油包水型乳化油液水击谐波破乳LabVIEW仿真及实验研究

摘要

机械润滑油、液压油、切削油等油品因长期运行、渗水、受潮、劣化等原因而不可避免导致油液乳化变质而报废,在各种破乳方法中,利用超声波作为外场的处理方法的研究逐步得到关注,即在声波作用下分散相颗粒的聚合运动规律对探索颗粒积聚机理有重要意义,本文从油包水(W／O)型乳化油(液)等非均相物系分离过程中所产生的水击现象入手,在特定的管段形成水击驻波场,根据液滴的受力分析,获取分散相液滴的运动方程,利用LabVIEW编程仿真分析水击谐波驻波场分散相颗粒的积聚状态以及参数对液滴聚集过程的影响,获取关键影响因素,并通过实验验证水击谐波对乳化油液破乳的效果。主要完成以下内容:　　 (1)利用LabVIEW设计开发一套用于水击谐波破乳的仿真系统,在计算机仿真环境内进行模拟的分散相颗粒的运动状态,并用图形化界面的形式将整个破乳过程分散相的积聚信息得到直观的显示,为深入探讨各种结构参数对水击谐波破乳的影响奠定了基础。　　 (2)利用LabVIEW编程仿真系统,分析了水击谐波驻波场中影响液滴聚集过程的主要影响因素,诸如液滴粒径、乳化油液粘度、水击驻波场参,液滴半径的大小变化以及连续相粘度等参数,它们主要影响液滴聚集的时间,当液滴粒径从100μm到400μm逐渐增大时,液滴运动到达平衡位置时间从3000s逐渐降低为50s；乳化液粘度增大,分散相液滴到达平衡位置的时间越长；在一定范围内随着水击驻波的频率以及幅值增加,分散相液滴运动到达平衡位置时间变小,当水击驻波的频率在超过10KHz后,液滴聚集时间随着频率的增加而增大。　　 (3)搭建水击谐波破乳实验平台,编写数据采集程序,对仿真分析水击谐波破乳化参数进行实验验证。首先对不同油液乳化液的制备及其稳定性进实验行研究,从而选取46＃透平油配置含水量为5％的W／O型乳化油液,在实验条件下,进行水击谐波破乳影响单因素实验,液滴的较佳聚集条件为:水击谐波幅值1.5MPa,频率10KHz,温度20℃,粘度0.002Pa·s;水击谐波场中,分散相的运动到达平衡位置并产生聚集的时间与仿真分析吻合,误差为7.8％。实验验证了采用水击谐波处理乳化油液具有一定的效果,丰富了油水分离方法体系。