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重 慶 理 工 大 學
畢 業(yè) 設(shè) 計(論文)文獻綜述
題 目 真空加熱式高效凈油機設(shè)計
二級學院 機械工程學院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化班 級 109040202
姓 名 涂成康 學 號 10904020226
指導教師 系 主 任
時 間 2013年2月25日2013年6月14日
真空凈油機總體方案及過濾加熱裝置的設(shè)計
摘要:本文針對潤滑油的提純,設(shè)計一款真空凈油機。本文著重介紹凈油機的發(fā)展及現(xiàn)狀、總體方案設(shè)計、過濾加熱裝置設(shè)計。本文以現(xiàn)有真空凈油機為基礎(chǔ),通過查閱資料文獻和老師指導的方式,對真空凈油機進行逆向設(shè)計,并有所創(chuàng)新,達到知識用于實踐的目的。
關(guān)鍵詞:凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 總體方案 過濾加熱裝置
1.國內(nèi)外凈油機發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外凈油機發(fā)展現(xiàn)狀
國外的凈油機發(fā)展較早,技術(shù)先進,占據(jù)著大部分凈油機的市場。國外有名的公司和產(chǎn)品有:美國頗爾(PALL)公司HNP021、HVP 2703凈油機、THP070高真空變壓器油凈化設(shè)備、日本加滕(KATO)公司KLVC-8AXSO-II 30000 L/h型全自動凈油機、KLVC-AX-IA 6000L/h型帶電在線凈油機、瑞典HERING公司EOK型凈油機、瑞士麥克菲爾(MICAFIL)公司VH061-E型凈油機等。國外廠商近幾年的發(fā)展趨勢:設(shè)有過濾應(yīng)用技術(shù)研究實驗室,可及時向用戶提供專業(yè)水平技術(shù)服務(wù),包括流體及過濾器的檢測,系統(tǒng)污染狀況診斷,過濾系統(tǒng)的設(shè)計及選擇、現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用(如全自動控制監(jiān)測器、LCD面板顯示器等),使凈油機的使用范圍更廣闊,清除水、氣污染物的效率更快更高。
1.2國內(nèi)凈油機發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)凈油機制造業(yè)現(xiàn)狀從產(chǎn)品質(zhì)量來看,國產(chǎn)凈油機與進口凈油機的差距已經(jīng)在逐步縮小,但自主創(chuàng)新能力缺乏,模仿情況依然普遍存在。究其原因是凈油機生產(chǎn)廠規(guī)模小,重復開發(fā)多,產(chǎn)品可以含量不高,較難在國際市場上具備較強的競爭能力。國內(nèi)凈油機主要發(fā)展趨勢:采用大面積多層次油水分離技術(shù),脫水率高,對高含水油的脫水效果尤其顯著。采用多級芯、耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫,使用壽命長達三年以上。采用反沖洗技術(shù),減少因濾網(wǎng)柱塞而進行的人工清洗次數(shù),有效提高工作效率。采用多功能配置,使裝置同時具有脫水、脫氣、破乳、再生、凈化五大功能。利用先進的系統(tǒng)與控制理論,全過程實現(xiàn)自動控制。
2.真空凈油機總體方案設(shè)計及步驟
2.1真空凈油機的工作原理及流程(流程見圖1)
