高频高压脉冲电场作用下水链形成与消散行为的实验研究

为深入探究原油乳状液静电聚结破乳过程中水链形成、消散行为机理,对高频高压脉冲电场作用下水链形成与消散行为进行显微实验研究,得到乳状液中水链形成与消散的方式。实验条件下,水链的形成方式有两种:单液滴在高电场强度下,由于较大的极化力引发的水滴中段扯裂成链,水链长度大于1000μm;液滴群在高频高压脉冲电场中发生接触时,液滴界面膜发生静电击穿引发聚结成链,链长为268μm。水链消散的方式也有两种:水链自身水滴在电场作用下发生极化,当液滴间的静电应力大于液滴表面张力时即发生聚并消散,链长51μm、平均粒径8.8μm的水链聚并消散为一个粒径16μm的液滴,而链长204μm、平均粒径20μm的水链聚并成链长68μm、平均粒径33μm的水链;外界液滴与水链端部液滴接触时,液滴和水链的部分电荷发生中和,电荷分布发生变化,水滴在电场极化力作用下发生聚并,粒径26μm的外界液滴与链长37μm、平均粒径9.3μm的小水链聚并成一个粒径30μm的大液滴,而粒径35μm的外界液滴与链长259μm、平均粒径39μm的水链聚并成链长210μm、平均粒径50μm的水链。     

电脱盐条件下水滴聚并过程影响因素初探

在对国内外相关文献调研的基础上,对电脱盐条件下水滴聚并过程的影响因素进行了初步探讨.水滴在电场中的聚结方式主要有偶极聚结、振荡聚结、电泳,介电泳等;水链的形成在一定程度上有利于水滴的碰撞与聚并,而电分散则对电聚结起到了负面效果,应予以避免:高频电场和脉冲电场的聚结效果好于交流电场和直流电场,减小极板间距可以提高聚结效果,减少极板的边缘效应;乳状液中水相体积分数、界面膜、油相体积分数等均会对聚结速率产生显著影响.     

高频脉冲电场下无机盐及电场参数对水滴成链特性的影响研究

为了深入探究W/O乳状液静电聚结破乳过程中无机盐及电场参数对水滴成链特性的影响机理,分别改变无机盐浓度、种类及电场参数,对高频高压脉冲电场作用下水滴成链特性进行显微实验研究。结果表明,随NaCl浓度增加,电场作用前期,水链平均粒径先增大后减小,电场作用后期,顺序相反。电场作用前期,水链平均粒径从大到小的顺序为:Na_3PO_4、Na_2SO_4、NaNO_3、NaCl、Na_2CO_3和CaCl_2、MgCl_2、KCl、NaCl、NH_4Cl;电场作用后期,顺序相反。无机盐对水链链长的影响与其对水链平均粒径的影响相似。电场参数方面,随电场强度增加,水链链长先减小后增大,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后显著增大;随电场频率的增加,水链链长平缓减小,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后小幅减小;随占空比增大,水链链长先小幅减小后小幅增大再大幅减小,水链最大粒径和平均粒径先小幅增大后小幅下降。     

水滴间距对高压高频脉冲静电聚结特性的影响

为了深入探究W/O乳状液静电聚结过程中水滴间距对静电聚结特性的影响,本文在高压高频脉冲电场条件下,通过实验研究了水滴间距对水滴平均变形度及相互靠近速率的影响。结果表明:随着电场施加时间增加,水滴相互靠近,水滴的平均变形度随聚并时刻比的增大而增大;不同粒度条件下,随着水滴中心距比的增大,水滴的平均变形度呈现下降的趋势,水滴的相互靠近速率随之减小;在相同中心距比下,水滴相互靠近的速率随着聚并时刻比的增加而升高;随着水滴中心距比的增大,水滴聚并所需时间越长;随水滴间距的增大,不同粒径水滴所需聚并时间的差值有所增大,水滴靠近速率的差值有所降低。本研究为高效紧凑的脉冲电聚结设备研发及静电破乳机理研究提供理论基础。     

油包水乳状液电脱水中水滴变形和聚并行为研究

为了研究电脱水过程中水滴的微观变形形态,基于相场法建立电场作用下油包水乳状液中水滴聚并和变形行为的数值模型,采用王亮等的实验参数以验证该模型的准确性.结果表明:在匀强电场作用下,油包水乳状液中水滴粒径越大,油水界面张力越小,电压越大,电场作用下水滴的变形度越大,且电压对液滴变形影响最大,界面张力影响最小.在该文研究条件下,最优电压大小为14 kV,最优界面张力为0.024 mN·m-1.在非匀强电场作用下,方波作用下液滴的聚并速度最快,正弦波次之,锯齿波最差,最短聚并时间为0.14 s.此外,增大液滴聚并的稳定性需要同时考虑入口流速和电场强度作用,在入口流速在0.01～0.08 m·s-1时,电场强度需要控制在440～700 V·mm-1.     

