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（全套CAD）潤滑油多場聯合凈化裝備設計（終稿）

由于液液分離理論應用和發展的比較晚，直到上個世紀六十年代后期，英國南安大學的才開始用實驗方法來證實使用水流旋流器對油水分離的可行性。又經過大約十年的實驗和研究最終證實了使用水力旋流器進行油水分離的可行性，并發明了雙錐段雙入口的液液分離旋流器其結構如圖。后來他們設計的旋流器在澳大利亞油田的平臺上進行實驗，實驗的結果非常理想，從此，這種旋流器被慢慢投入到石油工業生產中，也就使得水力旋流器又在另個新的領域里邊得到了應用。在這個年代水力旋流器的應用范圍被空前擴大，人們對旋流器的研究也越來越成熟，對其內部的運動特征分離相的粒徑分離能力等方面進行了比較深入的研究，提出了不同的研究模型解決實際問題的理論以及計算公式，把旋流器的研究和應用推向了它的最高峰。圖水力旋流器的應用概況水力旋流器是種使用物理原理來達到分離目的的設備，是在離心力場的作用下來實現分離粒徑密度不相同且不互溶的不同相目的的高效分離設備。根據其分離的原理及特性，水力旋流器目前主要用在煤炭工業選礦工業食品加工中業污水處理造紙業化工業和石油業等領域。.水力旋流器在煤炭工業中的應用由上述旋流器發展概況可以了解到，水力旋流器最初開始就是在煤炭工業中得到應用。在當今世界，作為主要能源之的煤炭可以有發電供暖燃料和化工原料等多種用途，煤炭在我國的能源領域占據著極為重要的地位。隨著全球工業的發展，對煤炭的要求也越來越高，不論是數量還是質量，因而選煤已成為煤炭工業中提高煤炭質量的個必備環節。水力旋流器在很多選煤廠都得到了廣泛的應用。圖是三產品中介選煤的流程圖.水力旋流器在選礦工業中的應用選礦工業也是水力旋流器最初被應用到的行業之，在目前大型的選礦工廠幾乎各段磨礦中都要使用水力旋流器，以前普遍使用的螺旋分級機以基本被完全被取代。而且水力旋流器也已和球磨機配套使用形成了比較成熟的流水化作業。圖為選礦廠中水力旋流器的應用。潤滑油,聯合,凈化,裝備,設備,設計,畢業設計,全套,圖紙凈油機。它能高效除去污油中的雜質水分氣體及水溶性酸堿等，使凈化后的油接近或達到國家規定的質量標準，恢復使用性能。目前在工業上主要采用的油液脫水技術是真空加熱脫水裝備如圖和使用液液分離旋流器脫水裝備如圖這兩種方式。前者由于具有效率低和能耗高等缺陷而不能被大范圍推廣使用，只能用在含水量比較低的油液處理場合，如變壓器油液脫水處理。后者的缺陷是由于脫水凈化的質量不高而不能被使用在對脫水要求比較高的場合里。本設計是結合上述兩種技術并增加了脈沖電場技術而構思設計的潤滑油多場聯合凈化裝備。此設備可以充分利用真空加熱脫水法和旋流場脫水法兩者的優勢，同時又互補了兩者的不足，從而使得此設備能夠實現低功耗，高脫水效果的目的。圖真空濾油機圖三相分離旋流器潤滑油多場聯合凈化裝備總體設計在潤滑油多場聯合凈化設備中，級旋流器二級旋流電場和真空脫水部分起主要的作用。本章中將依次對它們常見的種類基本原理和本裝備所選擇的類型以及結構的設計進行分析。.級旋流器的設計旋流器的分類旋流器按分離介質種類可分為水利旋流器和風力旋流器兩種。它們之間主要的不同點是水力旋流器分離介質是水，而分離旋流器的分離介質是空氣，但是它們的分離原理基本相同，且結構也沒有太大的差別。由于我們本次設計過程中的目標要求是脫去混在潤滑油當中的水，所以我們在本裝備中使用的是水力旋流器，因而我們接下來也主要介紹水力旋流器。