润滑油多场联合净化装备设计【含CAD高清图纸和说明书】
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重庆理工大学毕业论文 润滑油多场联合净化装备设计目 录摘 要 Abstract1 绪论12 润滑油多场联合净化装备总体设计2 2.1一级旋流器的设计3 2.1.1旋流器的分类3 2.1.2水力旋流器及其工作过程4 2.1.3.水力旋流器的分类、分离原理及其发展概况4 2.1.4.水力旋流器的应用概况4 2.1.4.1 水力旋流器在煤炭工业中的应用5 2.1.4.2水力旋流器在选矿工业中的应用5 2.1.4.3水力旋流器在食品工业中的应用6 2.1.4.3水力旋流器在污水处理中的应用6 2.1.4.4水力旋流器在造纸中的应用7 2.1.4.5水力旋流器在石油业中的应用8 2.1.5 水力旋流器选型9 2.1.6 常见液液分离水力旋流器的结构10 2.1.7 水力旋流器机构设计及参数设计11 2.1.7.1 大小锥角的选择12 2.1.7.2 主体直径D确定12 2.2.7.3尾管长度的选择12 2.1.7.4 入口设计12 2.1.7.4 旋流器的端盖13 2.1.8旋流器的安装132.2 旋流电场的设计14 2.2.1 旋流电场的简介 14 2.2.2 旋流电场的工作原理14 2.2.3 电场的选择15 2.2.4 电极的分布情况15 2.2.5 旋流电场162.3真空单元162.4真空单元元件元件的选用172.5 管路设计及装配183 总结20致谢21参考文献22文献综述24 摘要随着世界经济的不断高速发展,机械、电力、运输和化工等基础工业也在不断发生着日新月异的变化。作为工业日常生产过程中机械设备运转必备品,且有润滑作用的润滑油来说,它的需求量也越来越大。润滑油是从石油中提炼出来的,是工业生产过程中不可或缺的一种石油产品,也是一种不可再生资源,而且润滑油的加工成本比较高,因此它的再利用是很有必要的,这样做既环保又节能。水是使润滑油液受到污染的常见外来污染物,因而润滑油脱水净化也是润滑油液二次利用的必备途径。目前油液脱水的主要方法是真空加热法,本文的主要内容是润滑油多场联合净化装备设计,所谓润滑油多场联合净化装备就是利用旋流场、电场和重力场等来对润滑油中的水和其他影响润滑油使用性能的杂质进行处理的一种特种设备。由于真空加热脱水单元已经设计完毕,本次主要做的主要是是第一级旋流器和旋流电场的设计以及管路设计。 关键词:液液分离旋流器;电场;加热真空脱水;油水分离;润滑油 Abstract As the world economy high speed development, machinery, electricity, transport, 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 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 processing the lubricating oil is very high .So it is very necessary to recycle the lubricating oil .Water is the lubrication oil pollution in the common foreign pollutants so that lubricating oil dehydration purification is also an essential way to lubricating oil secondary use. 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 field 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, dehydration purification principle is in a market segment for liquid-liquid hydro cyclone separation hydro cyclone technology, pulsed electric field technology and vacuum heating dehydration technology which has been used .Key words: Liquid - liquid separation and cyclone, the electric field, vacuum heating dehydration, separation of water from oil, Lubricating oil 01 绪论1.1润滑油多场联合净化装备的概述润滑油多场联合净化装备的脱水过程可以简单地分为三个大的步骤:首先是经过第一级旋流器,重 庆 理 工 大 学文 献 翻 译二级学院 机械工程学院 班 级 109040205 学生姓名 边少卿 学 号 10904020502使用旋流器对废食用油脱水净化废物食用油可以作为提炼生物柴油燃料的高质量材料,但是混在油液里边的水滴会影响提炼的过程和提炼出油的质量,现在一项新的使用水力旋流器分离来对油液进行脱水净化的技术方案已经被提出来了,进行的初步工业实验已经证实了使用水力旋流器脱水方案的可行性。现已对如雷诺系数、欧拉数、压降比这几个量对净化过程及结果的影响进行了研究。压降比随雷诺系数增大而降低,欧拉系数随雷诺系数的增大而增大。当雷诺系数在50005800这个范围内时,旋流脱水可以使水的浓度降低到0.5%3.0%每升,有时甚至低于0.3%。关键词:水力旋流器分离 脱水 废食用油概述欧盟收集起来浪费的食用油估计有400000吨,然而,据预测,收集植物油将上升,并可能达到数量有700000到1000000吨之间,和90%的食用油将被作为垃圾没有收集(世界货币,2007;平托et al . 2005)。从环保的观点来看,这样把大部分的废食用油倾倒而不被利用是不合理的(除了一小部分废食用油被回收来制作肥皂);此外如果大量的废食用油被堆积起来,作为垃圾焚烧处理的话,会产生大量的悬浮颗粒如氮氧化物、二氧化碳、空气污染物和一氧化碳,据报道:二恶英可能会产生致命之毒。另一方面如果废油不做燃烧处理直接一起埋在地上又会污染土地。从餐馆、食品工厂和家庭倾倒出来的废食用油直接排入河流和湖泊也是水污染的主要原因。从这个意义上看,将食用油转化为柴油有利于缓减垃圾处理问题。废食用油主要包括油菜籽油、香油、豆油、玉米油、葵花籽油、棕榈油、棕榈仁油、椰子油、玉米油红花油等,这些一种或集中混合起来并不会影响提炼出柴油的质量,但为保证提炼出柴油的质量,废油中的水含量和固体杂质必须控制在很低的范围内。沉积法是一种典型的对废油脱水的方法,它的主要缺点有两个一是脱水效率低,二是体积比较大,浪费空间。很多学者为废油脱水方法进行研究改进,在方法的改进上有很大的进展,并且取得了很多的研究成果,包括离心机法(王et al。1997),过滤法(Guu et al。1997;田中,2004;Tirmizi et al。1996),磁处理方法(弗里曼et al。1994;沈et al。,1990年),和直流水力旋流器方法(Pratarn et al。2005;Pratarn et al . 2006)。但这些技术在实际的工业生产中很少使用,主要是因为设备的复杂性以及低可靠性。后来一种使用水利旋流器对废油进行脱水的新方法被研究出来了,并且实验已经初步证明了使用水力旋流器对废油进行脱水的可行性,接下来我们在这里介绍一下水力旋流器成功脱水的过程。一、水力旋流器以及它的脱水原理旋流分离原理所谓的水力旋流器,就是一种利用离心技术对流入其中的液体中的杂质进行分离的设备。(Bai et al. 2006; Cullivan, et al. 2003; Firth 2003; Habibian et al. 2008)这些杂质一般是固态,有时也以液态、气态或是其他状态存在。分离主要靠的是水力旋流器使得流进其内部的液体受到离心力的作用,离心力的大小主要取决于组分的密度、大小和形状。水力旋流器和其他离心设备的最主要区别是没有动力设备,离心的主要动力来自液体的高速流入时所具备的的动能。水力旋流器的主筒体由两部分组成,上部分是一个中空的圆柱体,下部分是与圆柱体想通的倒锥体,在对它结构进行设计时既要考虑油和水自然分离又要考虑对废食用油脱水质量的要求。水力旋流器的净化处理主要在是固体悬浮物的分离和澄清的液体阶段。下图1所示的设计好的液液分离水利旋流器。在水力旋流器的顶部的以一定速度沿切向注入流体将由于旋流器的结构受到离心力作用使得粒子加速朝向墙壁。由于流体通过通过以螺旋形的旋液分离器,密度比较大或是质量比较大的颗粒将会向着壁面附近一栋并逐渐向地步流出口移动最后排出旋流器和相反密度小和质量比较小的颗粒像旋流器的中心核靠拢向入口处流去并逐渐从溢出口排出,从而实现轻重分离。