脉冲电场强度及频率对乳化液脱水的影响

为提高油田原油脱水处理效率,保证脱水电场的稳定性,满足陆上及海上石油处理设备紧凑、高效的技术要求,开展了脉冲电场下电场强度和频率对乳化液脱水效果影响的研究;通过水滴伸缩模型的建立,分析了水滴在电场作用下的受力情况,推导得出水滴形变量与电场强度的关系式;建立水滴振动动力学模型,分析水滴振动时的受力情况,得出水滴共振时外施电场频率的表达式,从理论上给出了最佳脱水频率的选择方法.研究结果表明,乳化液脱水过程中存在最佳脱水电场强度和最佳脱水频率.随着外施电场强度增加,脱水率逐渐升高,当外施电场强度超过水滴临界破裂电场强度时,脱水率有所下降,且脱水电场不稳定;当外施电场频率使水滴达到共振时,水滴振幅最大、脱水效果最好.     

高压高频动态脉冲电场参数对水滴聚并速率的影响

在室内动态实验研究基础上,全面考察高压高频脉冲电场的场强、频率、占空比对静电聚结器出口水滴粒度分布、中位粒径以及静电聚结器平均功率的影响规律,归纳了水滴聚并速率模型。研究结果表明,在乳状液初始分布一定的情况下,一定范围内增大电场强度、电场频率和脉宽比,有助于提升水滴的静电聚并速率。电场强度超过1.87k V?cm-1后发生电分散,聚并速率降低。连续相的黏度越小,水滴在迁移聚并过程中的阻力越小,聚并速率越大。脱水电流随各电场参数的增加而增大,电流过大时,部分电场能经水链发生泄漏,水滴聚并速率有所降低。所得到的水滴聚并速率表达式反映了高压高频脉冲电场参数对水滴聚并规律的影响,为脉冲静电聚结破乳机理的深入研究奠定基础。     

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。     

高压高频脉冲电脱水机理探析

对电场作用下W/O乳化液中分散相水滴进行了受力分析,并探讨了高压高频脉冲电脱水机理。分析表明,水滴相互靠近、即将聚并时,阻力显著增加,阻力大小与水滴粒径、间距、连续相粘度以及排液系数等有关;电场强度介于临界破乳场强和临界乳化场强时,水滴发生聚并且不发生电分散;水滴在脉冲电场下的受迫振动频率与其固有频率相接近时,共振效应最为明显;脉宽比适中时,静电极化效应明显,可避免电场能泄漏、垮电场等事故的发生。     

操作参数对W/O乳状液水滴静电迁移聚并的影响

用导热油和蒸馏水配制成W/O乳状液，在高压高频脉冲电场下通过显微实验考察了含水率、乳化强度、温度等操作参数对高压高频脉冲电聚结和水滴迁移聚并的影响。结果表明，含水率低时，水滴碰撞几率和偶极聚结力的实验结果与理论分析结果相符，含水率高时脱水效果下降；乳化强度越强，水滴碰撞速率越大，偶极聚结力越小，乳化强度适中，电聚结效果越好；操作温度越高，布朗运动越强，连续相粘度越小，液膜排液阻力减小，对水滴聚结越有利。     

电场参数对高频脉冲水滴电聚结行为的影响

文章在高频高压脉冲电场条件下,研究了电场强度、电场频率、占空比等电场参数对水滴靠近过程中的变形及运动特性的影响。结果表明:在水滴靠近过程中,自开始施加电场到聚并时比为0.8时,平均变形度和靠近速率变化甚微,在此之后水滴由于偶极作用力和偶极极化变形效应的增强而发生大幅度变形和加速靠近,直至开始聚并。当E=1.071—1.813 kV/cm,f=2—6 kHz,n=12.8%—87.5%时,随电场参数的增大,水滴靠近时间呈现不同趋势的缩短,平均变形度明显加剧,靠近速率小幅增大,且后两者具有相近的变化规律,说明水滴间的极化力和本身的变形性具有一致性。本研究为高频脉冲电场下水滴电聚结和新型动态电聚结设备的优化提供理论基础。     

工艺及设备

TQ340.5-340.620122184采取电极控制电场和旋转收集器制备高取向静电纺聚已内酯微米-纳米纤维Lee Hyeongj in…;Applied Physics A:Materials Science&Processing,2009,97(3),p.559(英)高度对齐的静电纺纳米纤维的生产,使用控制电场的静电纺工艺。该技术包括一个圆柱形电极与纺丝喷嘴相连,以稳定最初的喷射,同时,电极控制电场,产生一个由旋转收集器固定的a.c(.Ac)电     

