(推荐)乳化液自动配比

目录

1 绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.1.1乳化液简介 (1)

1.1.2乳化液在煤矿中的应用 (2)

1.1.3乳化液在煤矿应用过程中出现的问题 (3)

1.2国内外研究历史、现状及发展趋势 (4)

1.2.1乳化液配比 (4)

1.2.2乳化液浓度检测 (7)

1.2.3乳化液自动配比与浓度检测 (9)

1.3课题研究的目的和意义 (9)

1.4主要研究内容 (10)

1.5本章小结 (10)

2 乳化液质量控制技术分析 (11)

2.1乳化液质量 (11)

2.1.1乳化液质量指标 (11)

2.1.2乳化液质量影响因素分析 (12)

2.2乳化液的制备过程及质量控制 (12)

2.2.1乳化液制备原料 (12)

2.2.2乳化液制备原料的相互适应性 (15)

2.2.3乳化液配比及质量保证 (16)

2.2.4乳化液混合乳化及质量控制 (16)

2.3乳化液的存储、使用及质量控制 (18)

2.4人员素质与乳化液质量控制 (20)

2.5本章小结 (22)

3 乳化液自动配比与浓度检测系统总体设计 (23)

3.1系统功能分析 (23)

3.2系统总体设计 (24)

3.3系统工作过程分析 (25)

3.3.1系统工作原理 (25)

3.3.2系统控制原理 (26)

3.4子系统总体设计 (27)

3.4.1乳化液自动配比装置总体设计 (27)

3.4.2乳化液浓度检测装置总体设计 (27)

3.5本章小结 (28)

4 乳化液自动配比与混合乳化装置设计 (29)

4.1容积式自动配比原理与在线管道多级混合方法 (29)

4.1.1容积式自动配比原理 (29)

4.1.2在线管道多级混合方法 (29)

4.2水力式容积配比方案设计 (30)

4.2.1椭圆齿轮流量计介绍 (30)

4.2.2液压齿轮泵介绍 (31)

4.2.3配比装置设计计算与使用说明 (32)

4.2.4配比装置运行实验及分析 (36)

4.3柱塞式容积配比方案介绍 (41)

4.4混合乳化装置设计 (42)

4.4.1三通混合元件设计选用 (42)

4.4.2静态混合器设计选用 (43)

4.5本章小结 (45)

5 乳化液浓度检测部分设计 (46)

5.1检测原理方案介绍 (46)

5.2方案选择 (47)

5.3乳化液折射特性实验研究 (48)

5.3.1实验材料及仪器 (48)

5.3.2实验过程 (48)

5.3.3实验数据及处理 (48)

5.4棱镜反射法方案检测系统详细设计 (52)

5.4.1测量原理详细分析 (52)

5.4.2测量装置光学系统及元件设计 (52)

5.5本章小结 (58)

6 结论与展望 (59)

参考文献 (61)

致谢 (63)

附录装置实物图 (65)

1 绪论

介绍了乳化液的基本知识和其在煤矿生产中的应用及存在的问题。论述了乳化液自动配比与浓度检测的意义，详细总结和归纳了乳化液自动配比与浓度检测领域的研究状况、发展趋势以及不足之处，根据上述的分析研究，提出了本课题研究思路和技术路线，并对本课题研究的主要内容进行了总结。

1.1课题背景

1.1.1乳化液简介

两种互不相溶的液体（如油和水），当一种液体以球形小液滴的形式精细地分散到另一种液体中，由于早期的这种液体混合物呈乳白色，故就被称为乳化液。其中，以小液滴形式存在的液体被称为分散相（也称作内相），另外一种连续液体被称为连续相（也称作外相）。

乳化液有两种类型[1]：如果将油分散到水中，即油作分散相，水作连续相，得到的乳化液就叫做水包油型（O/W）乳化液；相反的情况就是油包水型（W/O）乳化液。在油包水型乳化液中，主要成分是油，其中含15%～40%的水，而水以小水滴的形式均匀分散在油里；水包油型乳化液的主要成分是水，油只占其中的2%～15%，而油成细油滴分散在水里。