分流和压降比水力旋流器的流量分离量定义的下溢的体积流量的比率其中R是分流量,Qu和Qi是独立的体积流量和溢出量。在正常的操作条件下,有两种截然不同的的压降。水力旋流分离器和其中P 和,PU压力分别在混合液中的溢出量和下溢量。两个压力降之间的关系也是很重要的,并且可用于控制的目的。压降比雷诺数水力旋流器特性雷诺数可以描述如下: 其中D是水力旋流器直径;和是液体的密度和粘度, 是水力旋流速度。欧拉数水力旋流器溢流特性的欧拉数可以描述如下脱水效率水力旋流器的分离能力取决于能力处理的材料数量报告到超大的出油管流体和大小分布的杂质。尽管公称直径是最重要的参数,但是流入量、流出量和溢出量也是影响选了六七分离能力很重要的量。用来计算旋流器脱水效率比较经典的公式是转换到和是溢出和流入点的量的体积。二、实验过程实验器材表1示出的废食用油的属性。水力旋流器几何尺寸旋流室的水力旋流器的直径D为35毫米,锥角为10度,水力旋流器的尺寸示于表2。水力旋流器矩形twosymmetrical的入口(5mm10毫米的)。流程图图2为废食用油连续从水力旋流器的顶部流进,通过旋流器把油液净化后,废水和污染物从水力旋流器的底部排出废水处理设施并流入到下一个装置这一过程的示意图。通过测量流入油液、流出口和溢出口的浓度来测量净化的效率。图(2)图中粗desaltingdevice常减压蒸馏装置在常压和正空条件下油液脱水单元三、实验数据结果分析压降比和雷诺系数之间的关系,它们之间的变化关系如下图3,当流量R值相同时,压降比会随着雷诺系数的增大而下降。 当雷诺数大于6000年,随着雷诺数的增加,压降比的下降时比较平缓的。这说明,这两个压力下降率接近流量的增加率。欧拉系数与雷诺系,它们之间的变化关系如图4,由图可以看出欧拉系数随雷诺系数的增大而增大,这表明,增加流量增加价值的pio。分离性能 雷诺数对脱水效率的影响,雷诺系数是一个对脱水效率影响比较关键的可控制变量,图5 反映的是雷诺系数和脱水率之间的关系。当雷诺系数小于5400是,脱水量随雷诺系数的增大而增大,当靠近5400时脱水量达到最大,超过5400时,脱水量随雷诺系数的增大反而降低。图4 欧拉数和雷诺数。图5 雷诺数和脱水效率。1.当流率非常高的时候,会发生强烈的乳化作用。这是由于剪切力作用引起液体粒子变小,当发生乳化作用时,水力旋流器的的作用就是从一种密度小的均匀混合物中分离出来密度较大的乳化物质。2.要建立涡旋运动和离心分离势力,必须建立一个最小的流量生长强度随着流量的增加和分离效率的提高而变化。欧拉数在脱水效率中的作用。图6 显示了欧拉数和脱水效率之间的关系。通常, 分离效率随着欧拉数的增加而提高提高,达到最大时的欧拉数是1800。再增加欧拉数将导致分离效率急剧下降。从表3 的脱水结果中可以看出,,当流量在2.7到3.0立方米/小时变化时,脱水效率从80%到94%范围内变动。水的浓度可以降低到0.100.30 %每升。 图6欧拉系数与脱水率 废食用油脱水结果总结在本文中,介绍了一种使用水利旋流器对废食用油进行脱水净化的新技术阶段,已经做了初步的工业试验且验证了该新技术的可行性,并且发现雷诺系数对脱水率有很明显的影响。在雷诺系数小于5400的范围内,脱水率会随着雷诺系数的增大而提高,在雷诺系数为5400的时候脱水率达到最大值,此外继续增大雷诺系数,脱水率反而会降低。当入口时油液的雷诺数为5000 5800时,脱水可以使得油液中的含水量降低到0.5 -3.0 0.30%,这些充分证明水力旋流器可以成功的脱去混在油液中的水。原文下一页开始:重 庆 理 工 大 学毕业设计(论文)任务书题目 润滑油多场联合净化装备设计(任务起止日期2013年 2 月 25 日 2013 年 6 月 13 日)机械工程学院学院机械设计制造及其自动化专业10904205班学生姓名 边少卿 学 号 10904020502指导教师 系 主 任 二级学院院长 课题内容1.装备总体方案设计及总装图绘制;2.真空净化环节结构设计;3.旋流净化环节结构设计及装配图;4.旋流-电场净化环节结构设计及装配图。课题任务要求(1)查阅参考不少于15篇相关领域的文献;(2)按计划时间完成开题报告,文献综述,外文翻译;(3)对润滑油多场联合净化装备原理进行分析;(4)拟订润滑油多场联合净化装备的设计方案; (5)对润滑油多场联合净化装备的结构进行设计并绘制相应的图纸;主要参考文献(由指导教师选定)参考文献:1 徐高洋, 陆明. 船用废润滑油的再生J. 中国资源综合利用, 2003, 12: 14-16. 2 刘先斌, 廖兰. 