流速對潤滑油聚結(jié)分離脫水效率的影響

高健，張賢明，劉先斌

(重慶工商大學廢油資源化技術(shù)與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

聚結(jié)分離脫水技術(shù)利用油水兩相對聚結(jié)材料親和力的不同來進行油水分離。用于潤滑油油水分離的大多是采用經(jīng)過表面處理的玻璃纖維或者聚酯纖維作為聚結(jié)介質(zhì)，分別做成圓筒形的聚結(jié)、分離濾芯，利用聚結(jié)濾芯的親水特性、分離濾芯的親油特性，逐步將油中的小水滴聚結(jié)成大水滴，在重力作用下大型水滴沉降至容器底部，從而實現(xiàn)油水分離。聚結(jié)分離脫水方法具有分離裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、使用能耗低等優(yōu)勢而備受青睞［1-4］。

分散相水滴在潤滑油流場中的聚結(jié)機理主要為碰撞聚結(jié)，而分散相水滴在纖維濾芯上發(fā)生聚結(jié)的機理主要為潤濕聚結(jié)。聚結(jié)過程主要是碰撞聚結(jié)和潤濕聚結(jié)兩種方式的綜合運用［5］。本文討論流速對這兩種聚結(jié)的影響。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

46#汽輪機油。

JJY-30 聚結(jié)分離脫水實驗裝置;SYD-2122B 微水測試儀。

1.2 實驗方法

實驗流程見圖1。

圖1 聚結(jié)分離脫水實驗流程Fig.1 Coalescence separation dehydration test device1.進油閥;2.粗過濾器;3.油泵;4.加熱器;5.聚結(jié)分離器;6.放水閥;7.精濾器;8.出油閥

向具有加熱、攪拌功能的專用油桶中加入260 L的46 # 汽輪機油，注水，使初始含水量達到10 000 mL/L，攪拌下加熱，使油水分子混合均勻并乳化，也使油溫均勻達到60 ℃。聚結(jié)分離脫水實驗裝置與專用油桶連接成一個循環(huán)系統(tǒng)，實驗油進入油泵站后升壓，經(jīng)過加熱器補充加熱，使系統(tǒng)內(nèi)實驗油溫度始終保持在(60 ±1)℃，然后進入聚結(jié)分離室，在聚結(jié)分離室內(nèi)聚結(jié)濾芯和分離濾芯的作用下，小水滴聚結(jié)成大水滴后逐步沉降到底部，通過放水閥排出［6-8］。取樣，用微水測試儀檢測含水量。

2 結(jié)果與討論

46#汽輪機油在60 ℃時系統(tǒng)各流量條件下聚結(jié)分離時間與含水量見表1。

表1 46#汽輪機油在系統(tǒng)各流量下進行聚結(jié)分離脫水后的含水量Table 1 The water content of L-TSA46 turbine oil coalescence separation dehydration under different flow conditions coalescing separation

由表1 可知，當系統(tǒng)流量在15 ～20 L/min 時，流速對聚結(jié)分離脫水效率影響不大，流速增加時，聚結(jié)分離脫水效率會提高一些。當流速較低時，發(fā)生碰撞聚結(jié)的水滴數(shù)目小，大多未發(fā)生碰撞聚結(jié)的水滴由于直徑小，可以直接穿過聚結(jié)濾芯，未經(jīng)過聚結(jié)濾芯發(fā)生潤濕聚結(jié)。在此系統(tǒng)流量區(qū)間，潤濕聚結(jié)、碰撞聚結(jié)發(fā)生的機會少，脫水效率偏低。在系統(tǒng)流量25 L/min附近時，具有最佳的分離效果。當系統(tǒng)流量達到25 L/min，可以到達纖維濾芯完成潤濕聚結(jié)的水滴數(shù)目大，故脫水效率高。系統(tǒng)流量在25 ～35 L/min，隨著流速的增加，聚結(jié)分離脫水效率明顯下降。當流速繼續(xù)增大時，水滴在纖維濾芯的停留時間比較短，水滴在纖維濾芯上完成潤濕聚結(jié)的機會減少，但是由于流速較大，聚結(jié)濾芯內(nèi)的不規(guī)則流道增加了水滴之間以及水滴與纖維濾芯之間碰撞的機會，水滴通過碰撞使相界面發(fā)生破裂，完成聚結(jié)，這時水滴在纖維濾芯的停留時間影響較小。當系統(tǒng)流量過大達到35 L/min，大部分水滴無法完成聚結(jié)沉降過程，隨潤滑油流出聚結(jié)分離室，聚結(jié)分離脫水效率很低。

3 結(jié)論

流速是影響聚結(jié)分離脫水效率的重要因素。當流速較小時，潤濕聚結(jié)起主導作用。流速增加，依靠聚結(jié)濾芯的親水特性的水滴增加，當達到潤濕聚結(jié)的最佳工況時，聚結(jié)分離脫水效率達到最大。當流速較大時，主要依靠碰撞聚結(jié)。流速增加，依靠慣性碰撞而引起的聚結(jié)分離的水滴增加，而潤濕聚結(jié)的機會減少，聚結(jié)分離脫水效率降低。

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