应用案例

【概述】

某研究团队使用功率放大器，搭建油水分离实验系统。

实验名称：油水乳状液超声破乳分离实验、超声与自然沉降脱水对比实验

研究方向：超声油水分离技术，聚焦功率超声破乳脱水机理及储罐在线脱水装置。

实验目的：

1.验证超声破乳有效性：验证超声对油水分离的加速作用。

2.分析含水率影响：研究含水率（10%～90%）对分离时间的影响，确定最优工况。

3.评价应用价值：对比超声与自然沉降的脱水效率，为在线脱水装置提供依据。

测试设备：

1.油水乳状液超声破乳分离实验

（1）超声波发生系统：由信号发生器、功率放大器、高频逆变器、压电换能器阵及变幅杆组成，输出3kW、20kHz（见图2）。

（2）样品制备：磁力搅拌器、100mL烧杯、恒温水浴。

（3）检测装置：200kHz超声传感器、量热法声强测量装置。

图1超声油水分离装置

图2超声波发生系统框图

2.自然沉降对照实验

（1）样品制备：以橄榄油与纯水配制含水率10%～90%的乳状液各100mL。

（2）沉降观测：静置计时，记录分层时间作为对照基准。

实验过程：

自然沉降对照实验：配制含水率10%～90%乳状液各100mL，25℃恒温；700r/min搅拌15min后静置计时取均值。

油水乳状液超声破乳实验：探头与超声发生器相连（见图3），以20kHz、35W连续波辐照10%～90%含水率样品并记录分离时间（见图4）；空化与声冲流削弱界面膜，促进水滴聚结分层。

图3超声破乳实验装置实拍

实验结果：

1.自然沉降对照：10%含水率乳状液沉降约需85～90min，含水率≥50%时迅速分层；10%～40%区间脱水缓慢。

2.超声破乳：10%含水率样品约3.3min完成分离，40%以内均缩短至数分钟，缩短率达93%～97%（见图4）；据此提出储罐脱水方案。

图4自然沉降与超声破乳分离时间对比（a：自然沉降；b：超声处理）

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