employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
employee
GRNTI 55.57 Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
The possibility of using hydrocyclone plants for cleaning used oils is considered. The dependence of the degree of purification of waste oil on insoluble impurities is determined theoretically, determined by the mass content of particles in the oil flow removed through the lower drainage hole, from the time of the particle in the hydrocyclone and the radius of the surface of zero axial velocity, which determines the separation of the oil flow and the entrainment of particles through the upper or lower discharge holes.
hydrocyclone, oil purification, forces acting on the particle, separation criterion, geometric parameters
Рациональное и экономное применение нефтепродуктов и обострившиеся проблемы охраны окружающей среды ставят задачи по вторичному использованию отработанных продуктов нефтяной промышленности. Регенерация и возвращение в оборот отработанных моторных масел – один из эффективных путей решения этой актуальной задачи.
Анализ и обсуждения результатов. Одним из важнейших этапов восстановления отработанных масел является их очистка от различного рода загрязнений (продуктов износа, термического разложения масел и др.). В настоящее время наиболее широко в виде технических средств очистки используются сепараторы и центрифуги. Однако, при высокой эффективности, они имеют ряд недостатков. Наиболее перспективным является использование для этих целей гидроциклонов.
Гидроциклон (рисунок 1) представляет собой аппарат, состоящий из цилиндрической части 1, к которой снизу примыкает широким основанием коническая часть 7, а сверху крепится промежуточная сливная камера 3 с патрубком для отвода верхнего продукта. Между цилиндрической частью и сливной камерой устанавливается диафрагма 6, а в нижней части конуса закрепляются сменные насадки 8 [1].
Процесс разделения отработанных масел на фракции в гидроциклоне может быть представлен следующим образом. На частицу, находящуюся в потоке жидкости в гидроциклоне, действуют следующие силы (рисунок 2): центробежная Рц, отбрасывающая частицу к периферии; радиальная сила Рr, возникающая от действия радиального потока жидкости и направленная к оси аппарата; сила Кориолиса Рк.
Данная сила перемещает частицу в окружном направлении относительно потока; сила сопротивления среды Рс, препятствующая осаждению частицы; сила инерции Ри, образующаяся вследствие изменения скорости осаждения [2].
Если вследствие малости частицы, принять, что она увлекается потоком во вращательное движение с угловой скоростью ω, то основная действующая на нее сила – центробежная [3]:
(1)
где mч – масса частицы, кг; ω - угловая скорость вращения, с-1; rв – радиус вращения частицы, м; ρч – плотность частицы, кг/м3; υ – линейная локальная скорость потока, м/с.
Сила инерции Ри обусловлена изменением относительной скорости частицы в потоке среды при перестройке профиля скорости частицы на входе в цилиндрическую часть гидроциклона. Поток жидкости входит в циклон с начальной скоростью υí (скорость жидкости во входном патрубке циклона); затем профиль скорости изменяется по линии 1–1 (рисунок
При переходе жидкости в искривленный канал входного патрубка, профиль скорости v изменяется (рисунок 2 линия 2–2) и ее распределение по сечению входного канала соответствует закону [4]:
υrn=const, (2)
где n – показатель свободы.
Большинство исследователей принимает n = 1 [1-5].
Скоростью сепарации частиц называют вектор
(3)
где
Вследствие изменения скорости сепарации частицы появляется дополнительная сила инерции [7]:
, (4)
где τ – время сепарации частицы, ч.
1. Glushchenko, A.A. Results of hydrocyclone tests for cleaning oils. [Rezultaty ispytaniy gidrotsiklona dlya ochistki masel]. // Izvestiya SPb GAU. - News of St.Petersburg State Agrarian University. - SPb, 2008. - № 12- P. 254-258.
2. Gluschenko A.A. Justification of hydrocyclone parameters for purification of used oils. [Obosnovanie parametrov gidrotsiklona dlya ochistki otrabotannykh masel]. // Vestnik MGAU. - The Herald of Moscow State Agrarian University. Agroinzheneriya. 2009. - №3, P. 82-85.
3. Shestov R.N. Gidrotsiklony. [Hydrocyclones]. L.: “Mashinostroenie”, 1967. - P. 80.
4. Bonet M. Razdelenie dvukh zhidkostey v gidrotsiklone. [Separation of two liquids in a hydrocyclone]. M. Bonet. - M.: VINITI, 1974. - P. 30.
5. Gutman B. M. Raschet gidrotsiklonnykh ustanovok dlya neftedobyvayuschey promyshlennosti. [Calculation of hydrocyclone installations for the oil-extracting industry]. / B.M. Gutman, V.P. Ershov, A.M. Mustafev // Baku: Azerneshr, 1983. - №3 - P. 109.
6. Izmaylova A.N. Experimental study of the work of hydrocyclones on finely dispersed suspensions. [Eksperimentalnoe issledovanie raboty gidrotsiklonov na tonkodispersnykh suspenziyakh]. / A.N. Izmaylova // - Khimicheskoe i neftyanoe mashinostroyenie. - Chemical and petroleum engineering. 1976. - №5. - P. 15-18.
7. Shestov R.N. On the air column in hydrocyclones. [O vozdushnom stolbe v gidrotsiklonakh. // Izvestiya VUZov SSSR]. // Pischevaya tekhnologiya. - Nutrition Technology. 1965. - №2 - P. 156-159.
8. Mustafev A.M., Gutman B.M. Gidrotsiklony v neftedobyvayuschey promyshlennosti. [Hydrocyclones in the oil industry]. M.: Nedra, 1981. - P. 260.
9. Boner, C.J. Gear and transmission Lubricants. London:, Press Reliz, 2001. - 98 a.p.
10. Hillard, J.C. Fuel Economiin Road Vehicles Powered by Spark Ignition Engines/ J.C. Hillard, G.S. Springer. Plenum Press New York and London, 1988. - 600 a.p.
11. Shlikhting G. Teoriya pogranichnogo sloya. [The theory of the boundary layer]. - M.: Nauka, 1974. - P. 711.
