水目的的方法。</p><p>　　化學(xué)破乳法：化學(xué)破如法主要是化學(xué)破乳劑法，由于化學(xué)破乳劑作用的局限性以及對環(huán)境的危害比較大，同時(shí)具有不穩(wěn)定性極有可能導(dǎo)致潤滑油理化性能完全喪失致使?jié)櫥褪?，適用性不強(qiáng)，故而目前應(yīng)用的比較少。</p><p>　　物理破乳法：乳化液的分離機(jī)理是分散相液滴的聚

95、集和沉降，目前使用的物理破乳法大致概括為提供外力或是能量給乳液從而使得相液滴的界面破壞而重新聚集成大液滴進(jìn)而促使沉降脫落，達(dá)到脫水目的，目前常用的脫水方法及其優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　表-1 常見的潤滑油物理破乳脫水方法</p><p>　　此外近幾年還出現(xiàn)了微波法、超聲波法等新型乳化油破乳方法，但目前還都處于研究階段，沒有用于實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)。</p><p>　

96、　三、當(dāng)前潤滑油脫水方法及其缺陷</p><p>　　當(dāng)前潤滑油脫水凈化處理，常采用的是真空減壓加熱達(dá)到油水分離目的的的方法，使用濾油機(jī) 來進(jìn)行潤滑油脫水使其恢復(fù)使用性能，它的工作原理主要是根據(jù)水和潤滑油之間揮發(fā)度攢在差異在，同時(shí)在高真空度的條件下水的沸點(diǎn)會大大降低的真空干燥原理，并結(jié)合精密過濾等其他技術(shù)是它能達(dá)到凈油目的。</p><p><b>　　圖1</b>&

97、lt;/p><p>　　真空濾油機(jī)的主要主要優(yōu)勢是能夠充分脫去混在有野種極微量的水分，故而在對變壓器油液驚醒脫水時(shí)能夠達(dá)到很好的凈化效果，但是由于它具有能耗高和效率低等顯著缺陷使得它凈化含水量較多的透平油時(shí)效果就比較差，不能使得混入透平油中的水充分去除而達(dá)到恢復(fù)透平油本身理化性能的目的。為此我們提出了使用多場來達(dá)到脫去含數(shù)量較高的潤滑油中的水—也就是多長聯(lián)合對潤滑油脫水凈化。</p><p>

98、　　四、目前多場凈化脫水技術(shù)研究的現(xiàn)狀</p><p><b>　　1、旋流脫水</b></p><p>　　由于油和水密度不同，故而當(dāng)油水混合液旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們將受到不同的離心力作用，在離心力的作用下，油和水會比較徹底的分離開來，而且只需要短暫的停留時(shí)間和較小體積的設(shè)備，采用這一原理進(jìn)行油水分離的主要設(shè)備是水力旋流器。旋流脫水原理：液體混合物從入口處沿切向以高速進(jìn)入入口

99、段后，產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)，由于混混合物各組分的密度不同，受到離心力的作用后，密度比較大的組分會向旋流器回轉(zhuǎn)壁處移動，最后在避免附近聚集，隨著旋轉(zhuǎn)的進(jìn)行，逐漸從出口流出旋流器；與之剛好相反的是，密度比較小的組分將向相反方向及旋流器的中心處運(yùn)動，形成中心核，流入入口處，最終逐漸溢出，通過這一過程實(shí)現(xiàn)輕重組分的分離[13]。</p><p>　　從20世紀(jì)60年代末開始，在英國南安浦東大學(xué)Martin 教授的帶領(lǐng)下，多向流與

100、機(jī)械分離室就開始了對水中去油旋流器的研究，經(jīng)過長達(dá)15年時(shí)間的研究，發(fā)明了雙錐雙入口型液液旋流器。隨后，Young G A B等人設(shè)計(jì)出的與雙錐型具有相同的分離性能，但處理能力比單錐型旋流器高出一倍,經(jīng)過幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)，Conoco公司提出了K型旋流器，對于直徑小于10μm油滴分離性能提高更加明顯。1989年以來，國內(nèi)一些科研院所開始在仿制的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，包括影響旋流脫油性能的參數(shù)、速度場、計(jì)算機(jī)模擬等。但是，一方面由于旋流器內(nèi)流場(三

101、維不對稱湍流多相流流動)的復(fù)雜性，另一方面由于國內(nèi)研究起步晚、起點(diǎn)低，缺乏系統(tǒng)性的研究，旋流脫油技術(shù)還沒有全面推廣。</p><p>　　近兩年，國外的旋流分離器技術(shù)發(fā)展比較快。Tadeusz Kudra等人設(shè)計(jì)出的人設(shè)計(jì)研制出一種新型三相旋流分離器。用于分離固-油-水混合乳化油，系統(tǒng)研究了入口進(jìn)料量對分離效率的影響，在節(jié)約能耗方面優(yōu)勢突出，取得了比較好的效果。</p><p>　　O.V

