Nghiên Cứu Khả Năng Tách Dầu Thủy Lực Khỏi Bề Mặt Phôi Kim Loại

Nghiên cứu khả năng tách dầu thủy lực khỏi bề mặt phôi kim loại, ứng dụng trong công nghiệp chế tạo và nâng cao hiệu quả sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Việt Anh
• Người hướng dẫn: Th.S. Đặng Chinh Hải
• Trường học: Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Khả Năng Tách Dầu Thủy Lực Khỏi Bề Mặt Kim Loại
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Dầu thủy lực
• 1.2. Giới thiệu chung
• 1.3. Yêu cầu cơ bản của dầu thủy lực
• 1.4. Khái niệm nhũ tương
• 1.5. Phân loại nhũ tương
• 1.6. Các tác nhân tạo nhũ
• 1.7. Cách nhận biết nhũ tương dầu nước và nhũ tương nước dầu
• 1.8. Nguồn gốc và đặc điểm cấu tạo
• 1.9. Độc tính và công dụng
• 1.10. Nguồn gốc và cấu tạo
• 1.11. Tính chất của CMC
• 1.12. Giới thiệu chung
• 1.13. Tính chất vật lý
• 1.14. Trạng thái tự nhiên
• 1.15. Tính chất hóa học
• 1.16. Hiện trạng và tác hại của dầu thủy lực với môi trường con người
• 1.17. Hiện trạng dầu thủy lực tại Việt Nam
• 1.18. Tác hại của dầu thủy lực thải với môi trường và con người
• 1.19. Tác hại với môi trường
• 1.20. Tác hại đối với con người
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nghiên cứu thực nghiệm tách dầu ra khỏi bề mặt kim loại dựa vào các chất hoạt động bề mặt
• 2.2. Chất hoạt động bề mặt
• 2.3. Khuấy trộn cơ học
• 2.4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến khả năng tách dầu khỏi bề mặt kim loại
• 2.4.1. Không có chất hoạt động bề mặt
• 2.4.2. Sử dụng chất hoạt động bề mặt lauryn sunfat
• 2.4.3. Sử dụng chất hoạt động bề mặt CMC
• 2.5. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến khả năng tách dầu ra khỏi bề mặt kim loại
• 2.5.1. Không có chất hoạt động bề mặt
• 2.5.2. Sử dụng chất hoạt động bề mặt lauryn sunfat
• 2.5.3. Sử dụng chất hoạt động bề mặt CMC
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến hiệu quả xử lý dầu
• 3.1.1. Không có tác động cơ học
• 3.2. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến hiệu quả xử lý dầu thủy lực
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng tách dầu thủy lực khỏi bề mặt kim loại

Khả năng tách dầu thủy lực khỏi bề mặt kim loại là một vấn đề quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại. Dầu thủy lực thường bám chặt vào bề mặt kim loại, gây khó khăn trong việc xử lý và tái chế. Việc nghiên cứu khả năng tách dầu không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tiết kiệm chi phí cho các doanh nghiệp. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào các phương pháp tách dầu hiệu quả và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

1.1. Đặc điểm và tính chất của dầu thủy lực

Dầu thủy lực có nhiều đặc tính quan trọng như khả năng bôi trơn, chống mài mòn và tính ổn định nhiệt. Những đặc điểm này ảnh hưởng đến khả năng tách dầu khỏi bề mặt kim loại. Việc hiểu rõ tính chất của dầu sẽ giúp xác định phương pháp tách dầu hiệu quả hơn.

1.2. Tầm quan trọng của việc tách dầu thủy lực

Việc tách dầu thủy lực khỏi bề mặt kim loại không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn giảm thiểu ô nhiễm. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện nay, nơi mà việc xử lý chất thải đang trở thành một thách thức lớn.

