高压脉冲电场-旋流离心场联合破乳脱水装置与试验

鉴于单一物理手段难以实现乳化油的高效破乳脱水处理,提出了一种高压脉冲电场-旋流离心场联合实现乳化油的破乳脱水工艺,并利用三维建模设计了相应的双场联合破乳脱水装置。从非线性振动动力学理论的角度得到了高压脉冲电场单元的最佳工作电场参数,并运用数值的方法,确定了旋流离心场单元最佳工作参数。通过双场联合破乳脱水装置试验结果表明,高压脉冲电场-旋流离心场联合作用能对废油乳化液进行高效破乳脱水,破乳脱水效率要高于单一旋流离心场的脱水效率。     

高压脉冲电场破乳研究现状及展望

对高压脉冲电场破乳的研究现状进行了总结,包括高压脉冲电场破乳机理以及电场强度、电场频率、占空比等电场参数对高压脉冲电场破乳的影响,同时对高压脉冲电场破乳器的研究设计进行了归纳和分析,包括电极材料与形式、电破乳器结构等,在此基础上,对目前高压脉冲电场破乳研究的不足进行了分析,并对高压脉冲电场破乳研究的发展方向进行了展望。     

脉冲电场作用下液滴数值模拟研究

根据高频脉冲电场中乳状液破乳的相关研究,拟通过对液滴在脉冲电场中变形、破裂以及聚并研究,设计水滴静电聚结实验样槽,并运用comsol软件进行脉冲电场数值模拟,建立液滴在脉冲电场作用下的理论模型。通过模拟结果发现,电场的临界电场强度在350～500 k V/m之间时,液滴的拉伸接近纺锤形且达到拉伸极限,同时对电场中变形因素进行分析,形象的描述了液滴在电场中的变形,为电场破乳提供研究基础。     

高频/高压静电聚结破乳评价方法及电场频率选择研究

为满足当前所处理原油劣质化的新挑战,实现设备紧凑高效、运行节能降耗等发展目标,采用高频/高压电场进行W/O型乳化液静电聚结破乳脱水已经成为国内外的研究热点。采用自主研制开发的全数字控制高频/高压脉冲方波交流电源,基于矩形流道连续流动实验装置,采用Turbiscan Lab分散稳定性分析仪评估静电聚结破乳特性,并系统研究了电场频率和乳化液含水率对分散相水液滴聚结长大的影响。研究结果表明,W/O型模拟乳化液含水率5%时,施加电压为5.4 kV、频率为1.1 kHz的电场,分散相水液滴的平均体积粒径增大39.75倍,稳定动力学参数增加3.12倍,破乳效果非常明显;W/O型模拟乳化液的含水率不同,分散相水液滴取得最佳聚结效果所对应的电场频率也不同,工程应用中应该根据不同油田原油乳化液的实际情况进行具体评估。     

直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为

为了深入探究直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为,针对去离子水作为分散相、葵花油作为连续相的体系,分别改变电场参数（电场强度、频率、波形）和物性参数（界面张力、电导率、液滴粒径、固体颗粒）进行显微实验研究,得到了液滴-界面聚并机制及各参数的影响规律。实验结果表明,液滴-界面存在完全聚并和不完全聚并两种机制,决定因素是泵吸和颈缩过程的相互作用。电场强度增大,不完全聚并程度增大,而电场频率的作用则相反,这与电场力大小和液滴稳定程度有关。随表面活性剂浓度增大,二次液滴急剧增大,超过临界胶束浓度后,小幅减小。随电导率和SiO₂浓度增大,不完全聚并程度均先增大后减小,而随液滴粒径增大,不完全聚并程度持续增大。大部分工况下,液滴在直流稳恒电场下不完全聚并程度高于直流脉冲电场。为脉冲静电破乳机理的深入探讨及高效紧凑脉冲电脱盐脱水设备的研发奠定了理论基础。     

高压脉冲电场破乳的影响因素探讨

在高压脉冲电场中,W/O乳状液的分散相液滴产生聚结和沉降,可与连续相分离开来。采用以新型电极作为内电极的同心圆柱状破乳装置对模拟W/O乳状液进行破乳,对其影响因素电极、试验电压、破乳时间、温度等进行试验研究。试验结果表明：采用3#电极时破乳率最高;随着试验电压的提高,时间增长,温度升高,其破乳率都能提高。对各影响因素的影响机理进行了分析,同时指出了试验的不足之处。     

