超重力旋流凈油裝置的研究
通過對(duì)當(dāng)前液壓油液凈化分離技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，考慮到旋流分離技術(shù)和超重力技術(shù)無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，鑒于目前對(duì)油液凈化要求越來越高、亟待發(fā)明一種能融合先進(jìn)分離技術(shù)高效濾除液壓油液中的固體顆粒和水相污染物的凈油設(shè)備的事實(shí)，可以考慮采用以離心分離為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合旋流分離技術(shù)，聚結(jié)分離技術(shù)和超重力技術(shù)的新型過濾技術(shù)。目前還沒有應(yīng)用這種綜合技術(shù)凈化油液的相關(guān)報(bào)道，將超重力技術(shù)運(yùn)用于提高液壓油液清潔度水平和工作可靠性，將是對(duì)超重力技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，同時(shí)在此方向上進(jìn)行探索還能夠滿足液壓系統(tǒng)污染控制方面的急需。這種新型設(shè)備的研制一經(jīng)成功，還可以將其運(yùn)用到其他領(lǐng)域的微細(xì)顆粒的固-液分離和油水分離的液-液問題。
此方案的可行之處在于:
( 1) 液壓系統(tǒng)污染油液的相間屬性與旋流分離器分離的固-液或液-液兩相類似，因此可以利用旋流器的分離機(jī)理進(jìn)行相間分離; 超重力技術(shù)的實(shí)質(zhì)也是利用強(qiáng)大的離心力，極大促進(jìn)相間傳遞速率，同時(shí)通過合理布置填料可以使輕重相迅速分離、聚積，從而排除水相、氣相等污染物;
( 2) 國內(nèi)外眾多機(jī)構(gòu)對(duì)旋流分離器的內(nèi)部流場(chǎng)和動(dòng)態(tài)模型以及超重力床內(nèi)部的傳質(zhì)過程和分離過程進(jìn)行了分析研究，因此可以借鑒已有成果對(duì)該設(shè)備內(nèi)部流場(chǎng)特性進(jìn)行模擬仿真，為將污染物顆粒從液壓油中分離出來提供理論基礎(chǔ);
( 3) 目前已有旋流分離器與超重力機(jī)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)或工業(yè)處理的實(shí)際樣例，因此可以通過研究旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床幾何參數(shù)對(duì)分離效率的影響，為超重力旋流凈油裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化提供理論指導(dǎo)，使兩者有機(jī)結(jié)合來處理污染油液，實(shí)現(xiàn)液壓油液的在線高精高效過濾。經(jīng)過以上理論分析，超重力旋流凈油裝置的開發(fā)研制是切實(shí)可行的.
此裝置的分離過程為: 切向進(jìn)入的油液首先流入旋流段，污染物顆粒群中的較大直徑顆粒經(jīng)過離心沉降和重力沉降，最先被捕獲而落入底部的旋風(fēng)接槽; 初步凈化的油液( 形成旋流的中心核) 沿轉(zhuǎn)軸向上進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部空間，并隨旋轉(zhuǎn)填料床在電機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。填料的作用是使流體相對(duì)速度增大，巨大的剪切力克服表面張力，增加了相間的接觸面積，將液體撕裂成微米級(jí)的液霧。在超重力作用下，當(dāng)含液霧的液滴通過高速旋轉(zhuǎn)的、彎曲狹窄且多變的、充滿著極薄的液霧和細(xì)小液滴的填料層中的空隙時(shí)，液滴和液霧的慣性沉降能力增強(qiáng)，與液體、填料都形成了急速的碰撞接觸，使得液滴和液霧有效凝并。通過合理地布置填料，內(nèi)圈采用疏水性材料，外圈使用親水性材料，在離心力的作用下實(shí)現(xiàn)不同密度介質(zhì)的分離。這樣凈化后的油液沿旋轉(zhuǎn)床外部空間向上流動(dòng)，經(jīng)出口排出; 水分和其他雜質(zhì)由殼體底部的旋風(fēng)接槽排出。
下一步的工作重點(diǎn)是對(duì)旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析和污染物粒群遷移特征分析。在深入研究旋流器和超重力場(chǎng)污染物遷移特征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)污染物多相流運(yùn)動(dòng)模型和污染物遷移動(dòng)力學(xué)模型; 根據(jù)油液與污染物的分散體積力，研究影響分離效率的主要參數(shù)。運(yùn)用 fluent對(duì)旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的油液流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)污染物粒群進(jìn)行流場(chǎng)分析，總結(jié)出旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部流體流動(dòng)的基本規(guī)律，確定旋流器和超重力旋轉(zhuǎn)床關(guān)鍵尺寸。
超重力技術(shù)與旋流分離技術(shù)相結(jié)合來解決液壓系統(tǒng)的污染控制問題，國內(nèi)外還沒有這方面的研究報(bào)道，此項(xiàng)技術(shù)一旦研制成功將是學(xué)術(shù)上的一次創(chuàng)新，因此值得深入探索研究。這項(xiàng)新型凈油技術(shù)的研究對(duì)于降低液壓系統(tǒng)因油液污染而出現(xiàn)的故障、提高液壓系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的意義，同時(shí)也可以進(jìn)一步滿足我國國民經(jīng)濟(jì)各部門甚至軍事部門對(duì)液壓系統(tǒng)可靠運(yùn)行的迫切要求。