II. Vấn đề và thách thức trong khả năng tách dầu thủy lực

Mặc dù có nhiều phương pháp tách dầu, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng chúng vào thực tiễn. Các yếu tố như thời gian ngâm, tốc độ khuấy và loại chất hoạt động bề mặt đều ảnh hưởng đến hiệu quả tách dầu. Nghiên cứu này sẽ phân tích các vấn đề chính và đề xuất giải pháp.

2.1. Ảnh hưởng của thời gian ngâm đến khả năng tách dầu

Thời gian ngâm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng tách dầu. Nghiên cứu cho thấy, thời gian ngâm lâu hơn có thể giúp tăng hiệu quả tách dầu, nhưng cũng cần cân nhắc đến chi phí và thời gian sản xuất.

2.2. Tác động của tốc độ khuấy đến hiệu quả tách dầu

Tốc độ khuấy cũng là một yếu tố quan trọng trong quá trình tách dầu. Tốc độ khuấy quá thấp có thể không đủ để tách dầu, trong khi tốc độ quá cao có thể gây ra hiện tượng tạo bọt, làm giảm hiệu quả tách dầu.

III. Phương pháp tách dầu thủy lực hiệu quả

Có nhiều phương pháp tách dầu thủy lực khỏi bề mặt kim loại, bao gồm sử dụng chất hoạt động bề mặt, khuấy trộn cơ học và các phương pháp hóa học. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng.

3.1. Sử dụng chất hoạt động bề mặt trong tách dầu

Chất hoạt động bề mặt có khả năng làm giảm sức căng bề mặt, giúp tách dầu ra khỏi bề mặt kim loại hiệu quả hơn. Nghiên cứu cho thấy, các chất như Lauryl Sulfate và CMC có hiệu quả cao trong việc tách dầu.

3.2. Khuấy trộn cơ học và hiệu quả tách dầu

Khuấy trộn cơ học là một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả trong việc tách dầu. Phương pháp này giúp tăng cường sự tiếp xúc giữa dầu và chất tách, từ đó nâng cao hiệu quả tách dầu.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu về khả năng tách dầu thủy lực đã cho thấy nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng các phương pháp tách dầu hiệu quả có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp.

4.1. Kết quả thực nghiệm về khả năng tách dầu

Các thí nghiệm cho thấy, việc sử dụng chất hoạt động bề mặt kết hợp với khuấy trộn cơ học mang lại hiệu quả tách dầu cao nhất. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc xử lý dầu thải trong công nghiệp.

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp

Các phương pháp tách dầu đã được áp dụng thành công trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất máy móc đến chế biến thực phẩm. Điều này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu tách dầu thủy lực

Khả năng tách dầu thủy lực khỏi bề mặt kim loại là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng và cần thiết. Nghiên cứu này không chỉ giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Tương lai của nghiên cứu này sẽ phụ thuộc vào việc phát triển các phương pháp tách dầu hiệu quả hơn.

5.1. Tương lai của nghiên cứu tách dầu

Nghiên cứu trong lĩnh vực tách dầu thủy lực sẽ tiếp tục phát triển, với nhiều phương pháp mới được nghiên cứu và áp dụng. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả tách dầu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các chất hoạt động bề mặt mới, cũng như cải tiến các phương pháp tách dầu hiện có. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí trong quá trình tách dầu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I : Tổng quan I. Dầu thủy lực [1], [2] I. Giới thiệu chung Dầu thủy lực hay còn gọi chất lỏng thủy lực được sử dụng trong các hệ thống thủy lực. Tác dụng của hệ thống này là truyền và làm điều hòa năng lượng hoặc thông qua việc sử dụng dầu nằm trong hệ thống kín.

Dầu này hoạt động trong điều kiện động và có áp lực. Các thiết bị truyền động thủy lực được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, ở đó cần khuyếch đại lực hoặc các cơ cấu điều khiển phải được đảm bảo hoạt động chính xác và tin cậy. Cơ cấu thủy lực cho cả hệ thống phanh thủy lực là những ví dụ đơn giản nhất cho các hệ thống như vậy. Dầu thủy lực là môi trường năng lượng.