废润滑油再生资源产业化问题的研究J. 资源科学, 2006, 28(2):186-189. 3 李廷朝, 程素萍. 润滑油聚结脱水技术J. 液压与气动, 2003, 1:41-42. 4 谷庆宝, 王禹, 高丰等. 废润滑油再生利用的现状与面临的问题J. 中国资源综合利用, 2003, 7:11-16. 5 曲飞宇. 中国废润滑油市场状况及其利用分析J. 新材料产业,2008,3:8-9. 6 王建忠. 液压油过滤脱水的研究J. 黑龙江矿业学院学报. 2000, 10(1):15-19. 7 周开勤.高等教育出版社.机械零件手册8 孙恒,陈作模,葛文杰.高等教育出版社.机械原理。2005,12同组设计者注:1、任务书由指导教师填写;2、任务书在第七学期期末下达给学生。学生完成毕业设计(论文)工作进度计划表序号毕业设计(论文)工作任务工 作 进 度 日 程 安 排周次12345678910111213141516171819201调研、收集资料2完成开题报告3完成文献翻译、文献综述4一级旋流机构和旋流电场设计5总装配图绘制6毕业设计论文撰写(5月31日前结束全部设计,资料交指导老师)7毕业设计答辩及资料整理注:1、此表由指导教师填写;2、此表每个学生一份,作为毕业设计(论文)检查工作进度之依据;3、进度安排用“”在相应位置画出。毕业设计(论文)阶段工作情况检查表时间第 一 阶 段(14周)第 二 阶 段(512周)第 三 阶 段(1316周)内容组织纪律完 成 任 务 情 况组织纪律完 成 任 务 情 况组织纪律完 成 任 务 情 况检查情况教师签字签字 日期 签字 日期签字 日期注:1、此表由指导教师认真填写;2、“组织纪律”一栏根据学生具体执行情况如实填写;3、“完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写;4、对违纪和不能按时完成任务者,指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。重 庆 理 工 大 学毕 业 设 计(论文)开 题 报 告题 目 润滑油多场联合净化装备设计二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及自动化 班 级 109040205班 姓 名 边少卿 学 号 10904020502 指导教师 系 主 任 时 间 2013.2 1.本课题的研究目的及意义1.1概述随着世界工业的不断发展,润滑油在机械、电力、运输和化工方面等诸多领域里边的运用越来越广泛,在全民经济的发展中占有者不可取代的地位。润滑油在设备的运行过程中主要是对设备的润滑、散热等作用,是工业日常生产中的不可或缺的一种石油产品,是用量仅次于燃油的第二大石油产品,据统计,世界品均每年对润滑油的使用量高达4000万吨。众所周知,润滑油的原材料也是石油,属于不可再生资源,且其原材料也比较稀缺,只有少部分石油可以提炼为润滑油。还有就是它的加工过程费用也不较高,进而使得润滑油的整体成本就比较高。由于润滑油在运输、使用及加工的过程中又会收到雨水、潮湿等不利因素的影响,造成润滑油被水污染,破坏其使用性能,同时也会使得使用的设备受到影响,不能正常工作,使得工业经济蒙受巨大的损失。可见,对润滑油的脱水处理问题是刻不容缓的,我们必须找到合适的方法去对其进行脱水净化,这样不仅可以延长润滑油的使用寿命、恢复其该有的理化性能,而且也可以避免被润滑设备遭受混入润滑油中的水的破坏。在一定的真空度和油温条件下脱气、脱水,并用特定的过滤介质滤除机械杂质,从而使油液得到净化的设备称为真空净油机(以下简称净油机),能高效除去污油中的杂质、水分、气体及水溶性酸碱等,使净化后的油接近或达到国家规定的质量标准,恢复使用性能。1.2国内外对润滑油脱水净化方法的现状及趋势目前对润滑油脱水净化方面的研究做的不够多,没有引起研究人员的足够重视,造成这种状况主要的原因是:1)由于当只有少量水混入润滑油中的时候不会对被润滑系统的运行造成太大的影响,没有引起人们的重视;2)现在在润滑油脱水净化方面的技术还不够成熟,很多净化方面的问题不能够得到很好的解决措施,因而给研究带来了很大的不便;3)由于润滑油与水本身的物理性质影响使得二者分离这一过程比较困难。目前油与水分离采用的主要方法是真空减压加热法,当前润滑油脱水净化处理,常采用的是真空减压加热达到油水分离目的的的方法,使用滤油机 来进行润滑油脱水使其恢复使用性能,它的工作原理主要是根据水和润滑油之间挥发度攒在差异在,同时在高真空度的条件下水的沸点会大大降低的真空干燥原理,并结合精密过滤等其他技术是它能达到净油目的。