(((2γ)ΛΚ3ρ))1/2α_(4μ2((117Χ ((83Κε0ε2Ε2)/γ_((2488Κε0ε 2Ε2)/ γ - (48 7 1 R2 ε 02 ε 22Ε4) / γ 2+ 1 0 00 0 ) 1/2+ 1 0 0) 2)/(400X ((20R ε 0ε 2Ε2)/ γ+24)z)-((1743R ε 0 ε 2Ε2)/γ-21Χ ( (2488R ε 0 ε 2Ε2) / γ - (487 IR2 ε 02 ε 22Ε4) / γ 2+10000) 1/2+2100) / ((400R ε 0 ε 2Ε2) / γ +480) +1)2) / (R ρ γ ) - (R ε 0 ε 2Ε2 (((83R ε 0 ε 2Ε2) / y-((2488R ε 0 ε 2Ε2) / γ - (487IR2 ε 02 ε 22Ε4) / γ 2+10000) 1/2+100) / ((100R ε 0 ε 2Ε2) / γ +20) -83/100)) / γ - ((498R ε。ε 2Ε2) / γ -6 X ((2488R ε。ε 2Ε2) / γ - (4871R2 ε。2 ε 22Ε4) / γ 2+10000) 1/2+600) / ((500R ε 0 ε 2Ε2) / γ +600))1/2) / (2 π ) ； (2)
[0032] 其中，μ :油液動力黏度；R :液滴粒徑；P :液滴密度；E :電場強度；γ :油水界面 張力；從上述得到破乳脈沖電場頻率f的公式可以看出，頻率f跟包括液滴粒徑在內(nèi)的液滴 參數(shù)直接相關(guān)。
[0033] 3、為了驗證本發(fā)明的實際效果，按如下方法進行實驗對比
[0034] 3. 1儀器和樣品
[0035] 高壓脈沖電源由天津慧達電子原件廠生產(chǎn)，電壓輸出范圍為0~20kV，頻率輸出 范圍0. 1~5000Hz，脈沖占空比10%~60%可調(diào)；Motic系列顯微鏡，具備四檔放大倍數(shù) 物鏡，帶有攝像拍照功能的數(shù)據(jù)采集裝置；實驗池規(guī)格為48mmX46mmX20mm，材料為透明 有機玻璃；純銅電極規(guī)格為48mmX20mmX2mm，電極間距為20mm ;數(shù)字示波器為美國泰克 TDS1001C-SC數(shù)字示波器，用于校正高壓脈沖電源；磁力攪拌器一臺；秒表、玻璃器皿、微量 注射器等若干。圖1為本發(fā)明實驗裝置連接圖。
[0036] 實驗油樣為雙龍70SN基礎(chǔ)油、美孚100SN和撫順150SN基礎(chǔ)油，采用大連北方分 析儀器有限公司生產(chǎn)的BF-03型運動黏度測定儀和BF-18A型密度測定儀，分別測定上述基 礎(chǔ)油在溫度（T)為20°C時的運動黏度（V)和密度（P)。運用普惠公司的JZY-180型界面 張力儀測得油-水界面張應(yīng)力（γ)。采用中西公司的WRT27-AYJ型介電常數(shù)測定儀測得相 對介電常數(shù)（ε 2)。在上述三種基礎(chǔ)油中，注入一定量的蒸餾水，加入少量span80(山梨糖 醇酐油酸酯），運用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?0min，配成含水體積百分?jǐn)?shù)Φ = 2% W/0型乳化 油，取樣放入實驗油池中，可在顯微鏡下觀察記錄油中液滴初始平均半徑（R)，各項檢測參 數(shù)見表1。
[0037] 表1 3種乳化油在20°C條件下的實驗參數(shù)
[0038]
[0039] 根據(jù)動力黏度μ = v · P的關(guān)系，得出三種基礎(chǔ)油在20°C下對應(yīng)的動力黏度分別 為 38. 3X 10 3、40· 8X 10 3、31· 9X 10 3Pa · s。
[0040] 3· 2操作參數(shù)
[0041] 三種乳化油取樣后注入實驗池，在電極板施加高壓脈沖電場，脈沖電場強度幅值 選取400kV/m，脈沖占空比為50%，施加電場的初始頻率由式⑵確定，按照R、21/3R、41/3R、 2R、161/3R、321/3R、4R、1281/3R來確定各變化頻率。實驗頻率變化轉(zhuǎn)換時間由式⑴確定，E。 取脈沖電場幅值的有效值，即￡〇=五/萬。根據(jù)表1中參數(shù)，并結(jié)合式（2)計算得到三種乳 化油實驗電場操作參數(shù)，如表2。利用式（2)在計算70SN和100SN乳化油液滴破乳頻率時， 發(fā)現(xiàn)初始狀態(tài)乳化液滴不存在共振頻率，即直流電場最有利液滴結(jié)聚，所以實驗選用了較 低的脈沖頻率（f = 0.1 Hz)替代直流電場。