乳化液有稳定性的，半稳定性的及不稳定性的[2]。稳定性的乳化液液滴直径很小，在0.01-0.1μm之间，外观呈透明或半透明状，这种乳化液被称为微乳化液，是热力学稳定体系。半稳定性的乳化液液滴直径较大，在0.1-1μm之间。称为细乳化液。不稳定乳化液液滴直径大于1μm，称为粗乳化液。细乳化液和粗乳化液统称普通乳化液，这种乳化液对可见光的反射比较显著，具有不透明、乳白色的外观，是热力学不稳定体系。我们通常所说的乳化液就是指普通乳化液。普通乳化液和微乳液的性质见表1.1。

表1.1 普通乳化液和微乳液性质比较[3]

Table 1.1 Compare of emulsion and micro-emulsion

根据热力学理论，乳化液不能自发形成。因此，要使一个油水两相体系变成乳化液，必须由外界提供能量。主要方法是分散法，即通过搅拌、超声波作用或其他机械分散作用使两种流体充分混合，最终使得一相分散在另一相中。

1.1.2乳化液在煤矿中的应用

随着煤炭开采机械化和自动化水平的提高，煤矿井下支护设备也随之不断发展。目前，煤矿普遍采用高档普采和综采工艺采煤，其中，高档普采工作面采用单体液压支柱作为支护设备；综采工作面采用自移式液压支架作为支护设备，它由立柱、油缸、顶梁、底座、各种控制阀及管路组成，它的支撑、升降、移动、推溜和过载保护都是借助压力液体，在一定结构的管路和控制元件组成的系统中流动，来实现能量的传递和转化，是综采工作面的关键设备之一。无论是普采的单体液压支柱，还是综采的自移式液压支架，它们均属于液压传动支护设备，都需要传动介质来传递动力。这就涉及到工作介质的选择问题。目前，煤矿液压支护设备均采用水包油型乳化液作为工作介质。液压系统工作介质的选用经历了一下演变过程：

早在1650年，巴斯卡就总结出液体中压力传播的原理，即著名的巴斯卡静压传递原理：“密闭容器中内的液体能把它在一处受到的压力，大小不变的向内部各点和各个方向传递”。但由于受到当时的技术水平和生产条件的限制，直到1795年，约瑟•勃莱姆富才利用这一原理，发明了水压机。由于用水作传动介质具有安全、经济、稳定和对人体无害等优点，在最初的一个相当长时期内，主要是用水作为传动介质。水压机的名称一直沿用至今便是证明。但是，由于水又有粘度低、润滑性差、容易使金属锈蚀等缺点，所以给水压机的推广应用带来了很大困难。所以，在二十世纪初期，随着石油工业的兴起和发展，人们开始逐渐采用石油基矿物油作为液压系统工作介质。开始，大都采用一般润滑油作为传动介质，继而又发展成采用专用液压油作为液压传动介质。使用液压油作液压传动介质后，消除了用水作传动介质时粘度低、润滑性差和易使金属锈蚀等缺点，所以液压油广泛应用于各种液压传动系统，是比较理想的工作介质。但随着液压技术的迅速发展和液压传动系统使用范围的扩大，原有的石油基液压油工作介质，在抗磨性，粘温性和抗氧化稳定性等方面愈显不足。

二十世纪五十年代初，煤矿井下开始使用液压支护设备支护和管理工作面顶板，并且用液压油作为传动介质。然而，油是易燃的，尤其是在19.6～29.4MPa 压力的情况下，从破裂油管中喷出的液压油往往呈细雾状，只要遇上300～400℃的热源就会着火[4]，特别是现在液压系统的工作压力不断提高，这个问题更为突出，这在接近火源的地方极易引发火灾。特别是在某些严禁烟火、防爆的工作环境中，比如煤矿井下，这个缺点更是致命，这在煤矿井下是绝对不允许的。而且，当煤矿井下发生火灾时，液压油的易燃性常常导致灾情的恶化，油的燃烧加速火势的蔓延，而且油燃烧产生的浓烟和刺激性气体会妨碍救援工作的顺利进行。所以，为了克服水做传动介质时润滑性差、易使金属锈蚀以及油作传动介质易着火、价格高等缺点，五十年代以后，研制开发了一种难燃液压工作介质—乳化液，它综合了水和石油基矿物油的优点，使液压传动