真空滤油机的主要主要优势是能够充分脱去混在有野种极微量的水分,故而在对变压器油液惊醒脱水时能够达到很好的净化效果,但是由于它具有能耗高和效率低等显著缺陷使得它净化含水量较多的透平油时效果就比较差,不能使得混入透平油中的水充分去除而达到恢复透平油本身理化性能的目的。为此我们提出了使用多场来达到脱去含数量较高的润滑油中的水也就是多长联合对润滑油脱水净化。1.3本次课毕业设计的目的1)更加深入了解润滑油多场联合净化装备的工作原理。2)学习掌握先进特种装备系统的设计方法。3)提升设计复杂前沿性特种装备的能力。4)提升创新能力和理论联系实际的能力。1.4本次课毕业设计的意义1)更加深入的了解了旋流器结构设计师需要考虑的因素。2)掌握系统装备设计的方法以及在设计过程中应该注意的问题。3)锻炼了自己运用理论知识去解决实际问题的能力。2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现目标的可行性分析本课题采用多场来完成对混入水的润滑油进行脱水处理,它的整个工作过程是:多场净化包括一级旋流脱水、二级旋流与脉冲电场组合脱水、真空加热脱水等环节。在系统处于负压的作用下高含水量润滑油经过一级旋流器,可以脱去颗粒乳化液滴以及部分的固体杂质(如金属颗粒、小沙等),粗滤器进一步出去杂质在二级旋流器中融入脉冲电场,从一级旋流器流出的较小乳化液滴在电场作用下变大,在二级旋流器的作用下进一步脱水;从二级旋流器中出来的油液含水量极少,此时通过电场和旋流器很难净化了,此时油液经加热进入真空罐,在氮气的鼓吹作用下,使得油液中的水汽被吹散释放出去,同时也保护油液免受氧化,水蒸气进入冷凝器后凝结成水,此外系统还会设置内循环系统,能够使得油液得到深度净化脱水。其需要解决的任务目标为:1).油泵的工作压力,工作流量,电机功率的选择。2).一级旋流器的设计3).二级旋流器的设计实现目标的可行性分析:1).在知识储备上可行本人在大学期间系统的学习了机械工程材料、机械制造技术基础、互换性与测量技术基础、机械制造技术基础课程设计、CAD实用软件实训、机械设计课程设计、机械设计、机械工程测试技术、材料成型技术基础、机电测控接口技术、流体传动及控制、CAE实用软件实训、机械制图、机械原理等相关专业 2).在客观环境上可行图书馆提供了良好 的学习、设计环境。能够使用相关指导书、技术 手册、图册等专业书籍。网上拥有大量丰富的文献和资料,供我参考学习。 3).在自身能力上可行自己也掌握了CAD 二维制图软件 三维建模SolidWorks等软件。3.本课题的关键问题及解决问题的思路1).一级旋流机构设计由于总体设备的体积比较小,应合理安排水力旋流器的结构,使它既能既能满足初步脱水净化要求,而且还要使用最小的空间。问题解决思路:首先是要根据脱水工艺的实际需求,确定旋流器的结构型式;根据形势利用混合油液各个相关物理量的影响来确定进料口和溢出口的直径的大小,以及溢流管插入的长度来确定其最终的结构,进而合理安排最内部各个构件。2).旋流电场结构设计由于本设计中使用的电场是脉冲电场,并且电场是在第二部与旋流器产生的离心力共同作用来完成第二部的净化的,因此电场的结构要合理的设计安排。问题解决思路:首先是要根据脱水工艺的实际需求,确定旋流器的结构型式及相关的几何尺寸,最后根据脱水的实际工艺和旋流器的结构来确定电场的结构设计及集合尺寸的选择3).真空减压加热处理是真空单元的结构设计根据最终的净化需求,合理的设置真空单元,同时要合理的分配管路,达到既能合理占用空间,并且还能比较高效的对混合油也进行脱水净化。问题解决思路:根据真空泵排气速度与真空度的关系,确定真空泵的额定功率;根据真空度和混合液滴汽化的条件确定加热形式及功率;由真空管内置斜板的结构与汽化的关系选择合理的板型;合理的安排管路。4.完成本课题所需的工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法。(1)查找了大量的工具书,有机械设计、机械原理、机械设计手册、机械制造工艺与装备、机械制造技术基础、金属机械加工工艺人员手册、机械制造工艺学、机床夹具设计、水力旋流器技术与应用、机械零件手册等。(2)学校有图书馆,拥有大量丰富的文献和资料,能够使用相关指导书、技术 手册、图册等专业书籍。(3)做过一些市场调研,并了解国内润滑油净化脱水技术存在水平低、专用品少、质量参差不齐等差距。