脉冲电场作用下水滴动态响应特性研究

通过利用comsol数值模拟软件,对脉冲电场作用下的液滴运动规律进行模拟,建立液滴在脉冲电场作用下的物理模型和乳状液界面动力学模型;研究脉冲电场中乳状液的电场强度、占空比、介电常数等参数对液滴的变形行为的影响;针对脉冲电场中乳状液的电场强度、分散相水滴的受力以及各电场参数对水滴变形的作用机理等进行深入探讨,最终得到的水滴变形速率方程,能够较为客观地反映出脉冲电场作用下水滴的变形规律,具有一定的指导意义。     

直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为

为了深入探究直流脉冲电场下液滴-界面聚并行为,针对去离子水作为分散相、葵花油作为连续相的体系,分别改变电场参数(电场强度、频率、波形)和物性参数(界面张力、电导率、液滴粒径、固体颗粒)进行显微实验研究,得到了液滴-界面聚并机制及各参数的影响规律。实验结果表明,液滴-界面存在完全聚并和不完全聚并两种机制,决定因素是泵吸和颈缩过程的相互作用。电场强度增大,不完全聚并程度增大,而电场频率的作用则相反,这与电场力大小和液滴稳定程度有关。随表面活性剂浓度增大,二次液滴急剧增大,超过临界胶束浓度后,小幅减小。随电导率和SiO_2浓度增大,不完全聚并程度均先增大后减小,而随液滴粒径增大,不完全聚并程度持续增大。大部分工况下,液滴在直流稳恒电场下不完全聚并程度高于直流脉冲电场。为脉冲静电破乳机理的深入探讨及高效紧凑脉冲电脱盐脱水设备的研发奠定了理论基础。     

流花油田老化油高频/高压脉冲交流电场破乳脱水研究

在测定老化油乳化液粘度-温度曲线、含水率反相点曲线的基础上,采用静态静电聚结破乳实验装置研究了油水反相特性对电场破乳脱水效果的影响,使用自主搭建的动态破乳脱水特性快速评价装置研究了高频/高压脉冲交流电场下电场强度和频率对老化油乳化液破乳脱水效果的影响. 结果表明,流花油田老化油反相点含水率约为40%,油水反相过程中乳化液粘度增加,电场破乳脱水难度增大;老化油乳化液含水率为30%时,最优电场强度1.25 kV/cm、电场频率2.5 kHz下破乳后的离心脱水率为97.8%,远高于工频电场下的离心脱水率(4.2%),高频/高压电场破乳比工频/高压电场破乳优势明显.     

高频脉冲电场作用下乳状液液滴动力学模型

基于乳状液中液滴在电场中的受力情况的分析，建立了W/O乳状液中液滴振荡固有频率公式，从理论角度分析和解释了高频脉冲电场对W/O乳状液的破乳机理，从力学的角度分析了最佳频率存在的理论基础，并推导出了最佳频率的计算公式。该固有频率与液滴尺寸、界面张力、黏度、温度、密度等有关。为了验证最佳频率公式的可靠性，用正辛烷乳状液进行了室内实验。实验结果表明，理论最佳频率公式的预测结果与实验测得的最佳频率结果吻合，经修正后与白油实验结果也非常接近。     

中原油田老化油回掺电破乳脱水

采用自制的矩形波高压/高频脉冲交流电源和高压/工频电源,对中原油田的老化油和原油进行了破乳脱水性能的对比实验,考察了电场频率、电压、老化油含量、含水率等对老化油破乳效果的影响. 结果表明,在一定范围内适当提高电场频率有利于老化油破乳,1500 Hz较500 Hz的脱水率平均提高10.3%,最高达35.0%;高频电场脱水效果远优于工频电场;适当提高电场强度有利于老化油破乳,4 kV较1 kV的脱水效率平均提高40.6%,最高达81.1%.     

高频电场处理水的试验研究

本文对利用高频电场处理水的防垢效果进行了试验，讨论了电场频率，强度，水中钙浓度，ｐＨ以及加热时间等因素对防垢效果的影响。根据试验结果，提出了设计参数，并对防垢机理进行了初步探讨。     

黄磷的物理法脱砷新方法探索研究

针对我省黄磷精制现状,研究一种黄磷除砷新方法。利用高压静电场对工业黄磷进行处理,结果显示:在电场的作用下能分离除去砷,经三级处理脱砷率可达90%以上,黄磷回收率在99.9%以上。简要介绍了此处理方法的原理及工艺。     