电场分布对R123沸腾换热的影响

采用6种不同电极布置方式,进行了不同电势和热流密度下的R123池沸腾换热的试验研究。通过数值分析,计算了不同电极布置下换热面上的电场强度及分布。不同的电极布置,会导致换热面上电场强度和电场均匀性两方面的变化。结合试验和电场分布的计算结果,分析了电场均匀性、电场强度、热流密度与沸腾换热效果之间的关系。结果表明,在低热流密度下,电场分布对沸腾换热影响较大;而在高热流密度下,影响较小。电水动力学（EHD）强化换热效果是电场强度和电场均匀性综合作用的结果。     

电场作用下乳状液油水相间动力学特征

随着大庆油田的不断开采和三次采油的技术不断发展,目前油井采出液逐渐呈现为高含水率、导电性强、高乳化度和高黏度的特点。而且在水包油（O/W）乳状液体系中,静电分离的研究比较少。为了实现高含油浓度水包油（O/W）型乳状液的电场破乳分水,对电絮凝技术的工作原理进行借鉴,进行静态电场破乳预分水实验。在油包水的乳状液中,油相和水相的电导率差异很大。在外加电场后,首先通过静电场可以使水滴发生极化,极化后的水滴在电场和相互吸引力的共同作用下发生碰撞聚结。这个过程包括运移聚结和偶极子聚结。在对乳状液理化特性进行量化表征以确保其稳定性的基础上,以预分水率为主要评价指标,对3∶7和2∶3两种体积比例的水包油（O/W）型乳状液静态破乳与分水特性的影响因素进行了研究。     

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。     

熔体静电纺丝中电极结构对电场和纤维的影响

采用Ansys数值模拟方法,建立了电场分析的有限元模型,研究了电极结构不同时的电场分布及其对纤维直径的影响,以及电压大小对纤维直径的影响。并进行了实验对照分析,发现电极结构包括圆板电极和圆环电极影响熔体静电纺丝的电场分布,但场强最大都出现在喷嘴处,并随接收距离的增大成不同趋势减小,但中空电极能集聚电场,稳定场强,获得更细的纤维。     

接地电极对静电纺丝制备取向纤维的影响

通过合理简化加接地平行电极后的静电纺丝装置,利用有限元模型,借助Comsol Multiphysics 3.5a的静电场模块模拟并分析了静电纺丝过程中,平行电极参数的变化对整个电场分布的影响。同时结合实际因素,探讨了如何选择接地平行电极参数才能制备良好的平行取向纤维。通过分析比较发现:在加上接地平行电极后,电场会在基板附近产生水平方向的分量,正是这一分量使得纤维可以接地平行搭接在电极上;同时当接地平行电极间距增加时,电场水平分量将不足以促使纤维平行搭接;当电极介电常数减少时,电场水平分量也会明显减少;当接地平行电极高度增加时,水平分量亦会增加,但不利于溶剂挥发。因此结合理论分析和实际因素,需选用宽度和高度适中的金属平行电极,才容易制备高质量的平行纤维。     

新型静电聚结器中水滴聚结特性研究

传统电脱水器采用裸电极,含水率较高时在高强电场作用下容易发生击穿现象,今设计了包覆绝缘层的高压电极并加工了新型静电聚结器,可有效避免击穿现象的发生。采用水/原油乳状液为实验介质,并利用显微高速摄像系统结合图像处理技术对水滴的聚结规律进行了观察和分析,探索了电场强度、流量、含水率等因素对水滴聚结特性的影响。结果表明:包覆绝缘层的高压电极可有效防止电击穿现象的发生,增加电场强度有助于油水分离,但高于临界场强后容易导致液滴破碎;含水率为10%、20%、30%时,最优电场强度不同,分别是372、320和204 kV m 1;含水率10%和30%乳化物液滴粒径增大倍数明显大于含水率20%的工况;电场作用时间影响液滴聚结效果,高强电场在低流量下具有很显著的作用;随着流量的增加电场作用降低,但高强电场在高流量下依然使液滴粒径明显增大。     

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。     

极板结构及布置方式对动态脉冲电脱水的影响

基于动态脉冲电脱水实验及数值模拟手段,全面考察了极板结构及布置方式对动态脉冲电脱水性能的影响。结果表明,在停留时间一定的前提下增加极板长度,可提高脱水器内乳状液的湍流程度,增加水滴的静电聚结几率,提高乳状液的破乳分离效果,而脱水能耗小幅增加。极板倾斜放置时,电场梯度的存在改善了分散相水滴的受力状况,促进了水滴的聚并沉降,并在一定程度上降低了大水滴的过度极化和电分散趋势,动态电脱水器的性能得到提升。实验条件下,电场方向与水滴沉降方向正交时,水滴的静电聚结几率较大,脱水效果较佳。