孙治谦, 周衍涛, 李 宁, 王振波

非均匀正弦交流电场液滴介电泳迁移规律研究

孙治谦1, 周衍涛2, 李 宁1, 王振波1

(1. 中国石油大学(华东) 新能源学院, 山东 青岛 266580;2. 西安交通大学 能源与动力学院, 陕西 西安 710049)

为了探究非均匀电场下液滴的迁移机制，基于显微观测和数值模拟手段，研究了蜂窝-悬针电极间非均匀正弦交流电场液滴介电泳迁移规律。结果表明，随电压幅值增加，介电泳力增大，液滴速度、加速度、瞬时速度波动幅度和频率均显著增大；随电场频率增加，受液滴极化及驰豫特性的影响，液滴平均速度先增大后减小，电场频率为200 Hz时，平均速度最大；随油品黏度增加，液滴阻力增大，液滴瞬时迁移速度降低至1 mm×s-1；随液滴粒径的增加，液滴荷电量增大，液滴粒径为2 mm时，瞬时速度最高可达3 mm×s-1。液滴速度由于电场变化而随时间呈波动变化，电压幅值和液滴粒径对液滴瞬时速度波动幅度和频率存在显著影响，而电场频率和油相黏度则影响不大。相关结论为高效紧凑电聚结设备的研发及应用提供了理论依据。

电聚结；非均匀电场；介电泳；数值模拟

1 前 言

原油脱水(盐)是石油工业必不可少的预处理工序，主要包括化学法、过滤法、重力沉降法、离心分离法、超声波法、热处理法和电聚结法等[1～4]。其中，电聚结是重要的原油脱水技术，主要依靠水滴间偶极吸引力促进聚并，加速水滴沉降[5]。液滴聚并和电场条件、液滴物性及空间位置等有关。王贞涛等[6]用VOF方法和漏电介质模型模拟了静电场中液滴变形和内部流动。……