流速對潤滑油聚結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與裝備教育部工程研究中心，重慶 400067)

聚結分離脫水技術利用油水兩相對聚結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過表面處理的玻璃纖維或者聚酯纖維作為聚結介質，分別做成圓筒形的聚結、分離濾芯，利用聚結濾芯的親水特性、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，從而實現油水分離。聚結分離脫水方法具有分離裝置結構簡單、制造成本低、使用能耗低等優勢而備受青睞［1-4］。

分散相水滴在潤滑油流場中的聚結機理主要為碰撞聚結，而分散相水滴在纖維濾芯上發生聚結的機理主要為潤濕聚結。聚結過程主要是碰撞聚結和潤濕聚結兩種方式的綜合運用［5］。本文討論流速對這兩種聚結的影響。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

46#汽輪機油。

JJY-30 聚結分離脫水實驗裝置;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 ℃。聚結分離脫水實驗裝置與專用油桶連接成一個循環系統，實驗油進入油泵站后升壓，經過加熱器補充加熱，使系統內實驗油溫度始終保持在(60 ±1)℃，然后進入聚結分離室，在聚結分離室內聚結濾芯和分離濾芯的作用下，小水滴聚結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 結果與討論

46#汽輪機油在60 ℃時系統各流量條件下聚結分離時間與含水量見表1。

表1 46#汽輪機油在系統各流量下進行聚結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，當系統流量在15 ～20 L/min 時，流速對聚結分離脫水效率影響不大，流速增加時，聚結分離脫水效率會提高一些。當流速較低時，發生碰撞聚結的水滴數目小，大多未發生碰撞聚結的水滴由于直徑小，可以直接穿過聚結濾芯，未經過聚結濾芯發生潤濕聚結。在此系統流量區間，潤濕聚結、碰撞聚結發生的機會少，脫水效率偏低。在系統流量25 L/min附近時，具有最佳的分離效果。當系統流量達到25 L/min，可以到達纖維濾芯完成潤濕聚結的水滴數目大，故脫水效率高。系統流量在25 ～35 L/min，隨著流速的增加，聚結分離脫水效率明顯下降。當流速繼續增大時，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的機會減少，但是由于流速較大，聚結濾芯內的不規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生破裂，完成聚結，這時水滴在纖維濾芯的停留時間影響較小。當系統流量過大達到35 L/min，大部分水滴無法完成聚結沉降過程，隨潤滑油流出聚結分離室，聚結分離脫水效率很低。

3 結論

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

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