油包水型乳化液水击波速的分析_张贤明

油包水型乳化液水击波速的分析*张贤明吴峰平陈彬潘诗浪张渊博王立存(重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心，重庆400067)摘要:水击驻波场处理油包水型乳化液是一门新兴工艺，稳定驻波场的存在是破乳的关键，而水击压力波波速在驻波场形成中起着重要的作用。因此，为了更精确的求解水击波速，从W/O型乳化液两相流产生水击现象的特点出发，根据流体力学的连续性原理，推导其水击波波速的表达式，并与经典单相流水击波波速公式进行对比，通过MATLAB仿真分析与对比验证，表明此水击波速公式既适用于单相流水击波速的计算，也适用于两相流水击波速的求解，且W/O型乳化液中含水量越大，其波速就越大。关键词:W/O型乳化液;水击波速;MATLAB仿真ANALYSISOFWATER-HAMMERWAVESPEEDINWATER-IN-OILEMULSIONZhangXianmingWuFengpingChenBinPanShilangZhangYuanboWangLicun(EngineeringResearchCenterforWasteOilRecoveryTechnologyandEquipmentofMinistryofEducation，ChongqingTechnologyandBusinessUniversity，Chongqing400067，China)Abstract:Theapplicationofstandingwavefieldoccurredbywater-hammerinwater-in-oilemulsionisanewtechnology．Andtheexistenceofstablestandingwavefieldisthekeytodemulsification．Thevelocityofwater-hammerpressurewaveplaysanimportantroleintheformationofstandingwavefield．Therefore，inordertosolvethewater-hammerwavespeedmoreaccurately，embarkedfromthecharacteristicsesofwater-hammerproducedinW/Oemulsionwhichisthetwo-phaseflow，accordingtotheprincipleofcontinuousfluid，theexpressionofwater-hammerwavespeedisinferredandiscomparedwiththatofclassicalwater-hammerwavespeedinsingle-phaseflow．ThesimulationswithMATLABsoftwareandtheverificationsbycontrastindicatethatthisformulaisnotonlysuitableforthewater-hammerofsingle-phaseflow，butalsothetwo-phaseflow．AndthemorewateritcontentsintheW/Oemulsion，thehigherwavespeed．Keywords:W/Oemulsion;water-hammerwavespeed;MATLABsimulation*重庆高校创新团队项目(KJTD201019);重庆市科技攻关重点项目(CSTC，2009AB3234);重庆市教委科技资助项目(KJ090704);重庆市自然科学基金项目(cstcjjA90022)。0引言众所周知，工业油类在使用过程中由于各种原因，不可避免的会被水分污染，在搅动作用下，极易形成油包水型(W/O型)乳化液，降低了油的品质，导致油液无法继续使用。倾倒油品则会造成资源的浪费，且污染环境。因此，对W/O型乳化液的破乳研究越来越多，水击破乳工艺作为一门新工艺应运而生。1902年意大利学者Allievi以数学的方法建立了不稳定流的基本微分方程，为水击研究系统的分析奠定了理论基础［1］。后来的研究者在此基础上，对单相流水击做了大量的研究［2-4］，而对W/O型乳化液两相流水击的研究极少，尤其是水击破乳的研究。1W/O型乳化液水击波速的形成与单相流相比，W/O型乳化液的特殊性在于其成分的多样性，混合相中的密度、弹性模量、黏度、阻力都不同于单相流，而水击波速的大小和这些因素息息相关，所以，乳化液水击波的波速与单相流水击波速是有区别的，而水击波速是影响水击压力变化快慢的关键因素，从而间接影响驻波场的稳定性，最终影响驻波场的破乳效果。下面对W/O乳化液的水击波速进行推导。以管道末端阀门突然关闭为例，乳化液由