而大部分专利技术被国外垄断。现今,各种净油技术日趋成熟,如果能自主研发创新突破垄断,站在前人的基础上加以改进转换为自己的产品,将会有相当可观的前景。(4)有相关的软件,三维建模 SolidWorks 解决所提出的问题: 首先要查阅相关的资料、书籍,确定出解决问题的可行方法以及所需步骤; 然后通过论证分析校核,得出解决问题所需要的数据,再通过对比从而得到润滑油多场联合净化装备设计所需要的数据,通过验算校核确定最终的数据, 最后再总结出自己的设计方案。5、工作方案分析及进度计划熟悉机械设备, UG 和SolidWorks都有相当深入的了解以及熟练使用,对开发技术都有相当深入的了解。 进度计划: 2013年 2 月 25 日-2013 年 3月3 日: 查阅资料、 确定题目、 学习相关基础知识; 2013 年 3 月 4 日-2013 年 3 月10 日:制定设计计划,起草开题报告; 2013年 3 月 1 1日-2013年 3 月24 日:修改前期开题报告的初稿并最终完成;2013年 3月25 日-2013 年 4 月 14日:一级旋流器结构的设计;2013 年4 月 15 日-2013年 5 月 1 日:旋流电场、真空单元结构的设计;2013 年5月 2 日-2013年 5 月 15日:总体结构设计;2013 年 5 月 16 日-2013 年 5 月26日:论文定稿并由指导老师进行评阅,准备最终的毕业答辩;报告人:(手签名) 年 月 日指导教师意见(要求手写) 指导教师:(手签名) 年 月 日开题报告应根据教师下发的设计(论文)任务书,在指导教师的指导下由学生独立撰写。文献综述题 目 润滑油多场联合净化净化装备设计 学生姓名 边少卿专业班级 109040205班学 号 10904020502院 (系) 机械工程学院指导教师 完成时间 一、 前言随着世界工业的不断发展,润滑油在机械、电力、运输和化工方面等诸多领域里边的运用越来越广泛,在全民经济的发展中占有着不可取代的地位。润滑油在设备的运行过程中主要起着对设备的润滑、散热等作用,是工业日常生产中的不可或缺的一种石油产品,是用量仅次于燃油的第二大石油产品1,据统计,世界品均每年对润滑油的使用量高达4000万吨。众所周知,润滑油的原材料也是石油,属于不可再生资源,且其原材料也比较稀缺,只有少部分石油可以提炼为润滑油2。还有就是它的加工过程费用也不较高,进而使得润滑油的整体成本就比较高。由于润滑油在运输、使用及加工的过程中又会收到雨水、潮湿等不利因素的影响,造成润滑油被水污染,破坏其使用性能,同时也会使得使用的设备受到影响,不能正常工作,使得工业经济蒙受巨大的损失。可见,对润滑油的脱水处理问题是刻不容缓的,我们必须找到合适的方法去对其进行脱水净化,这样不仅可以延长润滑油的使用寿命、恢复其该有的理化性能,而且也可以避免被润滑设备遭受混入润滑油中的水的破坏。 本设计即是基于日渐成熟的真空脱水净油技术、旋流脱水净油技术以及不但发展的电场破乳脱水净油技术,针对目前车各种净油法大度使用具有缺陷的情况,结合目前科学技术对油液脱水净化领域里面最新研究技术成果,设计了一个集合上述三种净油技术并且补充各自缺陷的比较合理的多场联合净油设备。这样不但提高了设备的脱水效率、而且也使得脱水的质量得到保证,同时也减小了脱水设备的体积,充分发挥了目前几种净油技术的优势。本文主要根据目前国内外学者润滑油脱水净化技术的研究成果,借鉴他们的理论和原理,将它们运用在润滑油多长联合净化装备设计上。这些文献为本文提供了本文很大的参考价值,本文主要查阅了近几年中外有关于润滑油脱水净化方面的的书籍,论文和文献期刊。二、润滑油脱水净化原理润滑油的破乳脱水有很多,它们采用的原理主要是利用水与润滑油之间的化学性质、物理性质的差异来对混入油液中的水进行去除的,因而脱水方法又可大致分为物理方法和化学方法。化学方法主要是采用加入化学试剂达到消耗水产生其他容易从油液中除去进而达到脱水目的的方法;物理方法主要是利用润滑油和水之间物理性质的差异,利用物理中的场、加热等方法来达到脱水目的的方法。化学破乳法。化学破如法主要是化学破乳剂法,由于化学破乳剂作用的局限性以及对环境的危害比较大,同时具有不稳定性极有可能导致润滑油理化性能完全丧失致使润滑油失效,适用性不强,故而目前应用的比较少。物理破乳法。乳化液的分离机理是分散相液滴的聚集和沉降,目前使用的物理破乳法大致概括为提供外力或是能量给乳液从而使得相液滴的界面破坏而重新聚集成大液滴进而促使沉降脱落,达到脱水目的,目前常用的脱水方法及其优缺点表-1 常见的润滑油物理破乳脱水方法方 法溶解水乳化水自由水成本低成本适中成本高沉降法离心法真空法吸附法聚结法此外近几年还出现了微波法、超声波法等新型乳化油破乳方法,但目前还都处于研究阶段,没有用于实际的工业生产。