Осаждение частиц в электрическом поле 1 Скорость

Осаждение частиц в электрическом поле 1

Скорость осаждения в гравитационном поле 2 2

Скорость движения частиц в электрическом поле o Скорость движения капель в электрическом поле в нефтепродукте определяется из равенства силы, действующей в электрическом поле на каплю, и силы сопротивления среды движению капли o Максимально возможный заряд капли: o сила, действующая на каплю в электрическом поле: o сила сопротивления среды определяется по формуле Стокса: 3

Скорость движения частиц в электрическом поле o Приравнивая силы получим формулу для скорости движения капель в электрическом поле: Скорости седиментации а, (мкм) 5 10 100 500 1000 VE/Vс 1100 55 11 5, 5 4

Критический размер капли и критическая напряженность поля o заряд поляризации: qn≡Еа 2. o сила взаимодействия, определяющая сближение и слияние капель: Fвз= qn. Е ≡ а 2 Е 2. 5

Критический размер капли и критическая напряженность поля o деформация капель в электрическом поле может привести к процессу обратному по отношению к коалесценции - разрыву капель. Это происходит, когда действие поля на поляризационные заряды превышает действие сил поверхностного натяжения, препятствующих разрыву капель. o Fразр ≡ а 2 Е 2 и Fпов ≡ σ а, где σ - коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела сред вода - нефть (σ ≈ 20· 10 -3 Н/м), из условия Fразр= Fпов следует: 6

Критический размер капли и критическая напряженность поля 7

Конструкции промышленных технологических установок для обессоливания и обезвоживания нефти и нефтепродуктов o Принципиальная технологическая схема 8

Конструкции ЭДГ 9

Электродная система 10

Характеристики горизонтальных ЭДГ Показате ль Емкость, м 3 80 100 160 190 Диаметр, м 3 3 3, 4 Длина, м 11, 6 14, 2 17, 6 21, 0 Производи тельность, кг/ч 68500 91300 114100 350700 11

Сравнительные характеристики ЭДГ Вертикаль ный Шаровой Горизонта льный Производительность, м 3/ч 25 400 200 Объем, м 3 30 600 160 Сечение, м 2 7 86 60 4, 3 7 2, 7 диаметр 3 10, 5 3, 4 длина (высота) 5 - 17, 6 0, 4 0, 7 1, 0 - 1 105 0, 37 105 Наименование величины Линейная скорость, м/ч Размеры, м: Рабочее давление, МПа Масса аппарата, кг 12

Специальные технологические приемы обезвоживания Глубокое обезвоживание изменение концентрации воды от начального значения с Wводы ≥ 0, 1 % до конечного, с Wводы ≤ 0, 05 % 13

Сверхглубокое обезвоживание o o 1. 2. изменение концентрации воды от начального значения с W ≤ 0, 05 % до конечного, с W = 0 механическая очистка с помощью фильтров имеет целый ряд недостатков: необходима регулярная регенерация или периодическая замена фильтров проходя через фильтр, топливо дополнительно электризуется 14

Сверхглубокое обезвоживание Принципиальная схема установки для сверхглубокого обезвоживания нефтепродуктов (1 – пористый диэлектрик, 2 – свободное пространство) 15

Сверхглубокое обезвоживание o Основными достоинствами этой технологии являются: o отсутствие динамического сопротивления потоку нефтепродуктов в свободном пространстве камеры; o простота управления технологическим процессом, так как интенсивность процесса зависит от значения приложенного напряжения и от вязкости нефтепродукта 16

Обезвоживание высокообводненных нефтей и аномально стойких эмульсий o Как избежать КЗ: o на электродах создать диэлектрическое покрытие; o обеспечить газовый зазор у электрода; o создать вихревое движение жидкости, которое препятствует образованию цепочек из капель; использовать определенные источники высокого напряжения, которые предотвращают возникновение коротких замыканий. 17

Использование диэлектрического покрытия δ - толщина диэлектрического покрытия, f - частота питающего напряжения, ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, Rнефти - эквивалентное сопротивление нефти 18

Применение газового зазора Схема процесса с воздушным зазором между поверхностью жидкости и электродами 19

Специальные источники высокого напряжения Форма питающего напряжения 20

Технологический расчет отстойника Исходные данные: Производительность установки по сырью, м 3/ч Плотность воды, кг/м 3 Плотность нефти, кг/м 3 Вязкость нефти динамическая, м. Па*с Вязкость воды динамическая, м. Па*с Начальная обводненность эмульсии, % масс. Конечная обводненность эмульсии, % масс. Диаметр капель, мкм 21

Расчет баланса 1. Рассчитывают плотность эмульсии по правилу аддитивности 2. Рассчитывается материальный баланс аппарата, откуда находят количества удаленной воды и обезвоженной нефти 22

Определение режима движения o Обобщенное уравнение осаждения: — коэффициент гидравлического сопротивления среды 23

Определение режима движения o Ламинарный режим 24

Определение режима движения Переходный режим 25

Определение режима движения Турбулентный режим 26

Расчет скорости осаждения o Определив критерий Рейнольдса для соответствующего режима, находим скорость осаждения o Скорость свободного осаждения мелких капель в ламинарном режиме часто рассчитывают по уравнению Адамара 27

Задача: o С учетом эффективной вязкости вывести расчет скорости по Re и сравнить с уравнением Адамара 28

Скорость стесненного осаждения o Скорость стесненного осаждения является функцией скорости свободного осаждения и концентрации суспензии, которая выражается через объемную долю сплошной фазы в суспензии o где Vс и V - объем соответственно сплошной и дисперсной фазы. o при 29

Площадь поверхности осаждения o По известному значению скорости определяем площадь поверхности осаждения o - объемный расход эмульсии o Далее рассчитываем конструктивные размеры аппарата 30

Расчет ЭДГ