(((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 :油液动力黏度；R :液滴粒径；P :液滴密度；E :电场强度；γ :油水界面 张力；从上述得到破乳脉冲电场频率f的公式可以看出，频率f跟包括液滴粒径在内的液滴 参数直接相关。
[0033] 3、为了验证本发明的实际效果，按如下方法进行实验对比
[0034] 3. 1仪器和样品
[0035] 高压脉冲电源由天津慧达电子原件厂生产，电压输出范围为0~20kV，频率输出 范围0. 1~5000Hz，脉冲占空比10%~60%可调；Motic系列显微镜，具备四档放大倍数 物镜，带有摄像拍照功能的数据采集装置；实验池规格为48mmX46mmX20mm，材料为透明 有机玻璃；纯铜电极规格为48mmX20mmX2mm，电极间距为20mm ;数字示波器为美国泰克 TDS1001C-SC数字示波器，用于校正高压脉冲电源；磁力搅拌器一台；秒表、玻璃器皿、微量 注射器等若干。图1为本发明实验装置连接图。
[0036] 实验油样为双龙70SN基础油、美孚100SN和抚顺150SN基础油，采用大连北方分 析仪器有限公司生产的BF-03型运动黏度测定仪和BF-18A型密度测定仪，分别测定上述基 础油在温度（T)为20°C时的运动黏度（V)和密度（P)。运用普惠公司的JZY-180型界面 张力仪测得油-水界面张应力（γ)。采用中西公司的WRT27-AYJ型介电常数测定仪测得相 对介电常数（ε 2)。在上述三种基础油中，注入一定量的蒸馏水，加入少量span80(山梨糖 醇酐油酸酯），运用磁力搅拌器充分搅拌30min，配成含水体积百分数Φ = 2% W/0型乳化 油，取样放入实验油池中，可在显微镜下观察记录油中液滴初始平均半径（R)，各项检测参 数见表1。
[0037] 表1 3种乳化油在20°C条件下的实验参数
[0038]
[0039] 根据动力黏度μ = v · P的关系，得出三种基础油在20°C下对应的动力黏度分别 为 38. 3X 10 3、40· 8X 10 3、31· 9X 10 3Pa · s。
[0040] 3· 2操作参数
[0041] 三种乳化油取样后注入实验池，在电极板施加高压脉冲电场，脉冲电场强度幅值 选取400kV/m，脉冲占空比为50%，施加电场的初始频率由式⑵确定，按照R、21/3R、41/3R、 2R、161/3R、321/3R、4R、1281/3R来确定各变化频率。实验频率变化转换时间由式⑴确定，E。 取脉冲电场幅值的有效值，即￡〇=五/万。根据表1中参数，并结合式（2)计算得到三种乳 化油实验电场操作参数，如表2。利用式（2)在计算70SN和100SN乳化油液滴破乳频率时， 发现初始状态乳化液滴不存在共振频率，即直流电场最有利液滴结聚，所以实验选用了较 低的脉冲频率（f = 0.1 Hz)替代直流电场。
[0042] 表2 3种乳化油液滴结聚实验操作参数
[0044] 每种乳化油分别按照表2的操作条件以及恒定初始频率条件进行高压脉冲电场 结聚实验，两种条件下电场施加时间相同，利用显微镜随机捕捉实验池的若干区域，并记录 各自液滴结聚后的平均粒径。
[0045] 3. 3 结果
[0046] 在图2(a)中，70SN乳化油经充分搅拌后，初始状态下油中水滴粒径很小，在变化 脉冲作用下，液滴粒径逐步变大，如图2 (a) - (b)，液滴结聚效果明显。而对于图3，展现的是 乳化油在恒定频率f = 〇. IHz电场作用21s后，液滴结聚状态的情况，尽管结聚效果也很明 显，但从液滴结聚后粒径大小的角度，变频率脉冲电场结聚液滴粒径要大于初始恒定频率 电场结聚粒径。于是，双龙70SN基础油、美孚100SN和抚顺150SN基础油三种乳化油在变 频率和恒定频率两种电场条件作用下，油中液滴粒径的变化情况如图4。
[0047] 从图4可以明显看出，变频率脉冲电场条件下油中液滴的结聚情况要比恒定初始 频率电场条件作用效果优越。在本方法中，关于破乳频率和频率转换时间是通过计算得到 的，但在实验中恒定不变的脉冲电场不利于液滴在油中的高效结聚，变频率脉冲电场更加 符合液滴不断变大对结聚频率产生的影响，对液滴快速结聚变大有明显地促进作用。
[0048] 最后说明的是，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种提高脉冲电场诱导乳化油液滴结聚效率的方法，对乳化油施加电场强度恒定的 脉冲电场进行破乳，其特征在于：本方法脉冲电场的频率为变频率，每个频率下施加脉冲电 场的时间相同，称之为变化电场频率的时间间隔，每一个频率脉冲电场施加该时间后即进 入下一个频率施加脉冲电场； 变化电场频率的时间间隔tl按下式确定：(1) 其中，y:油液动力黏度；e2:油液相对介电常数；e。:真空介电常数；E。:电场强度有 效值；4 :水在油中的体积分数； 不同进程下变化电场频率的值按下式确定：其中，R:液滴粒径；P:液滴密度；E:电场强度；丫：油水界面张力。2. 根据权利要求1所述的提高脉冲电场诱导乳化油液滴结聚效率的方法，其特征在 于：所述脉冲电场强度幅值E为400kV/m，电场强度有效值￡。= ￡7Vi，脉冲占空比为50%。
【专利摘要】本发明公开了一种提高脉冲电场诱导乳化油液滴结聚效率的方法，对乳化油施加电场强度恒定的脉冲电场进行破乳，本方法脉冲电场的频率为变频率，每个频率下施加脉冲电场的时间相同，称之为变化电场频率的时间间隔，每一个频率脉冲电场施加该时间后即进入下一个频率施加脉冲电场。本方法考虑到液滴粒径变化对电场结聚效率产生的影响，适应于液滴动态变化，可有效提高乳化油液滴结聚效率。变频率脉冲电场更加符合液滴不断变大对结聚频率产生的影响，对液滴快速结聚变大有明显地促进作用。
【IPC分类】B01D17/06, B01D17/04
【公开号】CN104998438
【申请号】CN201510305311
【发明人】龚海峰, 彭烨, 尚浩浩
【申请人】重庆理工大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月4日