為了獲取氣體速率對油水分離動態(tài)特性的影響規(guī)律，考慮了油水汽氣四相流、水滴蒸發(fā)相變等因素，建立了濾油機(jī)的油水分離流場的數(shù)學(xué)物理模型以及水滴運動蒸發(fā)的相變方程；分析了不同氣體速率對油水分離過程中的油水氣四相體積分?jǐn)?shù)分布以及軸向脫水率的影響規(guī)律，表明了不同氣體速率情況下油水汽氣四相流的動態(tài)特性，且氣體速率會顯著影響油水分離的脫水效率，對深入研究濾油機(jī)的油水分離機(jī)理奠定前期基礎(chǔ)。

　　潤滑油在用油設(shè)備中的運行環(huán)境是高壓高溫狀態(tài)，溶解在油中的水分和空氣中的水分存在一個動態(tài)的平衡，即隨著用油環(huán)境的(如溫度、壓力) 的變換，油中的溶解水分含量會出現(xiàn)動態(tài)變化。另外油液在存儲、運輸以及靜止?fàn)顟B(tài)時，都極易混入空氣中的水分，從而影響油液的理化性能，甚至造成生產(chǎn)事故。目前對油中水分的處理方法很多，如沉降、過濾、離心以及真空分離等，在除水效率以及成本上看，真空分離方法是利用真空濾油機(jī)在真空條件下，利用油、水、氣的不同飽和溫度脫水過程，飽和溫度較低的水迅速蒸發(fā)的原理，因而可以在低溫下(一般溫度在40 ～80℃，油液的理化性能不至于發(fā)生變化) 高效地實施除水的目的。

　　國內(nèi)外對濾油機(jī)的脫水效率的提高提出了很多改進(jìn)措施和方法，馬紅麟提出三級變壓器油真空濾油機(jī)的處理效率和處理效果是最好的。郭蕾等提出了采用高效、高精度過濾技術(shù)及獨特的真空分離技術(shù)：采用了密集式噴嘴和特制網(wǎng)眼板相結(jié)合的脫氣、脫水結(jié)構(gòu)，提高了油液在真空分離室中的脫氣、脫水效率。根據(jù)前期研究成果表明，從溫度、真空度、初始含水率、油膜蒸發(fā)表面積、蒸發(fā)表面的更新、蒸發(fā)持續(xù)時間等幾個因素來提高濾油機(jī)的油水分離效率，效果不太顯著。劉閣等通過在濾油機(jī)中部通入一定速率的干燥空氣，使其在油水混合液中大量的細(xì)微“氣泡”，由于“氣泡”的壓力遠(yuǎn)高于水的飽和蒸汽壓和氣體在油中的分離壓，從而使油中“氣泡”不斷上升和擴(kuò)大，使油水表面積不斷得到增大和更新，從而提高了油水分離效果。

　　為了從理論上對濾油機(jī)中部通入氣體的油水分離效率進(jìn)行深入研究，作者考慮了濾油機(jī)工作過程中油水汽氣四相流、水滴蒸發(fā)相變等因素，對濾油機(jī)的油水分離流場的數(shù)學(xué)物理模型以及水滴運動蒸發(fā)的相變方程進(jìn)行建立；進(jìn)一步分析不同氣體速率對油水分離過程中的油水汽氣四相體積分?jǐn)?shù)分布以及軸向脫水率的影響規(guī)律，進(jìn)而獲取氣體速率對油水分離動態(tài)特性的影響規(guī)律，揭示濾油機(jī)油水在一定真空條件下的油、水、蒸汽、氣體的四相流體動力學(xué)特征，真空技術(shù)網(wǎng)(http://bjjyhsfdc.com/)認(rèn)為這為研究濾油機(jī)的除水效率提供前期基礎(chǔ)。

　　1、濾油機(jī)內(nèi)部油水汽氣四相的數(shù)理方程

　　1.1、油水汽氣四相的控制方程

　　濾油機(jī)中部通入空氣后，其內(nèi)部的流場就有油、水、蒸汽、氣體四相，涉及到這四相的傳質(zhì)和相變等耦合的一個復(fù)雜分離系統(tǒng)。根據(jù)質(zhì)量守恒和動量守恒原理，對濾油機(jī)的真空分離過程中內(nèi)部的油水汽三相數(shù)學(xué)物理方程利用有限體積法列出如下

　　1.2、油中水分的蒸發(fā)方程

　　濾油機(jī)在真空分離過程中油中水分的蒸發(fā)相變的情況比較復(fù)雜，主要是油中水分一般呈油包水的型式出現(xiàn)，與純水的蒸發(fā)相比，不但要考慮其流動狀態(tài)、溫度等影響因素，還要考慮油水界面膜的性質(zhì)、表面能的轉(zhuǎn)換以及傳質(zhì)效能等因素。因而作者在前期研究中考慮油水界面膜中隨溫度變化的熱物性參數(shù)、Stefan 流、Spalding 傳熱傳質(zhì)系數(shù)等因素的影響，建立了濾油機(jī)內(nèi)部油中水分蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型，獲取濾油機(jī)內(nèi)部水分的蒸發(fā)率為

　　2、結(jié)論

　　在濾油機(jī)中部通入氣體，通過實驗和仿真分析氣體速率對濾油機(jī)脫水效率的影響規(guī)律，結(jié)果表明：

　　(1) 氣體速率對油相的體積分?jǐn)?shù)在分離塔板軸向中心和徑向的分布影響較為復(fù)雜，氣體從分離塔板側(cè)面和下表面兩個方向?qū)τ拖囿w積分?jǐn)?shù)產(chǎn)生影響，使其沿軸向呈遞減趨勢，并具有極大的非均勻度。隨著氣體速率的增加，油相沿徑向的體積分?jǐn)?shù)呈逐漸減少的趨勢，且體積分?jǐn)?shù)分布的非均勻度依次減小。

　　(2) 氣體速率越大，氣體的體積分?jǐn)?shù)會向真空抽氣口和分離塔板下表面運動，使水相沿軸向的分布梯度加大；水相的體積分?jǐn)?shù)沿徑向分布趨勢比較明顯，其體積分?jǐn)?shù)沿徑向逐漸降低，且氣體速率越大，這種趨勢越明顯。

　　(3) 濾油機(jī)軸向中心油液主流區(qū)域與壁面之間是水相蒸發(fā)相變的主要區(qū)域。汽相體積分?jǐn)?shù)的規(guī)律是沿軸向近似呈對稱分布，且先快速升高后緩慢降低；沿徑向呈降低趨勢。

　　(4) 氣體速率小于60 s 時，水相體積分?jǐn)?shù)沿軸向距離，脫水效率呈先增加后降低的趨勢；當(dāng)油水混合液通過分離塔板后，水相體積分?jǐn)?shù)沿軸向距離，脫水效率呈快速增加的趨勢，脫水率取得極大值。