水力旋流器及其工作過程按照最初給出的水力旋流器的定義，水力旋流器是種利用流體壓力產生的旋轉運動的裝置。隨著后續對旋流器理論的不斷研究和認識，的這定義雖然不夠全面但是他卻道出了旋流器工作的本質特征它在正常工作的時候，液體由于受到壓力作用，以定的初速度由旋流器的入口處沿著旋流器內壁的切線方向進入旋流器的內腔，然后沿著內腔做高速的旋轉運動，從而使得其內部的各組分受到離心力作用。真空單元脫水原理潤滑油經過第級旋流器和第二級旋流電場并不能全部脫水，只是脫去了混入油液中粒徑較大的水滴，較小粒徑的水并不能通過旋流場和電場除去。因此本裝備還有第三級脫水處理真空加熱脫水，進行進步的脫水過程。脫水的原理是，在低于大氣壓的條件下，溶液的沸點要降低，在低于正常沸點的情況下將達到沸騰狀態。潤滑油和水兩者之間的沸點差距較大，水先在低于攝氏度的條件下實現沸騰。在沸騰的過程中小水滴會不斷地以水蒸氣的形式會發出油液在經過真空泵抽吸出正空管，最終遇到冷凝器凝結成水，最終從潤滑油中完全脫去。真空單元真空單元主要包括真空泵和真空罐兩個部分。真空罐的容積主要通過油液的單位流量來確定的，由于先開始經過兩及旋流器的脫水作用。由于第級旋流其的入口子直徑是，第二級旋流電場則是第級溢流出來的油液再次通過第二級旋流電場的作用脫水。故而可以想象到單位時間內油液的流量并不大，現在我們假設個小時通油液的流量為，由于般理論上真空罐的體積應該是單位時間內流量的倍，取真空的容積為了，假設此真空罐的的長度為，通過計算知道真空罐的內徑約為,由于真空罐的內部有網孔斜板和噴淋器等，也會占據真空罐的部分體積，所以此時我們選擇真空罐的內徑為。真空罐壁厚的選擇，由于真空罐在正常工作的過程中般受到的是外部大氣壓的作用向里的壓力罐體的這種特殊結構使得它承受向里壓力的能力遠遠大于它承受向外壓力的能力，由于用于脫水作用故而材料選擇不銹鋼。經查表知道不銹鋼的抗壓應力強度為遠大于個大氣壓，處于安全考慮我們選擇真空罐壁的厚度為,真空罐內部有帶有網孔的斜板和噴淋器。真空泵的選型真空泵主要是連續不斷地抽出真空罐內的空氣，以保證真空罐內處于低壓狀態，抽氣速率應大于進油速率。真空泵按工作原理可分為氣體輸送泵和氣體捕集泵。氣體輸送泵般有往復式真空泵旋片式真空泵定片式真空泵等氣體捕集泵包括吸附泵和低溫泵。最后部分是尾管，它主要是段比較長的圓柱形管子，直徑為,尾管的長度般和有定的比例關系，為的多少倍.在液液分離水力旋流器中，以上的結構參數除了兩個錐角的參數外，均與呈現定的比例關系，因此在設計的過程中大錐角和小錐角是首先要確定的參數。水力旋流器機構設計及參數設計液液分離水力旋流器的主要機構特點是小直徑小錐角長椎體和長筒體。通常直徑般是.，最大的為.。由于本設計的目的是除去潤滑油液中的水，選擇的直徑太小了會使得設備處理能力比較低，故而本次設計的時候要選擇直徑要比較大，這樣才能提高處理的效率。目前液液分離旋流器比較典型的各個尺寸的比例關系是等人給出的從水中脫由旋流器的結構比例，結構圖如圖所示當旋流器腔的直徑為時，給料口的直徑為.雙錐給料溢流口的直徑為底流口的直徑為.，大錐角為小錐角為.。用這種旋流器處理含油量小于的含油污水時，除油率可達到。圖型液液分離旋流管的結構示意圖.大小錐角的選擇由于本次設計的目的是從油液中除水旋流器脫水的目的是脫去潤滑油液中較大部分的水，所以我們參考設計的型旋流器這種結構，以它為基礎進行設計選擇，大錐段選擇小錐角選擇。.主體直徑確定考慮到到經典結構的比例關系以及本次設計的目的，如果選擇的比較小的話旋流器的處理效率較低，如果選擇的比較大的話旋流器的總體長度會太大，會造成空間的浪費，我們選擇值為，這樣旋流器的總長為。.