真空凈油機是根據(jù)水和潤滑油的沸點不同而設(shè)計的,通過加熱使油和水分離,達到提純潤滑油的目的。油機工作時,待處理油經(jīng)進濾器過濾,然后通過加熱器升溫后進入真空罐,在真空罐內(nèi)油汽分離,分離出的水汽在冷卻器內(nèi)冷凝成水或被真空泵抽出;除去水汽的油從真空罐下部泵出,再經(jīng)精濾器排除。
精濾器
排油泵
真空罐
進濾器
進油 出油 出油
真空泵
冷卻器
貯水罐
冷凝水 排氣
圖1 油機工作流程
2.2真空凈油機特點(以ZJB-12型凈油機為例)
(1)采用先進的大面積混流式油水分離專利技術(shù),脫氣脫水效率高。
(2)采用強風冷凝除水,增強了設(shè)備輸出功率,延長真空泵使用壽命。
(3)采用復合微孔過濾技術(shù),壽命長,可滿足各種過濾精度要求。
(4)結(jié)構(gòu)緊湊,造型美觀,裝拆容易,清洗方便。
(5)可提供大流量的、蒸汽加熱的,或有特殊要求的油凈化系統(tǒng)。
2.3真空凈油機的構(gòu)成及部件(以ZJB-12型凈油機為例)
GRJ-50型凈油機主要由真空罐、真空泵、電磁閥、排油泵、電加熱器、粗濾器、精濾器、冷凝器等部件組成。
2.4真空凈油機的工藝流程(以ZJB-12型凈油機為例)
工作時,外界油液通過入口閥(1)吸入,進入粗濾器(2)濾除大顆粒雜質(zhì),送至加熱器(4),加熱至預定溫度,進入真空罐(7),通過罐內(nèi)噴板脫氣元件(9),在真空條件下,油中的微量水分蒸發(fā)為水蒸汽,油中的微量氣體沖破油膜而析出,通過裝在罐體上部的管道進入冷凝器(12),絕大部份水蒸汽和油蒸汽補冷凝成水和油液,當存水罐內(nèi)有存液要放掉時,可打開閥(15)即可。真空罐內(nèi)油液經(jīng)脫水、脫氣后,沉降在真空罐下部,并由排油泵(19)把油液壓向精濾器(21)過濾,經(jīng)出口閥(24)輸送到機外儲油容器。真空罐內(nèi)液位控制閥(8)控制油位,底部的油位達到一定高度,浮漂隨油位的升高而升高,液位閥則相應(yīng)關(guān)小,流量減少,直到關(guān)閉,反之,隨油液的降低,液位閥相應(yīng)開大,加大流量,從而使真空罐內(nèi)油液基本保持在一定油位上。
2.5真空凈油機總體方案設(shè)計步驟
通過以ZJB-12型凈油機為例子,了解了真空凈油機的工作原理及流程、特點、構(gòu)成部件、工藝流程,對真空凈油機的總體方案設(shè)計就有了設(shè)計依據(jù)。在ZJB-12型凈油機的基礎(chǔ)上,提出了以下的總體設(shè)計方案。
(1)進出油系統(tǒng)是油液的進入和排出,由進油泵和排油泵組成,小型凈油機只需配排油泵。
(2)真空系統(tǒng)是創(chuàng)造真空環(huán)境,在真空負壓條件下,真空罐底部會形成大量直徑一般在1~5mm左右的氣泡,從真空罐底部向上運動,使油液不斷翻騰,氣泡在到達真空罐上部的過程中不斷破裂,增加了油液與空氣的接觸面積,而且使水分變成水蒸汽,從而被真空泵抽走。真空系統(tǒng)由真空罐、真空泵、冷凝器、排水系統(tǒng)等組成。
(3)加熱系統(tǒng)是使油液中的油和水達到分離的必要溫度。由加熱器、溫控器等組成。
(4)過濾系統(tǒng)是過濾油液較小直徑的固體顆粒物,由粗濾器、磁性過濾器、精濾器等組成。
2.6真空凈油機的主要部件確定
