小型船用油水分离器的创新设计与实现.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０３２小型船用油水分离器的创新设计与实现刘邵宏１，童伟２（１南华工商学院，广东广州５１０５０７；２华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州５１０６４１）摘要：我国船用油水分离器大多采用离心、重力、过滤分离技术，体积大、分离效率较低，尤其对含有乳化油成分的污水分离无法满足ＭＥＰＣ１０７（４９）决议以及新国标规定的环保

2、要求。为此进行创新设计，通过综合采用波纹板聚结分离、多孔介质分离和超滤分离的组合分离技术，设计出一种体积小、自动化程度高、适合小型船用油水分离设备。目前，该设备已投入批量生产。关键词：船用设备；油水分离；创新设计中图分类号：Ｕ６６４９＋１文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－１１６－３ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａＳｍａｌｌｓｉｚｅｄＭａｒｉｎｅＯｉｌＷａｔｅｒＳｅｐａｒａｔｏｒ１２ＬＩＵＳｈａｏｈｏｎｇ，ＴＯＮＧＷｅｉ（１ＮａｎｈｕａＣｏ

3、ｌｌｅｇｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＣｏｍｍｅｒｃｅＣｏｌｌａｇｅ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０５０７，Ｃｈｉｎａ；２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＭｏｓｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅｍａｒｉｎｅｏｉｌｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｓｉｚｅａｎｄｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｗｈｉ

4、ｃｈａｄｏｐｔｅｄｓｕｃｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｓｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ｇｒａｖｉｔｙａｎｄｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｏｌｌｕｔｅｄｗａｔｅｒｈａｖｉｎｇｏｉｌｅｍｕｌｓｉｏｎ，ｗｅｒｅｕｎａｂｌｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＩＭＯＭＥＰＣ１０７（４９）ａｎｄｔｈｅｎｅｗｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｂｙＩＳＯＳｔａｎｄａｒｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒ，ａｓｍａｌｌｓｉｚｅ

5、ｄ，ｈｉｇｈａｕｔｏｍａｔｉｃｍａｒｉｎｅｓｅｐａｒａｔｏｒｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｏｉｌｗａｔｅｒｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｂｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｐｌａｔｅｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ，ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉｕｍａｎｄｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｓｐｕｔｉｎｔｏｂａｔｃｈｐｒｏｄｕｃｔｉ

6、ｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｒｉｎｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；Ｏｉｌｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｏｒ；Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ［１］［４］由于ＭＥＰＣ１０７（４９）决议增加了对含乳化油成设计该设备时，将波纹板重力聚结分离、二级分污水处理要求，使得现有大多采用重力分离技术［２］纤维过滤和三级超滤分离等技术相结合［５］，并采用油以及聚结、过滤分离技术的船用油水分离器无法满足份报警记录仪实时监测出水含油量，其工作原理如图新的排放法规，为此通过研究应用能有效分离乳化油１所示。成分的膜分离技术［３］等新技术，对设备进

7、行创新设计。２设备的主要参数计算３１系统工作原理该设备处理量为０２５ｍ／ｈ。计算符合ＺＣ船舶与海上设施法定检验规则。符合ＧＢ４７９５８４《船用舱底油污水分离装置技术条件》处理装置型式试验和认可准则。２１波纹板设计计算２１１设计最小油滴上浮速度已知：３２０℃时水密度ρｗ＝０９９８ｇ／ｃｍ；油密度３－３ρ０＝０８９５ｇ／ｃｍ，水动力黏性系数μ＝１００５×１０２，设计除去最小油珠直径Ｎ·ｓ／ｍｄ＝２０μｍ。根据Ｓｔｏｃｋｓ公式［６］计算上浮速度ｕ２：２ｕ＝ｇ（ρ－ρ）ｄ／（１８μ）＝００２２３ｍｍ

8、／ｓ２ｗ０２１２板间距根据板间距、材质与分离效果的关系［７］，购买的ＰＶＣ波纹板规格（长×宽）为２６０ｍｍ×２６０ｍｍ，板间距为ａ＝４ｍｍ。则板内上浮时间：ｔ＝４／００２２３＝１７９ｓ≈３ｍｉｎ１图２１３板组层数１系统工作原理图收稿日期：２０１３－０５－１５作者简介：刘邵宏（１９７２—），男，工学硕士，讲师，工程师，研究方向为工业产品设计。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｇｏｎｇ７１＠１６３ｃｏｍ。