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乳化油知識(shí)
時(shí)間：2018-10-08

乳化油是由基礎(chǔ)油加入適量的防銹劑、乳化劑而制得的一種產(chǎn)品。油基外觀在常溫下為棕黃色至淺褐色半透明均勻油體。適用于金屬加工的黑色、有色金屬工件進(jìn)行多工位加工和常用機(jī)床的車、鉆、鏜、鉸、功絲、壓延的工序的高速、高精度切削、并能提高刃具耐用度和切削效率。


根據(jù)用途不同分為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)。其中1號(hào)防銹性較好，2號(hào)清洗性較好，3號(hào)極壓性較好，4號(hào)是透明型的（適用于特種要求的金屬加工冷卻亦可作內(nèi)燃機(jī)冷卻液）。乳化油與水按一定比例混合，調(diào)制成乳化液，具有防銹、清洗、極壓性能，適用于金屬加工、切削等過程中作為冷卻液使用。


主要用途

乳化油主要用于綜采工作面的液壓支架中。液壓支架是綜采工作面的關(guān)鍵設(shè)備之一，它由立柱、油缸、頂梁、底座、各種控制閥及管路組成，它的支撐、升降、移動(dòng)、推溜和過載保護(hù)都是借助壓力液體——高含水液壓液，在一定結(jié)構(gòu)的管路和控制元件組成的系統(tǒng)中流動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和轉(zhuǎn)化。


性能解析
通過專用設(shè)備進(jìn)行乳化

通常所說的乳化油是將燃油(汽油、柴油或重油)70%～90%加水近30%～10%(質(zhì)量比，下同)，再加添加劑0.5%～1%，而后通過專用設(shè)備進(jìn)行乳化。使油液成為油包水型分子基團(tuán)，該分子基團(tuán)的顆粒一般為0.5～10 μm，顆粒越小、越均勻，乳化油的穩(wěn)定期越長(zhǎng)，一般1～6個(gè)月，乳化油的油水分離即破乳，破乳后將失去其性能。


燃燒過程的物理作用

乳化油燃燒過程的物理作用即所謂“微爆”理論。油包水型分子基團(tuán)，油是連續(xù)相，水是分散相。由于油的沸點(diǎn)比水高，受熱后水總是先達(dá)到沸點(diǎn)而蒸發(fā)或沸騰。當(dāng)油滴中的壓力超過油的表面張力及環(huán)境壓力之和時(shí)，水蒸氣將沖破油膜的阻力使油滴發(fā)生爆炸，形成更細(xì)小的油滴，這就是所說的微爆或稱二次霧化。


爆炸后的細(xì)小油滴更容易燃燒。因此，油液燃燒的更完全，使內(nèi)燃機(jī)或油爐達(dá)到節(jié)能之效果。化學(xué)作用即水煤氣反應(yīng)。許多文獻(xiàn)在談到乳化油節(jié)能、降污的原因時(shí)，指出了水煤氣反應(yīng)的重要性。在缺氧條件下，燃料中由于高溫裂解產(chǎn)生的碳粒子，能與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒率，降低了排煙中的煙塵含量，經(jīng)環(huán)保部門檢測(cè)，煙度可降低50%。


減輕大氣污染和節(jié)約能源的雙重效果

通過上述的微爆及水煤氣反應(yīng)，乳化油燃料可獲得減輕大氣污染和節(jié)約能源的雙重效果。但是獲得此雙重效果是有條件的。例如，柴油機(jī)使用乳化柴油，在氣缸內(nèi)高壓條件下，由于油滴蒸發(fā)速率受到抑制，因此，延長(zhǎng)了油滴的蒸發(fā)時(shí)間。油滴中的水分在此時(shí)間內(nèi)不斷蒸發(fā)，微爆力度相對(duì)減弱。從微爆角度認(rèn)識(shí)，柴油機(jī)不可能獲得大幅度節(jié)油的效果。


但在氣缸內(nèi)缺氧的條件下容易得到滿足，為水煤氣反應(yīng)創(chuàng)造了條件。乳化柴油在柴油機(jī)的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)證明，除節(jié)能、降污的效果外，氣缸不腐蝕、不磨損、不積炭，其動(dòng)力性能基本保持不變。又如，常壓工業(yè)鍋爐具備產(chǎn)生微爆與水煤氣反應(yīng)的雙重條件，故常壓工業(yè)鍋爐使用乳化重油可以收到良好的效果。


水在其中起到的“媒介”作用
前面談到的微爆也好，水煤氣反應(yīng)也好，都離不開水，水在其中起到的作用被稱為“媒介”作用。在上述過程中水不會(huì)消耗，也不會(huì)增加，它的綜合作用是使碳粒子得到充分燃燒，抑制NOx的生成。

這是否意味著摻水越多越好呢?不然，許多實(shí)驗(yàn)證明，摻水量增加，柴油打火難度也增加，甚至打不著火；摻水量增加，柴油機(jī)動(dòng)力性能下降。另外，在燃燒過程中，大量的潛熱與顯熱被蒸氣帶走，增加了排煙熱損失，降低了熱效率。因此，摻水量的多少十分重要，適量摻水既節(jié)能又降污，摻水量過大反而達(dá)不到預(yù)期效果。