Coalescence behaviour of water droplets in water‐oil interface under pulsatile electric fields

In this research, the deformation of water droplets in sunflower oil-interface under pulsatile electric field was studied experimentally. Three types of coalescence were observed:(i) complete coalescence, (ii) incomplete coalescence and (iii) no-coalescence. The first type is desirable because of leaving no secondary droplets. The second type that produced secondary droplets which caused by necking process, due to extreme elongation of droplets (mostly small droplets), was undesirable; because the small droplets were more difficult to coalesce and remove. The no-coalescence was caused by very fast coalescence and extensive pushing of droplet into the continuous phase. In this work the process was operated with the utilization of a batch cylindrical separator with high voltage system. The lower part of the cylinder was filled with the aqueous phase and its top part was filled with sunflower oil to form an interface between the two phases. The effects of electric field strength, frequency, and waveform types were investigated. It was found that, the ramp-ac waveform was the best waveform, avoiding the production of secondary droplets and in this case the frequency also played an important role.     

海上油田电脱分离器结构设计研究

作为原油净化处理的关键步骤,电脱分离效果的好坏直接决定原油能否达到深加工或销售的要求。对电脱分离器的机理和结构进行了详细分析,并针对海上油田的特殊工况,提出了设计海上油田电脱分离器时应考虑的因素和设计方法。     

Generation of Electric and Magnetic Fields by Air, Surface, and Underground Explosions

Results of an experimental investigation of electric and magnetic fields generated by explosions of charges of a chemical high explosive in the frequency range of 0–10 kHz are presented. It is shown that the characteristics of signals of the electric and magnetic fields registered in explosions of highexplosive charges in air, on the ground surface, and in underground explosions are significantly different.     

不同电极间距下自生电场膜生物反应器中的膜污染行为分析

以自制铜纳米线（Cu-NWs）导电微滤膜为膜组件兼阴极,构建自生电场膜生物反应器（SEF-MBR）,研究不同电极间距下自生电场强度、跨膜压差（TMP）与膜污染行为的变化规律,可为MBR技术升级及进一步推广应用提供理论依据。结果表明,当电极间距从4cm减小到2cm时,自生电场强度从0.7mV/cm提高到1.2mV/cm,TMP的上升速度从0.15kPa/d降低到0.08kPa/d。缩短电极间距有利于缓解膜污染。随电极间距减小,静电斥力提高了40.5%,阴极产生的H₂O₂和·OH浓度也大大增加。电极间距对SEF-MBRs好氧活性污泥的胞外聚合物含量影响不大,但均低于对照MBR系统。共聚焦激光扫描电镜（CLSM）观察发现,与对照系统相比,导电微滤膜表面的污染层厚度减小了20.2%,膜表面污染物以微生物总细胞和β-D-glucopyranose多糖为主。缩短电极间距可提高系统自生电场强度,进而提高静电斥力及H₂O₂和·OH产生量,减缓膜污染。     

聚氨酯弹性体的电致伸缩效应

电致伸缩是指在外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变。近年来对聚氨酯电致伸缩性能的研究发现，聚氨酯弹性体综合了压电聚合物与传统的锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷片的优点，具有很好的应用前景，本文简单介绍了聚氨酯的电致伸缩效应。     

电场对液滴界面张力及动力学特征影响的研究进展

电场是改变液滴界面张力的重要因素,施加不同类型的电场对驱动微流体运动、变形、分裂及合并等行为起着至关重要的作用,该技术广泛用于微液滴操控、电子显示和原油脱水等领域,并具有潜在的应用前景。文中综述了电场作用下微液滴气-液、气-固与液-液交界面张力的变化,分析了与界面张力对微液滴运动学行为影响相关的实验现象及模拟成果;指出电场作用下气-液交界面处表面张力的变化趋势,因实验及模拟方法不同目前仍存在较大争议;探讨了直流电和交流电对电润湿过程液滴铺展的不同影响和液滴形态振荡特征;分析了直流电、交流电及电脉冲对电破乳过程中液滴运动行为的重要作用。总结了电场对液滴界面张力影响研究中存在的问题,并提出了值得进一步深入研究的可能方向。     

电场作用下动态超滤分离鲨软骨粘多糖的研究

研究了电场作用下动态超滤分离鲨软骨粘多糖的操作工艺;考察了不同电场强度下操作压力、温度、进料浓度和流速对膜通量的影响。结果表明,电场可以提高膜通量和膜截留率,强化超滤鲨软骨粘多糖的分离过程。