油水水击谐波分离原理及应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书将水击谐波理论应用于传质分离领域来解决油水分离问题。书中综合应用水击谐波理论、传质分离技术、流体动力学以及模糊数学等方面的研究成果，探讨水击谐波油水分离的内在机理，建立典型系统水击谐波油水分离的综合数学模型，进行油水分离的综合模拟、水击谐波分离机理的研究；通过试验分析了油中水滴的微观运动特征，构建了科学合理的水击谐波作用下的高效油水分离的方法体系。

本书可作为高等学校开设有关油水污染处理、两相分离等专业的研究生教材，也可作为相关领域科技人员的参考书。

1绪论/1

1.1研究的意义1

1.2油水分离技术的国内外研究现状5

1.2.1物理油水分离法5

1.2.2化学油水分离法10

1.2.3生物油水分离法12

1.3油水动力学国内外研究现状12

1.3.1分散相液滴的变形研究13

1.3.2分散相液滴的聚集、碰撞研究13

1.3.3分散相液滴碰撞后聚结与破裂研究14

1.4油水分离装置的国内外研究现状15

1.4.1对油液施加外力进行油水分离装置15

1.4.2对油液施加场能进行油水分离装置17

1.5小结19

2水击驻波场中分散相的运动模型/20

2.1油水的基本物理参数20

2.1.1水击谐波的波速20

2.1.2油水的体积弹性模量Em22

2.2液滴在水击驻波场中运动模型的建立23

2.2.1自由振动下液滴运动模型25

2.2.2水击谐波作用下液滴运动模型26

2.3分散相液滴在水击谐波场中运动特点分析32

2.4小结36

3油水水击谐波分离机理研究/37

3.1水击谐波场的特性对油水分离的作用37

3.2水击谐波油水分离机理的研究38

3.2.1水击谐波场中分散相液滴的变形38

3.2.2水击谐波场中分散相液滴的聚集39

3.2.3水击谐波场中分散相液滴的碰撞40

3.2.4水击谐波场中分散相液滴的聚结41

3.3在水击谐波场中影响油水分离的因素41

3.4水击谐波油水分离机理分析43

4油水水击谐波分离的影响因素分析/44

4.1分散相液滴的运动分析45

4.2初始位置对液滴聚结时间的影响分析46

4.3物性参数对液滴聚结时间的影响分析47

4.3.1谐波频率对液滴聚结时间的影响分析47

4.3.2运动黏度对液滴聚结时间的影响分析48

4.3.3液滴粒径对聚结时间的影响分析48

4.4谐波场中液滴的速度影响分析49

4.4.1位置对液滴运动速度的影响分析49

4.4.2粒径对液滴速度的影响分析50

4.4.3频率对液滴速度的影响分析51

4.5油水水击谐波分离模型优化53

4.6小结54

5油液流速引起的水击谐波分析/56

5.1控制阀水击振动的**启闭规律56

5.2分段式启闭规律对水击的影响59

5.3控制阀启闭规律对系统的水击振动影响实验61

5.4小结63

6激振力形成水击谐波分析/64

6.1激振力产生水击谐波过程分析66

6.2水击谐波油水分离实验装置和方法69

6.3实验管道内水击谐波的数学模型75

6.4油液物性采集信号分析80

6.4.1激振力作用下油液压力信号的小波降噪81

6.4.212N激振力作用下油液压力信号的小波包分析87

6.4.312N激振力作用下油液压力信号的HHT分析100

6.5小结102

7水击谐波场中液滴运动特性分析/104

7.1液滴粒子图像分析方法104

7.1.1粒子平均速度106

7.1.2粒子的平均粒径106

7.1.3粒子的湍动能106

7.1.4粒子的湍流动能耗散率107

7.212N激振力作用下粒子的运动特性108

7.2.1粒子的流场分布108

7.2.2粒子的瞬态速度分布123

7.2.3粒子的平均速度133

7.2.4粒子的平均粒径134

7.2.5粒子的湍流特性135

7.310N激振力作用下粒子的运动特性136

7.3.1粒子的流场分布136

7.3.2粒子的瞬态速度分布161

7.3.3粒子的平均速度167

7.3.4粒子的平均粒径169

7.3.5粒子的湍流特性170

7.48N激振力作用下粒子的运动特性170

7.4.1粒子的流场分布170

7.4.2粒子的瞬态速度分布171

7.4.3粒子的平均速度173

7.4.4粒子的平均粒径174

7.4.5粒子的湍流特性175

7.56N激振力作用下粒子的运动特性176

7.5.1粒子的流场分布176

7.5.2粒子的瞬态速度分布177

7.5.3粒子的平均速度179

7.5.4粒子的平均粒径181

7.5.5粒子的湍流特性181

7.6小结181

8结论/183

参考文献/186

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编辑推荐

本书内容在国内尚属首创，内容系统全面，对油液污染控制和两相分离专业人员有巨大的参考作用。

书摘插图

前言

油液在使用和存放时会不可避免地受到水分的污染，极易形成油包水型乳化液，使油液的理化性能降低，造成油液的报废，会对环境产生严重的污染。因此，对油水分离处理技术的研究具有较为重要的理论意义和实际工程应用价值。目前有多种油水分离方法，可分为物理破乳法、化学破乳法以及生物破乳法。由于这些方法都存在着一定的选择性和可靠性问题，应用方面受到一定的限制。

