流速对润滑油聚结分离脱水效率的影响

高健，张贤明，刘先斌

(重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心，重庆 400067)

聚结分离脱水技术利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行油水分离。用于润滑油油水分离的大多是采用经过表面处理的玻璃纤维或者聚酯纤维作为聚结介质，分别做成圆筒形的聚结、分离滤芯，利用聚结滤芯的亲水特性、分离滤芯的亲油特性，逐步将油中的小水滴聚结成大水滴，在重力作用下大型水滴沉降至容器底部，从而实现油水分离。聚结分离脱水方法具有分离装置结构简单、制造成本低、使用能耗低等优势而备受青睐［1-4］。

分散相水滴在润滑油流场中的聚结机理主要为碰撞聚结，而分散相水滴在纤维滤芯上发生聚结的机理主要为润湿聚结。聚结过程主要是碰撞聚结和润湿聚结两种方式的综合运用［5］。本文讨论流速对这两种聚结的影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

46#汽轮机油。

JJY-30 聚结分离脱水实验装置;SYD-2122B 微水测试仪。

1.2 实验方法

实验流程见图1。

图1 聚结分离脱水实验流程Fig.1 Coalescence separation dehydration test device1.进油阀;2.粗过滤器;3.油泵;4.加热器;5.聚结分离器;6.放水阀;7.精滤器;8.出油阀

向具有加热、搅拌功能的专用油桶中加入260 L的46 # 汽轮机油，注水，使初始含水量达到10 000 mL/L，搅拌下加热，使油水分子混合均匀并乳化，也使油温均匀达到60 ℃。聚结分离脱水实验装置与专用油桶连接成一个循环系统，实验油进入油泵站后升压，经过加热器补充加热，使系统内实验油温度始终保持在(60 ±1)℃，然后进入聚结分离室，在聚结分离室内聚结滤芯和分离滤芯的作用下，小水滴聚结成大水滴后逐步沉降到底部，通过放水阀排出［6-8］。取样，用微水测试仪检测含水量。

2 结果与讨论

46#汽轮机油在60 ℃时系统各流量条件下聚结分离时间与含水量见表1。

表1 46#汽轮机油在系统各流量下进行聚结分离脱水后的含水量Table 1 The water content of L-TSA46 turbine oil coalescence separation dehydration under different flow conditions coalescing separation

由表1 可知，当系统流量在15 ～20 L/min 时，流速对聚结分离脱水效率影响不大，流速增加时，聚结分离脱水效率会提高一些。当流速较低时，发生碰撞聚结的水滴数目小，大多未发生碰撞聚结的水滴由于直径小，可以直接穿过聚结滤芯，未经过聚结滤芯发生润湿聚结。在此系统流量区间，润湿聚结、碰撞聚结发生的机会少，脱水效率偏低。在系统流量25 L/min附近时，具有最佳的分离效果。当系统流量达到25 L/min，可以到达纤维滤芯完成润湿聚结的水滴数目大，故脱水效率高。系统流量在25 ～35 L/min，随着流速的增加，聚结分离脱水效率明显下降。当流速继续增大时，水滴在纤维滤芯的停留时间比较短，水滴在纤维滤芯上完成润湿聚结的机会减少，但是由于流速较大，聚结滤芯内的不规则流道增加了水滴之间以及水滴与纤维滤芯之间碰撞的机会，水滴通过碰撞使相界面发生破裂，完成聚结，这时水滴在纤维滤芯的停留时间影响较小。当系统流量过大达到35 L/min，大部分水滴无法完成聚结沉降过程，随润滑油流出聚结分离室，聚结分离脱水效率很低。

3 结论

流速是影响聚结分离脱水效率的重要因素。当流速较小时，润湿聚结起主导作用。流速增加，依靠聚结滤芯的亲水特性的水滴增加，当达到润湿聚结的最佳工况时，聚结分离脱水效率达到最大。当流速较大时，主要依靠碰撞聚结。流速增加，依靠惯性碰撞而引起的聚结分离的水滴增加，而润湿聚结的机会减少，聚结分离脱水效率降低。

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