Mặc dù dầu dùng cho hệ thống thủy lực cũng có chức năng làm giảm ma sát và chống mài mòn cho các chi tiết gọi là chất lỏng thủy lực chứ không phải dầu thủy lực. Các chất lỏng này là một trong những nhóm dầu công nghiệp quan trọng nhất đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong các máy công cụ, cơ cấu lái… Chất lỏng thủy lực cũng được sử dụng trong các phương tiện vận tải đường bộ và đường thủy, máy bay cũng như trong các hệ thông phanh. Yêu cầu cơ bản của dầu thủy lực Để truyền lực một cách hiệu quả, chất lỏng thủy lực phải có đặc tính chịu nén tốt, có khả năng bôi trơn trong các bộ phận chuyển động của hệ thống thủy lực. Trong thực tế, dầu gốc dầu mỏ (dầu khoáng) có thể đáp ứng được các yêu cầu bôi trơn trên, nếu được pha thêm phụ gia có các chất liệu phù hợp, dầu khoáng sẽ là loại dầu nhờn thủy lực lý tưởng.

Đặc tính chống mài mòn của dầu thủy lực đóng vai trò quan trọng nhất khi áp suất hệ tăng lên. Về mặt này, bơm trong thủy lực giữ vai trò đặc biệt quan trọng. Có 3 loại bơm chính: Bơm răng khia, bơm cánh trượt và bơm pittong, chúng có yêu cầu khác nhau về tính chống mài mòn. Trong bơm cánh trượt, điểm tiếp xúc quan trọng nhất là điểm tiếp xúc giữa đầu của cánh trượt bằng Sinh viên: Nguyễn Việt Anh - MT1801 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG thép với vỏ bơm bằng thép, trong khi ở bơm pittong, sự mài mòn ở các tải trọng cao do sự tiếp xúc giữa các kim loại và thép: giữa các khớp nối của các guốc làm bằng crom lên pittong thép.

Đối với các bơm răng khía, kích thước của các bánh răng rất khác nhau và có tải trọng trung bình, vì vậy yêu cầu về tính chống mài mòn của dầu không phải vấn đề quan trọng nếu chọn được loại dầu có độ nhớt thích hợp. Các đặc tính quan trọng trong khác của chất lỏng thủy lực: - Tính bền oxy hóa: rất quan trọng đối với xu hướng tăng nhiệt độ của khối dầu sử dụng trong hệ thủy lực. - Tính bền nhiệt: chống sự tự phá hủy dưới tác dụng nhiệt và xúc tác là bề mặt kim loại tiếp xúc. - Tính chống ăn mòn: để tránh tác dụng có hại đối với các kim loại trong hệ thủy lực.

- Tính có thể lọc được: để tránh hiện tượng tắc bầu lọc cặc do cặn lắng hình thành vì phản ứng với nước trong dầu. - Tính tách nước: để tránh hiện tượng tạo nhũ khi 1 lượng nước nhỏ lọt vào hệ thống ngưng tụ. - Tính chống tạo bọt và thoát khí: để tránh tác động của bọt khí và bảo đảm chịu nén tốt - Khả năng tương hợp: để tránh được độ trương nở và các tác động có hại đối với các vật liệu gioăng, phót thường được sử dụng trong hệ thủy lực. Sự khác nhau cơ bản giữa nhóm dầu khoáng thủy lực với các nhóm dầu khác là ở sự cân bằng đặc thù: một bên giữa đặc tính chống mài mòn (đặc biệt mài mòn thép với thép) và một bên là đặc tính chống ăn mòn, bền nhiệt.