三、当前润滑油脱水方法及其缺陷当前润滑油脱水净化处理,常采用的是真空减压加热达到油水分离目的的的方法,使用滤油机 来进行润滑油脱水使其恢复使用性能,它的工作原理主要是根据水和润滑油之间挥发度攒在差异在,同时在高真空度的条件下水的沸点会大大降低的真空干燥原理,并结合精密过滤等其他技术是它能达到净油目的。图1真空滤油机的主要主要优势是能够充分脱去混在有野种极微量的水分,故而在对变压器油液惊醒脱水时能够达到很好的净化效果,但是由于它具有能耗高和效率低等显著缺陷使得它净化含水量较多的透平油时效果就比较差,不能使得混入透平油中的水充分去除而达到恢复透平油本身理化性能的目的。为此我们提出了使用多场来达到脱去含数量较高的润滑油中的水也就是多长联合对润滑油脱水净化。四、目前多场净化脱水技术研究的现状1、旋流脱水由于油和水密度不同,故而当油水混合液旋转时,它们将受到不同的离心力作用,在离心力的作用下,油和水会比较彻底的分离开来,而且只需要短暂的停留时间和较小体积的设备,采用这一原理进行油水分离的主要设备是水力旋流器。旋流脱水原理:液体混合物从入口处沿切向以高速进入入口段后,产生高速旋转,由于混混合物各组分的密度不同,受到离心力的作用后,密度比较大的组分会向旋流器回转壁处移动,最后在避免附近聚集,随着旋转的进行,逐渐从出口流出旋流器;与之刚好相反的是,密度比较小的组分将向相反方向及旋流器的中心处运动,形成中心核,流入入口处,最终逐渐溢出,通过这一过程实现轻重组分的分离13。从20世纪60年代末开始,在英国南安浦东大学Martin 教授的带领下,多向流与机械分离室就开始了对水中去油旋流器的研究,经过长达15年时间的研究,发明了双锥双入口型液液旋流器。随后,Young G A B等人设计出的与双锥型具有相同的分离性能,但处理能力比单锥型旋流器高出一倍,经过几何优化设计,Conoco公司提出了K型旋流器,对于直径小于10m油滴分离性能提高更加明显。1989年以来,国内一些科研院所开始在仿制的基础上进行研究,包括影响旋流脱油性能的参数、速度场、计算机模拟等。但是,一方面由于旋流器内流场(三维不对称湍流多相流流动)的复杂性,另一方面由于国内研究起步晚、起点低,缺乏系统性的研究,旋流脱油技术还没有全面推广。近两年,国外的旋流分离器技术发展比较快。Tadeusz Kudra等人设计出的人设计研制出一种新型三相旋流分离器。用于分离固-油-水混合乳化油,系统研究了入口进料量对分离效率的影响,在节约能耗方面优势突出,取得了比较好的效果。1. Cylindrical involute 2. First tapered section 3. Second tapered section 4. Tubular barrel 5. Water collection tube 6. Feed supply ports 7. Rotatable plate 8. Power unit 9. Overflow orifice10.Separation gap 11. Annular chamber 12.Heating jacket图2三相旋流分离器O.V.Matvienko等人就乳化油中分散相的入口速度、进出口压力差及密度对旋流器分离效率的影响,通过数学模拟的方法研究了为进一步开发高效旋流脱水设备提供理论依据。Chih-Yuan Hsu等人人研究表明旋流器溢流管深度为圆柱段长度的一半时,脱水效果最佳。可见,关于旋流器现有的理论及设备研究主要围绕其结构参数及系统条件对脱水效率的影响与优化展开的,但是旋流器的结构型式的变化不大。2、脉冲电场脱水电破乳法是20世纪80年代发展起来的一种破乳方法,脉冲电场脱水是在常规电场脱水基础上发展起来的一种新型的脱水方法,它是利用电流产生高频振荡电磁场具有的位移效应、热效应和电中和作用来改变乳状液的性质,使乳状液滴在电场中被极化,产生电聚结力,以克服乳状液滴之间的排斥力作用,使液滴产生絮凝、聚结、凝并,进而使油水分离实现破乳,具有破乳速度快、结构简单及能耗低等特点。P.J. Bailes教授最先提出脉冲电场破乳理论,也是脉冲电场破乳理论研究的奠基人。他认为只有水颗粒被完全极化高压脉冲DC电场中分散相水颗粒之间才会发生聚结,且存在一个使破乳效果达到最佳状态的频率最优脉冲频率。