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.
