双极荷电凝聚净油技术的研究
液压油作为液压设备的工作介质，在液压设备中起到动力传递、散热、润滑以及清洗元件的作用。液压油在工作过程中极易被来自系统内、外两部分的固体颗粒污染，造成油液老化、运动副磨损、阀芯卡紧以及吸油管路堵塞等一系列问题，对液压设备的正常运行造成严重危害，因此控制油液中杂质的含量具有重要意义。 滤芯过滤是控制油液污染的主要措施，为液压系统的正常工作起到良好的保障作用。但滤芯过滤主要存在过滤精度与使用寿命的天然矛盾。过滤精度的提高，必然导致使用寿命的降低。因此滤芯过滤对于小尺寸污染颗粒的控制，特别是一些小尺寸胶质软体颗粒的控制一直不能很好地解决。 本文采用双极荷电凝聚净油技术试图解决滤芯过滤存在的上述问题。即通过对油液中的不同小颗粒施加不同极性的电荷，利用荷电颗粒在电场中的凝聚作用，使颗粒尺寸长大，然后采用一般精度的滤芯就可以去除油液中的颗粒，从而有效解决滤芯过滤存在的过滤精度与使用寿命的矛盾。 为此，作者自制了含有颗粒荷电单元和颗粒凝聚单元的双极荷电凝聚净油试验台。采用Ansoft Maxwell软件对荷电单元的电极结构进行了优化。在四种电极结构中，变径螺旋电极可以在整个荷电空间提供均匀而又较高的电场，使得荷电空间内的每一个颗粒度都能有效获得电荷。通过带电颗粒在颗粒凝聚单元中的受力分析，完成凝聚单元结构设计。 作者通过试验研究了流量、颗粒浓度、电场参数等因素对颗粒凝聚效果的影响。使用自动颗粒计数器对荷电单元和凝聚单元进、出口油样中的固体颗粒进行计数，得到电压、流量以及浓度等因素对颗粒凝聚效果的影响。试验结果表明: (1)5-15um的颗粒增加率随电压的增大而增大。在12kv电压条件下，荷电单元颗粒增加率为40.05％，经过下游凝聚单元后颗粒增加率提高至56.68％，比凝聚单元单独存在提高16.63％。说明颗粒荷电单元对颗粒尺寸增长作用明显，下游凝聚单元的存在也能够进一步促进颗粒尺寸增长。 (2)5-15um的颗粒增加率随流量的增大而降低。流量在250L/h时出现拐点，此时荷电单元和凝聚单元的颗粒增加率分别为38.23％和50.49％。这是因为流速小于250L/h时，大部分的颗粒能在凝聚单元内完成聚结;当流速大于250L/h时，颗粒在凝聚单元内未完成聚结就流出凝聚单元。 (3)5-15um的颗粒增加率随浓度的增加略有提高。颗粒浓度在0mg/L、3mg/L以及5mg/L条件下荷电单元颗粒增加率分别为30.00％、36.03％以及40.05％;凝聚单元的颗粒增加率为47.03％、50.38％以及56.68％。这是因为颗粒浓度的增加相当于颗粒间距减小，带电颗粒更容易碰撞聚结，实现颗粒尺寸的增长。
液压设备;油液污染;亚微米颗粒;双极荷电凝聚净油
北京化工大学
硕士
机械工程
李方俊;左岩
2020
中文
TH117.22
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）