這也是符合辯證法的。摻水量的多少有個(gè)“度”，眾多實(shí)驗(yàn)認(rèn)為這個(gè)度為10%～30%(30%時(shí)打火啟動(dòng)比較容易)。水在起媒介作用的同時(shí)，高溫、高壓的水蒸氣，在膨脹過程中也要做功(即蒸汽機(jī)原理)，這部分功同油燃燒做功一樣被利用。這是水的第2個(gè)作用。
粒度
乳液中油包水型粒子的直徑和微爆有關(guān)，對(duì)乳化液的穩(wěn)定更為重要。粒子直徑愈小，油滴中水的質(zhì)量減少，而油膜的表面張力相對(duì)增加，穩(wěn)定期愈長(zhǎng)；但油滴太小，也會(huì)因上述原因使微爆力度下降。乳化柴油粒度為1～10 μm，而且5 μm的占90%是比較好的。

對(duì)重油來說，乳化比較困難，但一旦乳化成功，卻不容易破乳。原因之一是水和重油的密度很接近；另外，重油中含有瀝青質(zhì)和石蠟，它就是一種天然乳化劑。乳化重油粒度一般為2～20 μm，而且10 μm以下占90%就可以了。


生產(chǎn)工藝
把油、水、添加劑放在一起使之混合，并形成油包水型粒子，直徑在μm數(shù)量級(jí)，穩(wěn)定期3個(gè)月乃至半年，制造起來是有一定難度的。
首先是添加劑的選擇。添加劑和燃油的熱值、閃點(diǎn)、穩(wěn)定期等因素均有關(guān)系。此外，還要考慮燃油的經(jīng)濟(jì)性。添加劑性能很好，但若不經(jīng)濟(jì)，制成的乳化油比柴油或汽油還要昂貴，顯然是沒有市場(chǎng)的，因而也是沒有前途的。我們的許多研究，不能走向市場(chǎng)，這恐怕是一個(gè)重要原因。因此，添加劑的選取需要做大量的實(shí)驗(yàn)，從中優(yōu)化出理想的添加劑配方，這個(gè)配方視應(yīng)用對(duì)象不同而有不同。

乳化油的制取可用機(jī)械的方法把按比例配好的油、水、添加劑進(jìn)行攪拌、剪切、混合、霧化等使粒子直徑達(dá)到要求。


報(bào)道中也有用機(jī)械進(jìn)行初混而后通過超聲的辦法促使油、水、添加劑乳化的。超聲用于化學(xué)反應(yīng)稱為聲化學(xué)，在聲化學(xué)中超聲乳化可加速化學(xué)反應(yīng)過程，提高反應(yīng)產(chǎn)率，避免某些副反應(yīng)，降低反應(yīng)條件等。超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)械的、熱的及空化等作用機(jī)制，對(duì)傳聲媒質(zhì)產(chǎn)生一系列的效應(yīng)。

超聲乳化的主要優(yōu)點(diǎn)是不用或少用表面活性劑。超聲發(fā)生器通過換能器將能量傳遞給油液?，F(xiàn)已出現(xiàn)10 kW/h處理幾千升設(shè)備。 有把磁化技術(shù)用于燃油乳化的報(bào)道。


優(yōu)點(diǎn)
乳化油用于外燃與內(nèi)燃設(shè)備的燃燒具有節(jié)能與降污兩種效果，對(duì)于輕油與重油都具有普遍意義。限于客觀條件，有時(shí)微爆與水煤氣反應(yīng)不能兼得，降污效果明顯，但節(jié)能效果欠佳。遇到這種情況，往往國(guó)人就持冷漠態(tài)度。這就是80年代乳化研究進(jìn)入低谷的一個(gè)原因。

一些農(nóng)民朋友，一看乳化油是白色(柴油摻水)，與柴油顏色不同，于是就輕易認(rèn)為乳化油不好，這種認(rèn)識(shí)也帶有盲目性。在國(guó)外，把降污放在了更為重要的地位，這恐怕是應(yīng)用乳化油超前于我們的一個(gè)原因。說到底降污也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題，大氣污染了，回過頭來再治理大氣還是要花錢的。


未來發(fā)展
人類將進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)作為人口大國(guó)，隨著人民生活水平的提高，能耗(估且只講汽油與柴油)水平也在迅速提高。而天然石油的儲(chǔ)量卻是有限的，在積極探索新能源的同時(shí)，節(jié)約用油勢(shì)在必行。
乳化油既是節(jié)能油也是改善環(huán)境的綠色燃料油。貫徹節(jié)能與環(huán)保兩大基本國(guó)策與之有著密切的關(guān)系。當(dāng)前應(yīng)重視起乳化油的研究，特別是基礎(chǔ)理論的研究要有所突破。
單純的微爆理論與水煤氣理論還不能解釋眾多的異?，F(xiàn)象，因而也限制了應(yīng)用開發(fā)的突破，在實(shí)踐中也要根據(jù)內(nèi)燃與外燃的需要，輕油與重油的不同優(yōu)選不同的表面活性劉，形成系列產(chǎn)品，使乳化油產(chǎn)品為我國(guó)人民服務(wù)，為人類造福，可以肯定，乳化油的應(yīng)用前景是十分廣闊的。