102、.Matvienko等人就乳化油中分散相的入口速度、進(jìn)出口壓力差及密度對旋流器分離效率的影響，通過數(shù)學(xué)模擬的方法研究了為進(jìn)一步開發(fā)高效旋流脫水設(shè)備提供理論依據(jù)。Chih-Yuan Hsu等人人研究表明旋流器溢流管深度為圓柱段長度的一半時(shí)，脫水效果最佳。</p><p>　　可見，關(guān)于旋流器現(xiàn)有的理論及設(shè)備研究主要圍繞其結(jié)構(gòu)參數(shù)及系統(tǒng)條件對脫水效率的影響與優(yōu)化展開的，但是旋流器的結(jié)構(gòu)型式的變化不大。</p&g

103、t;<p><b>　　2、脈沖電場脫水</b></p><p>　　電破乳法是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種破乳方法，脈沖電場脫水是在常規(guī)電場脫水基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的脫水方法，它是利用電流產(chǎn)生高頻振蕩電磁場具有的位移效應(yīng)、熱效應(yīng)和電中和作用來改變?nèi)闋钜旱男再|(zhì)，使乳狀液滴在電場中被極化，產(chǎn)生電聚結(jié)力，以克服乳狀液滴之間的排斥力作用，使液滴產(chǎn)生絮凝、聚結(jié)、凝并，進(jìn)而使油水分

104、離實(shí)現(xiàn)破乳，具有破乳速度快、結(jié)構(gòu)簡單及能耗低等特點(diǎn)。</p><p>　　P.J. Bailes教授最先提出脈沖電場破乳理論，也是脈沖電場破乳理論研究的奠基人。他認(rèn)為只有水顆粒被完全極化高壓脈沖DC電場中分散相水顆粒之間才會發(fā)生聚結(jié)，且存在一個(gè)使破乳效果達(dá)到最佳狀態(tài)的頻率——最優(yōu)脈沖頻率。1991年前后，Bailes在英國石油公司(BP)的資助下做了一個(gè)課題組開展了對w／o型原油乳化液的高壓脈沖DC電場破乳研究，

105、他在有效容積為180～200 mL的靜電聚結(jié)器上進(jìn)行連續(xù)流動實(shí)驗(yàn)，分別對含水率、工作溫度、電場停留時(shí)間、破乳劑含量等因素對脫水性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)分析，結(jié)果表明高壓脈沖DC電場能夠較好地處理含水率高達(dá)5O％ 的原油乳化液。為了適應(yīng)更大處理量的要求，Natco集團(tuán)又研制開發(fā)了多流道靜電預(yù)聚結(jié)器，該裝置使用圓柱狀同心電極，交替帶電和接地，電極組件采用在導(dǎo)電體上帶絲狀纏繞絕緣層的技術(shù)。</p><p><b>

106、;　　3、 真空加熱脫水</b></p><p>　　真空脫水法裝置是將油液在負(fù)壓條件，加熱到一定溫度，油和水根據(jù)它們不同的沸點(diǎn)，通過真空蒸餾分離。真空脫水法可以去除自由水、乳化水和溶解水。目前普遍采用真空減壓處理的方法進(jìn)行油與水的分離處理，利用真空凈油設(shè)備恢復(fù)油液的使用性能 ，但因真空處理過程中水分蒸發(fā)過程的復(fù)雜性，國內(nèi)外尚無非常成熟的真空脫水理論和定量的說明方法，在一定程度上影響了該領(lǐng)域的發(fā)展。污

107、染油液經(jīng)過粗濾器，由輸油泵輸送到加熱器加熱后，再經(jīng)過精濾器進(jìn)入真空室進(jìn)行脫水處理。脫水凈化后的油液聚集在真空室的底部，并由排油泵排出。真空室的水蒸氣被真空泵抽出，經(jīng)過冷凝器凝結(jié)成水，收集在貯水器中。同時(shí)，為了能使含水的油液以較大的界面面積與空氣接觸較長的時(shí)間，在真空室中加分散網(wǎng)，使噴淋下來的油液分散在分離材料的表面形成很薄的薄膜，增大油液的表面積。實(shí)驗(yàn)證明在不隔絕空氣的條件下，將油液加熱到8O℃ 以上時(shí)，油液氧化的速度大大加快，其中的一