[0042] 表2 3種乳化油液滴結(jié)聚實驗操作參數(shù)
[0044] 每種乳化油分別按照表2的操作條件以及恒定初始頻率條件進行高壓脈沖電場 結(jié)聚實驗，兩種條件下電場施加時間相同，利用顯微鏡隨機捕捉實驗池的若干區(qū)域，并記錄 各自液滴結(jié)聚后的平均粒徑。
[0045] 3. 3 結(jié)果
[0046] 在圖2(a)中，70SN乳化油經(jīng)充分?jǐn)嚢韬螅跏紶顟B(tài)下油中水滴粒徑很小，在變化 脈沖作用下，液滴粒徑逐步變大，如圖2 (a) - (b)，液滴結(jié)聚效果明顯。而對于圖3，展現(xiàn)的是 乳化油在恒定頻率f = 〇. IHz電場作用21s后，液滴結(jié)聚狀態(tài)的情況，盡管結(jié)聚效果也很明 顯，但從液滴結(jié)聚后粒徑大小的角度，變頻率脈沖電場結(jié)聚液滴粒徑要大于初始恒定頻率 電場結(jié)聚粒徑。于是，雙龍70SN基礎(chǔ)油、美孚100SN和撫順150SN基礎(chǔ)油三種乳化油在變 頻率和恒定頻率兩種電場條件作用下，油中液滴粒徑的變化情況如圖4。
[0047] 從圖4可以明顯看出，變頻率脈沖電場條件下油中液滴的結(jié)聚情況要比恒定初始 頻率電場條件作用效果優(yōu)越。在本方法中，關(guān)于破乳頻率和頻率轉(zhuǎn)換時間是通過計算得到 的，但在實驗中恒定不變的脈沖電場不利于液滴在油中的高效結(jié)聚，變頻率脈沖電場更加 符合液滴不斷變大對結(jié)聚頻率產(chǎn)生的影響，對液滴快速結(jié)聚變大有明顯地促進作用。
[0048] 最后說明的是，上述實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種提高脈沖電場誘導(dǎo)乳化油液滴結(jié)聚效率的方法，對乳化油施加電場強度恒定的 脈沖電場進行破乳，其特征在于：本方法脈沖電場的頻率為變頻率，每個頻率下施加脈沖電 場的時間相同，稱之為變化電場頻率的時間間隔，每一個頻率脈沖電場施加該時間后即進 入下一個頻率施加脈沖電場； 變化電場頻率的時間間隔tl按下式確定：(1) 其中，y:油液動力黏度；e2:油液相對介電常數(shù)；e。:真空介電常數(shù)；E。:電場強度有 效值；4 :水在油中的體積分?jǐn)?shù)； 不同進程下變化電場頻率的值按下式確定：其中，R:液滴粒徑；P:液滴密度；E:電場強度；丫：油水界面張力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高脈沖電場誘導(dǎo)乳化油液滴結(jié)聚效率的方法，其特征在 于：所述脈沖電場強度幅值E為400kV/m，電場強度有效值￡。= ￡7Vi，脈沖占空比為50%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高脈沖電場誘導(dǎo)乳化油液滴結(jié)聚效率的方法，對乳化油施加電場強度恒定的脈沖電場進行破乳，本方法脈沖電場的頻率為變頻率，每個頻率下施加脈沖電場的時間相同，稱之為變化電場頻率的時間間隔，每一個頻率脈沖電場施加該時間后即進入下一個頻率施加脈沖電場。本方法考慮到液滴粒徑變化對電場結(jié)聚效率產(chǎn)生的影響，適應(yīng)于液滴動態(tài)變化，可有效提高乳化油液滴結(jié)聚效率。變頻率脈沖電場更加符合液滴不斷變大對結(jié)聚頻率產(chǎn)生的影響，對液滴快速結(jié)聚變大有明顯地促進作用。
【IPC分類】B01D17/06, B01D17/04
【公開號】CN104998438
【申請?zhí)枴緾N201510305311
【發(fā)明人】龔海峰, 彭燁, 尚浩浩
【申請人】重慶理工大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月4日