本发明属于一般物理或化学的方法中用电使液体互相分离的技术领域，具体涉及一种混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法。
背景技术：
废润滑油通常也称为工业废油，是润滑油在使用过程中由于物理、化学或人为等因素，被固体杂质和水污染而逐渐老化变质形成的一种工业危险废物，其化学成分十分复杂，含大量有害重金属及含硫、磷、氯的有毒化合物，处理不当则会对环境和生物造成巨大的危害。而通过相应的工艺技术对废润滑油进行净化处理，恢复其基础油性能，则可以实现润滑油的二次使用，既避免了对生态环境造成不利影响，也有效缓解了能源资源的紧张。
目前对废润滑油的破乳脱水处理方式中，常用的沉降法、化学法、离心法、电场法和真空法均存在一定的缺陷，难以同时满足高效率，低能耗的处理要求，而新兴的脉冲电场破乳方法具有装置结构简单，破乳效率高，能耗低的优点，用于废润滑油的破乳脱水，能有效满足高效节能的要求。研究表明，脉冲电场高效破乳脱水的主要机理为油中液滴在脉冲电场的作用下发生振动变形，极大地削弱了油-水界面膜的强度，使液滴与液滴之间更容易发生结聚，且存在最佳的电场频率，使液滴发生共振，即变形振幅达到最大而不发生破裂，增大了液滴之间的碰撞几率，实现废润滑油的高效结聚破乳。
然而，用于废润滑油破乳脱水的脉冲电场通常为恒定频率的周期脉冲，只能使油中一种粒径的液滴实现共振，对于电场作用下粒径不断变化的油水系统而言，无法满足所有液滴的最佳共振频率，对脉冲电场破乳脱水的高效性具有一定的限制。申请人也考虑过采用频率不断变化的脉冲电场作用于废油乳化液，可参见中国专利申请cn111773769a公开的混沌频率脉冲电场破乳方法，可以实现对乳化液滴电场谐振频率的全覆盖，定幅值、等脉宽的混沌频率电场还可以避免因电场幅值和脉冲宽度不确定而影响破乳效率，但是，这种普通形式的混沌频率脉冲在实际使用时还是暴露出一些问题，会使液滴产生非稳态振动，在共振频率下的稳定响应不足，达不到良好的共振状态，还是无法很好地发挥脉冲电场的效用。
技术实现要素：
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，避免目前混沌频率脉冲电场破乳时，液滴在共振频率下稳定响应不足，影响破乳脱水效果的问题，取得电场脉冲频率既能覆盖废油乳化液中所有液滴谐振频率，又能保证液滴稳态响应的效果，提高破乳脱水的效能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，包括采用混沌频率脉冲组电场作用于废油乳化液进行破乳脱水；所述混沌频率脉冲组电场包括多个不同脉冲频率的脉冲电场组，各个脉冲电场组的脉冲频率在设定的界限范围内呈混沌变化；每个脉冲电场组包括多个相等频率、相同占空比和相同电场强度的脉冲。
进一步完善上述技术方案，各个脉冲电场组的脉冲频率变化规律由下式确定：
式中：ωmax为最大脉冲角频率；ωmin为最小脉冲角频率；ρ为液滴的密度；rmax为油中最大液滴的粒径；rmin为油中最小液滴的粒径；γ为油水界面张力；ωn为第n个脉冲电场组的脉冲角频率；cn为logistic满映射公式第n次迭代值。
进一步地，每个脉冲电场组里的脉冲个数由下式确定：
其中，
式中：a为油液阻力常数项；b为界面恢复力常数项；g为电场激励力常数项；μ为油液的动力黏度；ε0为真空介电常数；ε2为油液相对介电常数；e为电场强度；γ为油水界面张力；r为液滴初始半径；ρ为液滴的密度；χ为液滴振幅；q(t)为电场信号函数，
进一步地，所述混沌频率脉冲组电场输出的电场序列由下式确定：
式中：ωi为第i个脉冲电场组的电场角频率，t为电场作用时间。
进一步地，脉冲电场组中各脉冲的占空比为0.5，电场强度为100kv/m～500kv/m。
进一步地，所述废油乳化液的含水量质量百分比为10％～30％，40℃下的运动粘度小于65mm2/s；采用混沌频率脉冲组电场作用于废油乳化液进行破乳脱水之前，将废油乳化液的温度控制在40℃～50℃，然后采用混沌频率脉冲组电场作用于废油乳化液进行破乳脱水。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，运用混沌频率脉冲组电场激励废油乳化液中的液滴振动，相较现有的混沌频率脉冲电场破乳方法，电场具有两大特征：1)每个脉冲组由多个具有相等频率、占空比和电场强度的脉冲构成；2)脉冲组之间的频率呈混沌变化，即脉冲频率在设定的界限范围内不断变化，却永不重复。本发明电场形式的脉冲频率组间混沌而组内恒定，兼具混沌和周期特性，可以实现对乳化液滴电场谐振频率全覆盖，又可使液滴在每一频率下的振动都能达到稳态，使油中所有液滴在自身共振频率下能够有效响应，到达共振振幅，有效提升脉冲电场的聚结破乳能力。
2、本发明的混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，脉冲占空比选择恒为0.5，可以避免占空比过小导致液滴变形不充分，而影响破乳效率，又可以防止占空比过大造成不必要的能量消耗。
