油气分离用聚结材料的结构与性能研究

发布时间：2020-07-07 18:07

【摘要】：油雾是由亚微米油滴组成的气溶胶,在曲轴箱通风,油润滑压缩机和各种其他工业过程中产生。为了保护环境和我们的健康,以及避免下游设备出现问题,通常使用聚结过滤材料从气流中除去这种油雾,聚结性能的好坏主要取决于过滤材料的油/气分离效率和压降。效率关系到能否满足使用要求,压降则关系到设备配备的费用,高效低阻是油/气分离用聚结材料追求的目标。本论文主要针对研制高效低阻油/气分离滤材所遇到的油/气分离性能评价、新型亲油纤维的选用、滤材结构对油/气分离性能的影响等问题展开了研究工作,制备了新型油/气分离材料,对于后续滤清器的实际应用具有重要意义。1、根据ISO12500-1国际标准设计了滤材用油/气分离实验台,该实验台可以实时测量压差,通过计数法得出油/气分离效率,并且实验台的测试结果具有可靠性,该实验台提供了滤材油/气分离性能的测试条件,解决了现有实验台无法满足滤材油/气分离性能测试的要求,弥补了国内滤材油/气分离性能测试方面的空白。2、使用高速摄像机、气溶胶发生器及自制纤维放置装置搭建了聚结观测显微放大系统,观察油性气溶胶在纤维上的形态,分析油性气溶胶捕获机制,证明了木棉纤维比玻璃棉具有更好的亲油性能,为油/气分离滤材纤维材料的选用提供重要依据。3、制备了含木棉纤维的油/气分离材料,解决了木棉纤维由于疏水性导致施胶困难的问题,目前,未曾见过木棉纤维应用于气液分离的报道,这进一步扩展了木棉纤维的应用领域。4、使用“跳跃-通道”模型对滤材压降曲线进行了分析,探究了气体含液浓度、不同透气度水平下木棉纤维含量对滤材油/气分离性能的影响。随着气体含液浓度302.7mg/m~3增大到2327.6 mg/m~3,滤材稳态压降逐渐增加,达到稳态压降的时间逐渐缩短;通道压降ΔP_(channel)逐渐增大,其形成时间逐渐增长。木棉纤维的含量对滤材稳态压降的大小及形成过程都有较大影响。本论文研究条件下,油/气分离效率在62.28%~77.78%之间波动,在两个不同透气度水平下,油/气分离性能最优的为木棉纤维含量60%的滤材。这为油/气分离材料的研制提供了参考。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317
【图文】：

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图 1-1 油/气分离滤芯的结构图tructure diagram of oil/gas sepa通过滤芯，气体首先进入聚随着气体向前流动，小液滴滴，随着液滴向前流动，聚与拖拽力合力大于纤维对油液层滑落至滤芯底部，防止的外表面排出，从而达到气底部是滤芯性能优劣的关键因的聚结材料对液体有良好的

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图 1-1 油/气分离滤芯的结构图Fig.1-1 Structure diagram of oil/gas separation filter体由内向外通过滤芯，气体首先进入聚结层，气体截并吸附，随着气体向前流动，小液滴被送入深层成一个大液滴，随着液滴向前流动，聚结过程不断自身的重力与拖拽力合力大于纤维对油滴的吸附力最里面的排液层滑落至滤芯底部，防止已聚结的液则通过滤芯的外表面排出，从而达到气液分离的目到滤芯的底部是滤芯性能优劣的关键因素。油滴只过程。优异的聚结材料对液体有良好的吸附能力[2

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扩散捕获液滴是由于布朗运动对小液滴(颗粒)的影响而发生的。这种运动可以显加液滴在非截留流线上通过纤维时撞击纤维的几率，通常情况下，这种机制只对直于 500 nm 的颗粒有效。（4）重力沉降重力沉降对于捕获小液滴来说是不太重要的捕获机制。除非所涉及的液滴较大并度较小，否则这种捕获方法不如撞击效果显著。就开发分离效率方程而言，由于重降引起的收集效率被认为是可忽略的，通常不被包括在效率方程中[24]。重力沉降的高度依赖于过滤介质的过滤方向和面流速。（5）静电吸引静电沉积也是粒子捕获机制的一个重要因素。然而，因为纤维上的电荷和颗粒通未知的，所以很难量化。在纤维或颗粒上增加基本电荷的数量通常会提高捕获效油雾过滤器中，因为过滤介质通常被气溶胶完全润湿，且大多数油是不良导体，所电效应不显著。

【参考文献】