在化工机械、石油储运以及工程机械中，水击谐波是一种有害的现象，它是由于油液流速发生急剧变化而引起系统内压强大幅度波动的现象，属于非恒定流问题。与系统的流速、压强、油液的密度和时间有关，会导致系统强烈振动、噪声和空蚀。随着科学技术的不断发展,水击谐波的分析理论也不断得到完善和进步，应用水击谐波理论解决油水分离问题就是一种尝试。

油水分离问题涉及机械学流体传动及控制领域、化工过程的传质理论以及振动学科领域的前沿，是机械学科和化工学科的综合交叉，具有较强的学科创新性、前瞻性和广阔的应用发展前景。着眼于高效清洁的油水分离技术、主动控制技术的研究，从根本上提高用油系统的可靠性，是油水分离技术支持国民经济持续高速发展的必由之路。

有鉴于此，作者在结合研究成果的基础上撰写了本书，将水击谐波理论应用于传质分离领域来解决油水分离问题。书中综合应用水击谐波理论、传质分离技术、流体动力学以及模糊数学等方面的研究成果，探讨水击谐波油水分离的内在机理，以模糊优化和遗传算法优化等技术为基础，建立典型系统水击谐波油水分离的综合数学模型，重点进行油水分离的综合模拟、水击谐波分离机理、实验验证等方法体系的研究。本书主要从水击谐波场的形成原理出发，针对油液中分散相液滴运动的特点建立运动模型，推导了分散相液滴在水击谐波场中的运动特性。同时，根据流体力学中分散相液滴的受力分析，本书对油水两相流连续方程和动量方程进行了推导，描述了在水击谐波场内的非恒定流特点，利用水击谐波的变化规律对油液中水滴运动的影响进行模型分析，深入研究了水击谐波分离的机理。本书利用水击谐波场作用下油中水滴会在波节（或波腹）处聚集的特性，搭建实验平台、编写数据采集程序以及构建图像采集系统，分析油中水滴的微观运动特征，进而提出一种科学合理的新型油水分离方法，从而实现高效的油水分离，恢复油液的使用性能，延长油液的使用寿命，进而达到循环利用的目的。本书的出版对解决我国资源与环境问题，推行可持续发展战略有着重要的影响，为相关行业提供有力的技术支持,为我国经济发展提供新的经济增长点，使我国水击谐波理论、油水分离技术等领域在国际前沿占据应有的位置做出贡献。

本书共分8章。第1章介绍了国内外的油水分离、分散相动力学以及油水分离装置研究的现状，提出一种科学合理的新型油水分离方法。

第2章主要对处于水击驻波场下的液滴进行了受力分析，并建立了液滴运动轨迹模型与液滴在驻波场中运动的速度变化模型，为分散相液滴运动的轨迹以及运动速度的仿真提供了理论依据。

第3章从油中水分的迁移、聚集、碰撞和聚结等几个方面阐述在水击驻波场中液滴在波腹（或波节）处聚集，致使液滴产生变形和碰撞，以至终聚结的分离机理。

第4章通过对液滴在谐波场中的运动规律分析、液滴初始位置、粒径、油液的运动黏度、谐波频率对液滴聚结时间的影响以及谐波频率、液滴粒径、不同位置的液滴对其运动速度的影响分析，揭示了水击谐波场油水分离的规律。

第5章对系统由于控制阀启闭产生的水击振动进行了主动控制研究，通过非线性优化得到阀的优化启闭规律，验证了控制阀启闭动作的优化能有效地降低压力峰值。

第6章对激振力产生的水击过程进行了分析，并据此构建了水击谐波油水分离实验平台，对实验条件下采集的物性信号进行了小波降噪、小波包分析和HHT分析。

第7章利用2DPIV技术对水击谐波场作用下油水分离的水滴粒子的运动特性进行了研究，从不同激振力下的粒子运动速度、粒子平均粒径、粒子湍流动能、耗散率等方面进行分析。

第8章对油水水击谐波分离的研究结果进行了总结。

本书除可作为高等学校开设有关油水处理、两相分离等课程的教学用书外，也可作为涉及油液污染控制研究的科技人员的参考资料。

本书第1～4章及第7、8章由刘阁撰写，第5、6章由陈彬撰写，全书由刘阁进行统稿和定稿。

本书所引用的参考文献，作者尽大可能注明出处，并同时向这些文献的作者致以真诚的谢意。

由于作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请各位同行与读者批评指正。

刘阁

2015年7月