(1)油泵的確定可分為油泵種類的確定和油泵參數(shù)的確定。油泵種類的確定:常用的油泵按結(jié)構(gòu)可分為齒輪泵 、葉片泵、柱塞泵三種。齒輪泵用于低壓系統(tǒng),對油液污染不敏感;葉片泵輸出流 量均勻、脈動小、噪聲小,但吸油特性不太好、對油液污染敏感 ;柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏小、容積效率高,和葉片泵一起常用于高壓系統(tǒng)中,對油液污染也敏感。因此,真空凈油機選用齒輪泵作為進、排油泵。油泵參數(shù)的確定。①油泵工作壓力的確定:為提高系統(tǒng)的可靠性,延長泵使用壽命,一般真空凈油機中油泵的正常工作壓力為泵額定壓力的70%~80%。由于系統(tǒng)在負壓條件下運行工作且沒有液壓缸及液壓馬達等執(zhí)行元件即p=0因此油泵的工作壓力應(yīng)不高于0.5Mpa。②油泵工作流量確定:油泵的流量大于系統(tǒng)工作時的最大流量.油泵電動機功率的確定:一般應(yīng)使泵的工作參數(shù)處在泵的效率曲線的高效區(qū)域,常按0.8,動機一般允許短時間超載25% 再驗算其他工況條件下即可確定電動機功率。
(2)加熱器的確定包含加熱溫度確定和加熱器的計算與選擇。加熱溫度的確定。正常工作的油溫在80℃以下,結(jié)合飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系,確定真空度為0.06Mpa,此時水的蒸發(fā)溫度為70℃,油液能夠保持其性能。因此,油液需要加熱60到70度,高海拔地區(qū)因能達到較低的真空度,需適當提高加熱溫度。熱器的計算與選擇。熱功率決定著油液凈化再生的速率,功率太小加熱時間增加,會降低凈化效率;功率太大則成本增加,而且安裝困難。由于油液是熱的不良導體,單個加熱器的功率容量不能太大,以避免其周圍油液過度受熱發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象,因此選擇適當功率的加熱器相當重要。
(3)真空罐的設(shè)計與校核:空罐內(nèi)蒸發(fā)的水分是以微小的氣泡形式存在,在溫度和真空度條件滿足時,蒸發(fā)過程同時在液體的表面和內(nèi)部進行,由于罐內(nèi)的油液呈運動狀態(tài),逸散出液面的氣體由真空泵帶走,而沒有逸散的氣泡夾雜在油液中被排油泵重新帶回油箱。常壓下,部分水蒸氣被重新凝結(jié)成水混合于油系統(tǒng)中。因此,凈油機的公稱流量是整個設(shè)計的主要參數(shù),結(jié)構(gòu)可采用立式和臥式兩種,實踐證明真空罐體的容積應(yīng)為凈油機公稱流量的3~5倍。真空罐的強度計算包括圓筒的板壓、筒體和封頭的壁厚的計算及校核。
(4)真空泵的選用:空泵的選擇主要依據(jù)泵需要抽掉的氣體總量,因真空泵抽氣速率決定著真空罐體真空度的大小,選取時還應(yīng)當考慮抽氣速率應(yīng)大于或等于排油泵排量的1~2倍;且能保證在1~2min內(nèi)將罐體和管道的氣體壓力抽0.06Mpa更低。
(5)冷凝器的選用:冷凝器安裝在真空罐后,常見結(jié)構(gòu)采用風冷,結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉,但冷卻效果比水冷式差。冷凝器是保證真空泵抽出的水蒸汽和輕油可以冷凝成為液體,選擇冷凝器的主要參數(shù)是散熱面積。
(6)過濾器的選用:過濾器可以濾除外部混入或者系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的固體雜質(zhì),使油液保持清潔,保證系統(tǒng)工作的可靠性。過濾器的分類。過濾器的過濾精度用雜質(zhì)的顆粒大小表示,一般可分為粗過濾器、普通過濾器、精過濾器和超精過濾器四種,分別是:大于100μm為粗過濾器,10~100μm 為普通過濾器 ,5~10μm為精過濾器,1~5μm為超精過濾器。過濾器的選擇。選擇過濾器時在保證精度的前提下,通油能力越大越好。①具有足夠的通油能力,壓力損失??;②過濾精度滿足要求;③濾芯有足夠的強度;④濾芯抗腐蝕性好,能在規(guī)定溫度下長期工作;⑤濾芯更換,清洗及維護方便。
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