1991年前后,Bailes在英国石油公司(BP)的资助下做了一个课题组开展了对wo型原油乳化液的高压脉冲DC电场破乳研究,他在有效容积为180200 mL的静电聚结器上进行连续流动实验,分别对含水率、工作温度、电场停留时间、破乳剂含量等因素对脱水性能的影响进行了试验分析,结果表明高压脉冲DC电场能够较好地处理含水率高达5O 的原油乳化液。为了适应更大处理量的要求,Natco集团又研制开发了多流道静电预聚结器(如图),该装置使用圆柱状同心电极,交替带电和接地,电极组件采用在导电体上带丝状缠绕绝缘层的技术。 图3多流道静电预聚结器3、 真空加热脱水真空脱水法装置是将油液在负压条件,加热到一定温度,油和水根据它们不同的沸点,通过真空蒸馏分离。真空脱水法可以去除自由水、乳化水和溶解水。目前普遍采用真空减压处理的方法进行油与水的分离处理,利用真空净油设备(原理图如图)恢复油液的使用性能 ,但因真空处理过程中水分蒸发过程的复杂性,国内外尚无非常成熟的真空脱水理论和定量的说明方法,在一定程度上影响了该领域的发展。污染油液经过粗滤器,由输油泵输送到加热器加热后,再经过精滤器进入真空室进行脱水处理。脱水净化后的油液聚集在真空室的底部,并由排油泵排出。真空室的水蒸气被真空泵抽出,经过冷凝器凝结成水,收集在贮水器中。同时,为了能使含水的油液以较大的界面面积与空气接触较长的时间,在真空室中加分散网,使喷淋下来的油液分散在分离材料的表面形成很薄的薄膜,增大油液的表面积。实验证明在不隔绝空气的条件下,将油液加热到8O 以上时,油液氧化的速度大大加快,其中的一部分添加剂也会很快分解或消耗。因此,在真空脱水过程中,要尽量降低脱水温度,提高真空度。五、结束语综上所诉,随着工业经济的不断高速发展,润滑油的需求量越来越大,润滑油的浪费问题日益严峻,石油资源日渐枯竭,因而对润滑油净化的净化也日趋重要。我们既要提高润滑油的利用效率,又要研究出更加优化的储存、运输润滑油的方法,减少它被水污染的几率,同时也要不断探究出更加优化的净化润滑油的方法,是它能够重复使用,进而延长润滑油的使用寿面,提高润滑油的使用效率这样可以跟好的为工业经济的发展提供更加持久的资源。参考文献1 徐高洋, 陆明. 船用废润滑油的再生J. 中国资源综合利用, 2003, 12: 14-16. 2 刘先斌, 廖兰. 废润滑油再生资源产业化问题的研究J. 资源科学, 2006, 28(2):186-189. 3 李廷朝, 程素萍. 润滑油聚结脱水技术J. 液压与气动, 2003, 1:41-42. 4 谷庆宝, 王禹, 高丰等. 废润滑油再生利用的现状与面临的问题J. 中国资源综合利用, 2003, 7:11-16. 5 曲飞宇. 中国废润滑油市场状况及其利用分析J. 新材料产业,2008,3:8-9. 6 王建忠. 液压油过滤脱水的研究J. 黑龙江矿业学院学报. 2000, 10(1):15-19. 7 刘先斌, 廖兰, 黄菊. 重庆市废润滑油的污染现状及改善策略的研究J. 环境科学与技术, 2007, 31(1): 44-46. 8 柳志宏. 变废为宝的新思路新型废油再生技术J. 科技创新与品牌, 2008, 12:50-51. 9 戴钧樑. 废润滑油再生M. 北京:中国石化出版社, 1999, 83-84. 10 贾玉梅,张贤明,任宏飞.真空滤油机油中水分真空蒸发初探J.重庆工商大学学报(自然科学版),2007,27(4):411-414.11 袁惠新. 旋流分离技术的现状与应用前景J.化工机械,2002,29(6):359-362.12 Thew M T,Smyth I CDevelopment and Performance of Oil Water Hydrocyclone Separators a ReviewJLondon:The Institution of Mining and Metallurgy, 1998:77-83.13 刘志军,张大为,石杰等旋液式油水分离器性能研究J石油化工设备,1998,2:2731.14 丁艺,陈家庆. 高压脉冲DC电场破乳技术研究J.北京石油化工学院学报,2010,18(2):27-34.15 吴山东,刘亚莉等. 润滑油脱水工艺及检测方法J.润滑油,2007,22(4):61-64.16 龚海峰, 宋世远, 彭烨. 乳化油液中椭球形液滴间电场力的理论计算. 化工学报, 2009, 60(7): 1719-1724. 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