3、本发明相较现有的混沌频率脉冲电场破乳方法，除了每个脉冲组由多个具有相等频率、占空比和电场强度的脉冲构成，以保证液滴的稳态响应之外；调整了占空比，调整了频率的确定公式算法，脉宽由频率控制，调整了电场确认函数式，电场频率在各液滴共振频率之间往复迭代，不断变化，总体上响应了所有液滴的最佳破乳频率，相比现有的脉冲电场破乳脱水，效果更好，效率更高。
附图说明
图1为具体实施例的混沌频率脉冲组电场的示意图；
图2为具体实施例的混沌频率脉冲组频谱图；
图3为具体实施例中液滴在不同振动初值下的振动响应的示意图；
图4为具体实施例中混沌频率脉冲组电场信号的示意图；
图5为具体实施例中液滴在混沌频率脉冲组电场中的振动响应；
图6为对比不同电场模式下液滴的振动幅值的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
具体实施例的混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，将需要处理的废油乳化液进行预处理，预处理后的废油乳化液的含水量质量百分比为10％～30％，40℃下的运动粘度小于65mm2/s；废油乳化液经过滤器除去机械杂质后，入换热器将油温控制在40℃～50℃，然后进入电场破乳器进行破乳脱水处理，处理后的油液进入后续储油装置。
请参见图1，电场破乳器采用混沌频率脉冲组电场作用于废油乳化液，进行破乳脱水；所述混沌频率脉冲组电场包括多个不同脉冲频率的脉冲电场组，多个不同脉冲频率的脉冲电场组按时间顺序分别作用于废油乳化液进行破乳脱水；各个脉冲电场组的脉冲频率在设定的界限范围内呈混沌变化，永不重复；每个脉冲电场组包括多个相等频率、相同占空比和相同电场强度的脉冲，多个脉冲按时间顺序分别作用于废油乳化液。
其中，各个脉冲电场组的脉冲频率变化规律由下式确定：
式中：ωmax为最大脉冲角频率；ωmin为最小脉冲角频率；ρ为液滴的密度；rmax为油中最大液滴的粒径；rmin为油中最小液滴的粒径；γ为油水界面张力；ωn为第n个脉冲电场组的脉冲角频率；cn为logistic满映射公式第n次迭代值。
其中，每个脉冲电场组里的脉冲个数由下式确定：
其中，
式中：a为油液阻力常数项；b为界面恢复力常数项；g为电场激励力常数项；μ为油液的动力黏度；ε0为真空介电常数；ε2为油液相对介电常数；e为电场强度；γ为油水界面张力；r为液滴初始半径；ρ为液滴的密度；χ为液滴振幅；q(t)为电场信号函数，
其中，所述混沌频率脉冲组电场输出的电场序列由下式确定：
式中：ωi为第i个脉冲电场组的电场角频率，t为电场作用时间。
脉冲电场组中各脉冲的占空比为0.5，电场强度为100kv/m～500kv/m。
算例：
通过试验仪器测得油水系统的物性参数如表1所示：
表1废油乳化液的物性参数
(1)确定频率范围ωmax和ωmin：
将上述相关参数带入频率计算公式，得
即施加脉冲组电场的混沌频率范围ω∈(ωmin,ωmax)＝(68.99,1187.53)rad/s。
(2)确定脉冲组间频率的混沌迭代
设定混沌迭代的初值c1＝0.35，将(1)计算得到的ωmax和ωmin代入频率混沌迭代式
得到脉冲组的混沌频谱如图2所示。
(3)确定脉冲电池组内脉冲个数
设定脉冲电场强度为e＝2×105v/m，取液滴振动初值χ0分别为0.001，0.1，0.2，求解油中液滴的非线性振动方程，得到粒径rmax液滴的振动响应如图3所示。
以液滴经周期振动后趋于稳定时所经过的振动周期数，为脉冲电池组中的脉冲数。由液滴振动响应曲线可知，液滴在振动的第3个周期后，振动完全趋于稳定，所以取脉冲电池组中的脉冲数k为3。
(4)输出混沌脉冲组电场序列
由(1)、(2)、(3)确定的频率变化和组内脉冲个数之后，通过电场序列的表达式：
(5)输出混沌脉冲组电场序列
将(4)输出的电场序列通过编程存入脉冲电源，电源正极接电脱水装置的正极接口，负极接地，通过电场法可对废油乳化液进行破乳脱水。
实施例的混沌频率脉冲组电场破乳脱水方法，使电场兼具混沌和周期特性，弥补了恒定电场脉冲频率无法覆盖乳化油中所有液滴谐振频率和变频脉冲电场不能稳态响应的缺点，能很大限度的发挥脉冲电场破乳脱水效能。
请参见图5，为粒径r＝1.8×10-3m的液滴在混沌频率脉冲组电场中的振动响应情况，可见液滴的振动存在混沌响应与周期响应两种状态，具有较高的振动幅值，与预期振动结果相符。
对比情况。请参见图6，可见，恒定频率的脉冲电场仅针对极小粒径范围内的液滴具有较好的谐振效果，振动幅值略高于混沌频率脉冲电场和混沌脉冲组电场(本发明)；但混沌频率脉冲电场和混沌脉冲组电场能使油中所有液滴都具有较高的振动幅值，优于恒定脉冲电场；其中，液滴在混沌脉冲组电场中的振动幅值又始终略高于混沌频率脉冲电场。由此可知，混沌脉冲组电场具有更好的振动聚结效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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