超重力旋流凈油裝置的研究
通過對當前液壓油液凈化分離技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，考慮到旋流分離技術和超重力技術無可比擬的技術優(yōu)勢，鑒于目前對油液凈化要求越來越高、亟待發(fā)明一種能融合先進分離技術高效濾除液壓油液中的固體顆粒和水相污染物的凈油設備的事實，可以考慮采用以離心分離為基礎，同時結合旋流分離技術，聚結分離技術和超重力技術的新型過濾技術。目前還沒有應用這種綜合技術凈化油液的相關報道，將超重力技術運用于提高液壓油液清潔度水平和工作可靠性，將是對超重力技術應用領域的進一步拓展，同時在此方向上進行探索還能夠滿足液壓系統(tǒng)污染控制方面的急需。這種新型設備的研制一經(jīng)成功，還可以將其運用到其他領域的微細顆粒的固-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理進行相間分離; 超重力技術的實質也是利用強大的離心力，極大促進相間傳遞速率，同時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) 國內外眾多機構對旋流分離器的內部流場和動態(tài)模型以及超重力床內部的傳質過程和分離過程進行了分析研究，因此可以借鑒已有成果對該設備內部流場特性進行模擬仿真，為將污染物顆粒從液壓油中分離出來提供理論基礎;
( 3) 目前已有旋流分離器與超重力機應用于工業(yè)生產或工業(yè)處理的實際樣例，因此可以通過研究旋流器和超重力旋轉床幾何參數(shù)對分離效率的影響，為超重力旋流凈油裝置的結構設計和參數(shù)優(yōu)化提供理論指導，使兩者有機結合來處理污染油液，實現(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)研制是切實可行的.
此裝置的分離過程為: 切向進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接槽; 初步凈化的油液( 形成旋流的中心核) 沿轉軸向上進入旋轉床內部空間，并隨旋轉填料床在電機的帶動下高速旋轉。填料的作用是使流體相對速度增大，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的液霧。在超重力作用下，當含液霧的液滴通過高速旋轉的、彎曲狹窄且多變的、充滿著極薄的液霧和細小液滴的填料層中的空隙時，液滴和液霧的慣性沉降能力增強，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現(xiàn)不同密度介質的分離。這樣凈化后的油液沿旋轉床外部空間向上流動，經(jīng)出口排出; 水分和其他雜質由殼體底部的旋風接槽排出。
下一步的工作重點是對旋流器和超重力旋轉床進行流體動力學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污染物遷移特征的基礎上，構建旋流器和超重力旋轉床內污染物多相流運動模型和污染物遷移動力學模型; 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)。運用 fluent對旋流器和超重力旋轉床內的油液流動進行數(shù)值模擬，并對污染物粒群進行流場分析，總結出旋流器和超重力旋轉床內部流體流動的基本規(guī)律，確定旋流器和超重力旋轉床關鍵尺寸。
超重力技術與旋流分離技術相結合來解決液壓系統(tǒng)的污染控制問題，國內外還沒有這方面的研究報道，此項技術一旦研制成功將是學術上的一次創(chuàng)新，因此值得深入探索研究。這項新型凈油技術的研究對于降低液壓系統(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，同時也可以進一步滿足我國國民經(jīng)濟各部門甚至軍事部門對液壓系統(tǒng)可靠運行的迫切要求。