尾管長度的選擇上述計算的總體長度還是達不到預定的要求，會造成空間浪費。由于液體在順著管壁做旋轉運動的過程中由于受到自身重力以及管壁摩擦等阻礙作用的影響，使得液體的沿管壁的水平速度逐漸降低，同時言管壁下方的速度逐漸增大。這樣使得液體在尾管部分停留的時間比較短，對整體油水分離的效果所起作用比較小。我們本設計中采用旋流器的目的就是為了使用旋流器脫去油液中比較大的水，而對脫水的效果沒做太多的要求，此圖三產品重介質選煤工藝流程圖.水力旋流器在食品工業中的應用旋流器在食品行業也有廣泛的應用，比如在淀粉蔗糖和乳制品等加工過程中的清洗分離濃縮精致等工藝上都使用了水力旋流器。目前，大規模淀粉生產西線基本上都是采用水力旋流器全旋流工藝過程，這樣不僅能夠提高淀粉的產出率而且同時能提高淀粉的加工效率，節約人力物力，適合大批量生產。圖是使用馬鈴薯作為淀粉原料進行淀粉加過的全旋流過程。圖馬鈴薯淀粉全旋流分離系統流程圖.水力旋流器在污水處理中的應用當今世界隨著經濟不斷的高速發展，人口不斷增長，使得環境受到污染的成都越來越嚴重，水污染的現象越來越嚴重，因而生活污水和工業污水的處理必須引起人們足夠的重視，隨著旋流器被廣泛應用，旋流分離器憑借其種高效節能的特征被應用到含油污水的處理上邊。通過多級旋流器共同作用，可以把含油污水中的油液有效的分離出去達到進化的目的。圖是旋流器在處理污水方面的應用。圖使用旋流器處理污水.水力旋流器在造紙中的應用在造紙業當中，采用機械或者化學的方法將造紙原料木材或者廢紙等支撐紙漿，然后再經過必要的凈化處理。凈化的主要原理就是利用雜質和紙漿他們之間的密度差來實現凈化的。以前常采用的方法主要是靠重力來沉降，過程雖然簡單，但是效率比較低，而且需要的空間比較大，原料的利用率不高，浪費人力。隨著水利旋流器不斷在工業中的應用，現在紙漿凈化這個必要的過程采用了水利旋流器凈化，這樣既節省時間空間，又能高效地利用紙漿。目前造紙行業已經廣泛使用水力旋流器來進行紙漿凈化，圖是造紙業中比較常用的旋流器的三種類型，圖是水力旋流器在造紙業中的應用流程。圖造紙工業中常用的前向式反向式和貫通式水力旋流器圖造紙工業中水力旋流器使用工藝流程.水力旋流器在石油業中的應用水力旋流器在石油工業中的應用比較廣泛，目前水力旋流器在石油方面的應用有原油脫氣原油除沙油水預分離原油脫水和井下油水分離等。長時間以來，油田井上工藝過程中的很多分離都是采用重力沉降，這樣既浪費時間而且還需要很大的空間以及人力資源，同時效果還不是很理想水力旋流器的分類分離原理及其發展概況應水利旋流器主要分為固液分離旋流器常規結構如圖和液液分離旋流器常規結構如圖。水利旋流器進行分離的基本原理是利用不相互溶介質之間存在的密度差而進行離心分離，使得密度小的部分介質遷移向軸心位置，密度大的那部分運動到旋流器壁的位置，最終密度小的從溢流口溢出而密度大的那部分最終沉降經排出口，排出旋流器而最終完成不同相之間的相互分離分離過程原理圖如圖。圖固液分離旋流圖液液分離旋流圖固液分離旋流器結構圖器結構圖器結構圖旋流分離技術從被提出到目前基本成熟且被廣泛使用在工業領域，共經歷了多年的時間。這項技術曾在年就已經被.提出，而且當年在美國還獲得了世界上第項水力旋流器的專利。由于各種原因使得這項專利技術只是被認可，但并沒有在工業實際當中應用或推廣。直到多年后的，才被在荷蘭座煤礦上用于煤泥水的澄清作業，至此才算是水力旋流器在工業上邊的第次使用。雖然由于當時技術以及相關方面理論欠缺等原因使得當時的水力旋流器的架構并沒有現在的這么完美，但