旋流场及高频脉冲电场作用下乳化液分散相液滴行为研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenyemaizui
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以新型破乳技术的开发为目标,论文针对剪切旋流场及电场作用下乳化液分散相液滴的行为特点,研制了Couette双同心圆筒流场装置,以及高压直流及高频脉冲电场实验系统,展开了系统的室内外实验;同时使用静态及动念旋流场-高频脉冲电场联合破乳装置,进行了联合破乳现场实验;此外,开发了系统的图像处理软件,可全面提取液滴形态特征,为论文研究提供了有力的技术手段。  论文根据剪切旋流场中观察到的液滴三维变形特征,提出了液滴形变非仿射度和综合变形度概念;系统研究了液滴三维形变、破裂及聚并等行为;研究表明剪切流动能提高分散相液滴碰撞概率,碰撞后发生液滴聚并或者分离取决于流场剪切强度,剪切流动存在最佳破乳强度范围;同时,论文开发了有效的液滴内外压差的测量方法,实验表明液滴变彤前后内外压差变化显著,随剪切速率及液滴综合变形度单调递增;此外,论文使用FLUENT软件,模拟了剪切流场作用下的液滴的变形及破裂等行为。  论文研究了液滴在高压直流及高频脉冲电场中的变形、破裂、碰撞、聚合及运动等行为;探讨了液滴行为对电脱水工艺的影响,实验显示电场破乳存在合理电场强度范围,超过临界场强不利于碰撞液滴的聚并,甚至导致液滴破裂;同时研究表明高频脉冲电场破乳存在最佳破乳频率;通过受力分析建立了液滴形态的微分方程,数值求解显示液滴在电场力作用下受拉伸变形,由于液膜表面极化电荷分布不均导致电场力的集中分布,促使液滴发生尖端变形和破裂现象;此外,论文提出了液滴所受电场力合力的实验计测方法,研究表明液滴形态改变将显著影响其表面感应电荷分布状况。  最后,论文通过使用静态及动态联合破乳装置,对联合破乳技术进行了现场实验验证。实验显示静态破乳装置主要依靠旋流作用,联合高频脉冲电场可进一步提高脱水效果;通过改进设计,开发了动态破乳设备,大大提高了电场及离心场对待分离液的作用效果,研究表明旋流-高频脉冲电场破乳技术明显提高了乳化液的脱水效率,同时具有较高的经济性,显著优于传统破乳技术。
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