基于高压变脉冲耦合电场的润滑油快速破乳方法与机制研究

Rapid dehydration and purification of lubricating oil is very significant to energy sources reutilization, environment protection and machine maintenance. Pulse electric field demulsifying has the advantage of high efficiency and low energy-waste, and has gained great attention in petroleum dehydration. By being studied, it is found that dynamic increasment of drop of W/O emulsion oil, in pulse electric field, has changed the optimal condition of demulsion and confined pulse electric field appled in rapid dehydration of lubricating oil. So, the research team gives the advice that lubricating oil is demulsified rapidly by applying high various pulse couping electric field. The idea is that it is eliminated that droplet diameter's increasment has effect on optimal demulsification condition by operating many groups of various high pulse electric field, coupling neighbor electric field and matching parameters of each group of electric field in order to lubricating oil being demulsified rapidly. So far, report about coupling electric field demulsifying has not existed, and mechanism of rapid demulsion has not been clear. In this research, nonlinear vibration of drop in oil, under pulse electric field, will be as the research base point, parameters matching arithmetic of optimal demulsifying condition will be obtained by the relation of filed parameters and drop resonance, and then studying the effect of coupling field to time of drop's effective coalescence and range of drop's diameter distribution and mechanism of demulsion will be explained, at last gaining the coupling relation of rapid demulsion electric field. The purpose of research is that establishing an academic and technologic base to develop new method and machine of lubricating oil rapid dehydration.

润滑油快速脱水在资源循环利用、环境保护及设备维护中起重要作用。脉冲电场破乳法具有高效、节能等优点，在原油脱水领域倍受关注。研究发现，W/O型乳化油液滴在电场中的动态增大，改变了电场最佳破乳条件，制约了脉冲电场在润滑油快速脱水中的推广应用。鉴于此，我们提出运用高压变脉冲耦合电场实现润滑油快速脱水，基本设想是：依次施加多组不同脉冲电场，耦合相邻电场，匹配电场参数，消除由液滴增大给电场最佳破乳条件带来的影响，实现油液快速破乳。迄今，关于耦合电场快速破乳研究还未见报道，作用机制尚不清楚。本项目拟以乳化液滴在脉冲电场中的非线性振动为研究基点，利用电场参数与液滴稳态共振的关系，得到最佳破乳电场参数的匹配算法，继而研究耦合电场对液滴有效结聚时间及粒径分布的影响，明确快速破乳机制，得出快速破乳高压变脉冲电场的耦合关系。本研究旨在建立一种油液快速脱水新方法，为研制新型高效的润滑油脱水装置奠定理论和技术基础。

润滑油广泛应用于机械、电力、运输及化工等领域，在国民经济发展中占有重要地位。润滑油脱水净化对确保设备安全、延长油液使用寿命及回收再利用具有重要意义。针对传统的无法高效实现乳化润滑油破乳脱水以及常规电场脱水工艺存在局限性，提出运用高压变脉冲耦合电场实现乳化润滑油的快速破乳。.围绕液滴在脉冲电场中的非线性振动动力学特性，脉冲电场参数对油中液滴最佳破乳条件的影响，脉冲电场破乳最佳条件下脉冲电压、频率及占空比的匹配关系，以及快速破乳条件下变脉冲电场的耦合特性等四大部分内容开展研究。.通过研究，建立了液滴振动模型，求解了液滴振幅一次近似解析解，完成了油中液滴非线性振动幅频特性的研究，研究了脉冲频率对液滴共振的影响，研究了脉冲电压对液滴共振的影响；建立了液滴稳态变形模型，得出了液滴最大变形临界条件，形成了最佳破乳电场参数的匹配方法；研究了液滴粒径在最佳破乳电场条件下的对液滴有效结聚时间以及作用后液滴粒径分布的影响，研究了组与组脉冲之间电场参数的耦合关系以及前一组脉冲作用后液滴粒径对下一组脉冲电场参数的影响，研究了匹配耦合变脉冲电场对乳化油液破乳的效果及影响。.最终，课题组通过研究证实了变脉冲电场在有效的耦合条件下可实现润滑油的快速高效破乳；得到了最佳破乳条件下脉冲电压、频率的匹配算法；得到了润滑油快速破乳条件下高压变脉冲电场的耦合关系。课题组围绕研究成果，在国内外期刊上发表论文8篇，被SCI收录3篇 、EI收录6篇；申请专利4项，专利授权3项，出版学术专著1部；参加国际会议2次；指导培养硕士研究生2名。按照课题任务书要求，课题组已圆满完成了研究计划任务。.本研究提出运用高压变脉冲耦合电场实现乳化油破乳的新方法，相应的研究成果对丰富脉冲电场破乳理论以及建立快速高效的润滑油脱水新方法具有较好的现实意义。