基于差速离心法的油水分离处理装置设计说明书

作品内容简介

通过实验设计了一套差速离心法的油水分离处理装置，该装置用于将污染的油水分离并进行回收加工再利用。随着社会的迅猛发展，人类生产力的不断提高，人类对于能源的需求越来越大，便开始进行大规模的采集石油，进出口贸易石油，随之而来的问题也逐一显露出来，其中海上石油泄漏便是最为严重的问题之一。石油及其产品在开采，炼制，贮存，运输和使用过程中都会海洋环境造成污染，保守估计世界由各种途径如海的石油每年约有600余万吨，同时泄漏的石油会对海洋的环境以及海洋内的生物造成极大的伤害。差速离心法是该机器人的核心技术，利用离心力将不同密度的液体分离出来的原理将原油和海水进行分离，石油经过处理回收利用，海水经过生物降解剂的处理达到标准后排入大海中，极大程度上减少原油对于海洋的污染。采用新型的亲水疏油材料进行初次过滤，在装置内部工业轴承和工业电机，其中进液管不同以往采用了新的结构进行创新。该装置以太阳能为电源采用电机驱动，极大程度上的减少了环境污染并合理地利用了资源。

1 研制背景及意义

随着社会的迅猛发展，人类生产力的不断提高，人类对于能源的需求越来越大，便开始进行大规模的采集石油，进出口贸易石油，随之而来的问题也逐一显露出来，其中海上石油泄漏便是最为严重的问题之一。石油及其产品在开采，炼制，贮存，运输和使用过程中都会海洋环境造成污染，保守估计世界由各种途径如海的石油每年约有600余万吨

2 设计方案

采用差速离心法利用离心力将不同密度的液体分离出来的原理将原油和海水进行分离，石油经过处理回收利用，海水经过生物降解剂的处理达到标准后排入大海中，极大程度上减少原油对于海洋的污染。采用新型的亲水疏油材料进行初次过滤，在装置内部工业轴承和工业电机，其中进液管不同以往采用了新的结构进行创新。该装置以太阳能为电源采用电机驱动，极大程度上的减少了环境污染并合理地利用了资源。

2.1 电器控制
采用ZYT系列直流永磁电机,其主要参数如下：
（1）功率：20W~1200W
（2）电压：24V、110V、220V
（3）扭矩：0.050mN.m~3822mN.m
（4）转速：1500r/min 3000r/min 6000r/min(55、70)
（5）安装方式：A1 底脚安装 A3 法兰安装
（6）机座外径为(mm)：55、70、90、110、130
2.2 机械部分

（1）如图为本小组的油水分离装置，装置通过工业电机、齿轮形成动力传动链，通过工业轴承使得分离装置产生高速转动，以此达到差速离心的目的，这也是该装置的技术关键。其次，装置中采用了亲水疏油材料，并用此材料搭建为板材，和顶盖底盖配合。

（2）重要的是，为防止激流对油水分离引起过大的误差，和抽水管连接的进液管采用了上透下封的结构，再配合安全罩，并使用了下坡式圆角工艺，使得缓慢的水流顺利流下，激流沿安全罩流下，是装置的创新点，最后，装置使用了太阳能循环供电的方式，对节能减排有重大意义。

（3）如图为本装置有限元分析的力学模型。

3 工作原理及性能分析

差速离心法：采用逐渐增加离心速度或低速和高速交替进行离心，使沉降速度不同的颗粒在不同的分离速度及不同的离心时间下分批分离的方法，称为差速离心法。当以一定离心力在一定的离心时间内进行离心时，在离心管底部就会得到最大和最重颗粒的沉淀，分出的上清液在加上转速下再进行离心，又得到第二部分较大、较重颗粒的“沉淀”及含小和轻颗粒“上清液”，如此，多次离心处理，即能把液体中的不同颗粒较好分开。这时所得沉淀是不纯的，需经再悬浮和再离心，才能得到较纯颗粒。

4创新点及应用

（1）外接太阳能硅电池板，节省能源保护环境，起到节能减排的效果。

（2）该装置内部采用了亲水疏油材料版进行第一步的油水分离，以便于之后的离心操作。

（3）该装置基于差速离心的原理，通过进液管使污染海水吸流入，进入装置内部通过亲水疏油板和差速离心机的作用使海水和原油分开，主要是由于在湍流条件下流动，经过阀门、孔板等节流装置，通过离心泵等输送装置，油滴受到剪切力的作用，分散开。将原油和海水分离后分别流入两个腔室中，原油进行回收再利用海水则经过生物降解剂处理达到排放标准排出。该方法不仅操作简便成本低而且还能够在极大程度上减少水体污染尽可能的减少伤害，，相比与市面的油水分离装置，我们将材料特点和差速离心的物理作用的相结合显得更有优势。

（4）该智能机器人安装简便，既可以在陆地上固定使用也可以在海平面上固定在双船体船内使用。用双船体的结构做载体是因为较比于单船体具有航速快的优点，并且主要的船体没有接触到水，两边的片体又比较细长在航行时受到水流阻力减小航速提升，而且当满载排水量时航速损失并不明显，同其他产品相比，我们的装置更灵活，而且速度更有优势。

（5）装置内部采用了工业电机和工业轴承，传动功率更胜一筹。

（6）其中进液管的结构较比于传统的进液管采用了结构创新，该创新可以防止进液管中因进液速度过快产生飞溅使得分离不纯净，达到了简单高效的作用。

（7）该装置安装简便既可在陆地上工厂下游进行水处理也可搭载载体上进行海洋的原油泄漏处理，同时，装置筛选好的原油和水会分别进入两个收纳箱中，原油通过管道排到工厂，水则会先由生物催化剂过滤，纯净后供居民使用。

图1  家用节能机构原理图

参考文献

[1].机械制造领域测量技术的发展研究.

《机械工程学报》.被中信所《中国科技期刊引证报告》收录ISTIC.被EI收录EI.被北京大学《中文核心期刊要目总览》收录PKU.2010年14期.裘祖荣.石照耀.李岩.

 [2]."工程材料与机械制造基础"课程知识体系研究.

《中国大学教学》.被北京大学《中文核心期刊要目总览》收录PKU.被南京大学《核心期刊目录》收录CSSCI.2015年5期.孙康宁.张景德.傅水根.

[3].“机械制造工艺学”教学模式的探索.

《中国大学教学》.被北京大学《中文核心期刊要目总览》收录PKU.被南京大学《核心期刊目录》收录CSSCI.2012年2期.齐继阳.