高频脉冲电场作用下液滴行为特性研究

电化学破乳是一项重要的原油脱水技术。目前对高频脉冲电场作用下分散相液滴行为的了解十分有限。结合数字图像处理技术,通过试验研究高频脉冲电破乳机理。结果表明:在高频脉冲电场作用下,分散相液滴存在变形、破裂、碰撞、聚合、分离等行为,其表观特征与高压直流电场作用下液滴行为相似;电源脉冲频率及电场强度对液滴行为有着显著的影响;相对于高压直流电场,高频脉冲电场破乳技术具有显著优势。

非均匀高频脉冲电场中水滴成链规律研究

近年来,由于原油中沥青质、胶质等含量的增大,电聚结过程中易产生长水链,一旦导通电极就会短路,使场强急剧下降,导致设备断电甚至损坏。为了防止长水链造成的危害,将同轴六边形-圆电极施加高频脉冲电场后,对水滴成链和聚并行为进行了观测和研究。结果表明,水滴在电场作用下成链、聚并,水链自电极中心向外延伸,水链长度随着电场参数和物性参数的改变而改变。随着电压幅值、频率和脉宽比的降低,水滴粒径增长率和水链长度同时下降;随着含水率和表面活性剂浓度的增大,水滴长度先增大后减小;随着含水率的增大,水滴粒径增长率先增大后减小;随着表面活性剂浓度的增大,水滴粒径增长率先减小后增大。上述结论揭示了非均匀高频脉冲电场中水滴成链和聚并是同一过程的不同阶段,并阐明了不同因素的影响规律。

海上原油乳化液在高频脉冲电场中的脱水特性研究

为了探究高频脉冲脱水法对海上原油的适应性以及脱水电参数的选取方法,本文通过实验开展了高压脉冲电场下原油乳化液电脱水特性的研究,分析了高频电场的频率、电场强度、含水率、破乳剂浓度对原油乳化液电脱水效果的影响,并通过实验结果分析了高频脉冲电场对海上原油脱水特性的影响规律,同时通过回归分析方法确定了原油在电脱水过程中最优电参数的选取方法。研究结果表明:在高频脉冲电场下,脱水前期在较低电场频率下,脉冲电场强度和频率对脱水效果的影响并不明显;在较高电场频率下,随着电场强度的增大,原油乳化液在脱水初期的脱水效果越好。当脱水进入中后期,原油脱水效果随着电场强度的增大而增大,随着频率的增大而降低;该回归分析方法可根据原油的物性参数确定电脱水过程中电场强度、频率的选取范围,实现对电脱水效果的预估计,保证脱水电场的稳定性,提高电脱水效率与脱水质量。

高频纳秒脉冲电场作用下多细胞系统穿孔特性仿真

为了研究高频纳秒脉冲电场(ns PEFs)杀伤肿瘤细胞的机理,结合笛卡尔传输网格(CTL)和动态电穿孔等效电路模型对1个典型的2维多细胞系统在ns PEFs作用下的穿孔特性进行了仿真。利用Pspice仿真软件建立了该多细胞系统电路模型,并分析了其穿孔数量和穿孔半径变化特性。首先施加了10个场强、频率和脉宽分别为5k V/cm、1 MHz和500 ns的高频纳秒脉冲到该多细胞系统模型,结果表明随脉冲个数增加穿孔区域分布变化不大,而穿孔半径分布有明显的累积效应,细胞外膜和细胞核膜上部分孔的半径逐渐增大。同时比较了电场强度为3、5和10 k V/cm时该系统中穿孔数量和最大孔径随脉冲个数增加的变化情况。结果显示场强增加时穿孔数量明显增加,特别是场强从3 k V/cm提高到10 k V/cm时,系统整个细胞核膜从未穿孔到穿孔数量增加到2.658 4×105个。另外,穿孔半径仍然存在累积效应。仿真结果说明适当参数的高频ns PEFs能使细胞核膜发生穿孔,并起到扩大细胞部分穿孔半径的作用,可为后续实验研究选择高频纳秒脉冲参数提供依据。

水滴间距对高压高频脉冲静电聚结特性的影响

为了深入探究W/O乳状液静电聚结过程中水滴间距对静电聚结特性的影响,本文在高压高频脉冲电场条件下,通过实验研究了水滴间距对水滴平均变形度及相互靠近速率的影响。结果表明:随着电场施加时间增加,水滴相互靠近,水滴的平均变形度随聚并时刻比的增大而增大;不同粒度条件下,随着水滴中心距比的增大,水滴的平均变形度呈现下降的趋势,水滴的相互靠近速率随之减小;在相同中心距比下,水滴相互靠近的速率随着聚并时刻比的增加而升高;随着水滴中心距比的增大,水滴聚并所需时间越长;随水滴间距的增大,不同粒径水滴所需聚并时间的差值有所增大,水滴靠近速率的差值有所降低。本研究为高效紧凑的脉冲电聚结设备研发及静电破乳机理研究提供理论基础。

不同破乳方法下作用时间对乳状液破乳效果影响的试验研究

利用自行设计的高频脉冲离心破乳试验系统,配置稳定的W/O乳化液进行不同作用时间下油水乳状液的破乳分离试验研究。分别研究了不同电压下纯电场的作用时间及耦合作用和联合作用不同转速下作用时间对破乳效果的影响规律,研究表明纯电场中高电压下的作用时间的影响明显优于低电压。低转速下,耦合作用和联合作用效果与作用时间均成正比。高转速下,耦合作用效果与作用时间成反比,联合作用下随着时间变化无明显规律。

基于真空LHPEF结合胰蛋白酶降解猪血红蛋白

在真空及低压高频脉冲（LHPEF）条件下，结合胰蛋白酶降解猪Hb，利用高效凝胶色谱、Native-PAGE蛋白电泳及紫外扫描来测定其降解效果。结果：在37℃温度下，1.88 V、200 kHz的LHPEF处理猪Hb，电导率为3.45326 ×10^5 μs/cm（对照组为0.645×10^4 μs/cm）。紫外扫描曲线图中的真空LHPEF胰蛋白酶降物中有8个特征吸收峰，而对照组中为6个吸收峰，Native- PAGE蛋白质电泳图中有13个明显色带，而对照组中只有6个色带，高效凝胶色谱图中的特征吸收峰为48个，对照组中7个特征吸收峰。

操作参数对W/O乳状液水滴静电迁移聚并的影响

用导热油和蒸馏水配制成W/O乳状液,在高压高频脉冲电场下通过显微实验考察了含水率、乳化强度、温度等操作参数对高压高频脉冲电聚结和水滴迁移聚并的影响。结果表明,含水率低时,水滴碰撞几率和偶极聚结力的实验结果与理论分析结果相符,含水率高时脱水效果下降;乳化强度越强,水滴碰撞速率越大,偶极聚结力越小,乳化强度适中,电聚结效果越好;操作温度越高,布朗运动越强,连续相粘度越小,液膜排液阻力减小,对水滴聚结越有利。

低含水W/O乳化液电脱水实验研究

针对低含水W/O型乳化液,通过高压脉冲电脱水实验,对影响脱水过程的关键因素进行了实验研究,绘制了不同电场参数下的电流曲线与脱水效率曲线。实验是在直径80 cm的圆筒脱水器中进行的。实验结果显示了与高含水时不同的电流特征。作为辅助手段,通过三目显微镜与成像系统对电场中微小水滴的运动进行了观察,还观察和分析了电极附近水滴在电泳力作用下的运动。