Khi sử dụng ở các giới hạn nhiệt độ (ví dụ phải làm việc thường xuyên hoặc đột xuất trong điều kiện cực lạnh) cần sử dụng loại dầu có độ nhớt là các hợp chất cao phân tử. Các polymer này có thể được sử dụng tốt cho hệ thủy lực của máy công cụ vì đối với loại máy này, dầu bôi trơn luôn duy trì được nhiệt độ nhớt ổn định trong suốt thời gian làm việc. Sinh viên: Nguyễn Việt Anh - MT1801 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG Việc lựa chọn chất lỏng bôi trơn phù hợp để sử dụng trong các điều kiện khác nhua tùy thuộc rất nhiều vào loại bơm, hệ thống thiết kế, các điều kiện hoạt động và ảnh hưởng của môi trường. Chất lỏng thủy lực hoạt dộng ở khoảng nhiệt độ rộng trong các điều kiện khí hậu khí hậu khác nhau và phải có tính nhớt nhiệt tốt nhãi là độ nhớt ít thay đổi khi thay đổi nhiệt độ.

Yêu cầu ấy chỉ có thể đảm bảo đối với loại dầu có chỉ số độ nhớt hơn hẳn so với loại dầu nhờn gốc mỏ bình thường. Đặc tính cơ bản của chất lỏng thủy lực để xác định tính chất lý hóa và tính năng sử dụng của nó là tỷ trọng, độ nhớt, chỉ số độ nhớt, mối tương quan giữa độ nhớt với áp suất, nhiệt độ bắt cháy, độ nén, khả năng tạo bọt, khi xâm thực, tinh phá nhũ, tính bôi trơn, tính chống ăn mòn, độ ổn định oxy hóa nhiệt, chỉ số axit và điểm anilin.  Tỉ trọng có liên quan đến nhiều tới độ nhớt và độ nén. Nó sẽ ảnh hưởng tới công suất truyền thủy lực và xác định được năng lượng dự trữ tổng dầu nhờn trong hệ tuần hoàn.

Dùng dầu nhờn tỷ trọng cao cho phép giảm kích thước hệ truyền động thủy lực có dùng công suất.  Độ nhớt và tính nhớt nhiệt đóng vai trò lớn đối với tính năng sử dụng dầu. Khi nhiệt độ khởi động thấp, dầu phải có độ nhớt thấp. Khi nhiệt độ làm việc tương đối cao dầu nhờn phải có độ nhớt đảm bảo cho hệ truyền thủy lực hoạt động bình thường, dầu không bị chảy quá mạnh.

Trong thực tế, để đảm bảo hoạt động của hệ truyền thủy lực bền vững và có hiệu quả, độ nhớt của dầu phải nằm trong khoảng 12-100 mm2/s. Nhiệt độ cao nhất có thể chấp nhận được để sử dụng chất lỏng này là nhiệt độ mà ở đó hoạt động của hệ thủy lực đạt hiệu quả 75% so với định mức. Nhiệt độ thấp nhất là nhiệt độ mà ở đó chất lỏng có khả năng tuần hoàn trong hệ thủy lực dưới tác động của áp suất bơm. Khi đó, công suất bơm không thấp hơn 30% so với định mức.

Do những yêu cầu trên, giới hạn nhiệt độ tương đương cho khả năng làm việc của dầu trong hệ thủy lực là nhiệt độ mà ở đó độ nhớt không nhỏ hơn 100mm2/s, nhiệt độ âm là nhiệt độ ở đó độ nhớt không quá 3000-7000 mm2/s ( phụ thuộc và kết cấu bơm và hệ thủy lực). Sinh viên: Nguyễn Việt Anh - MT1801 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG  Chỉ số độ nhớt thể hiện tính chất nhiệt của dầu. Chỉ số độ nhớt đạt từ 80 trở lên, dầu thủy lực có tính nhớt nhiệt tốt. Nếu từ 50-60 không đạt yêu cầu chất lỏng thủy lực thuộc loại dầu có độ nhớt cao.

Chỉ số độ nhớt của dầu thủy lực có thể lên đến 110-300. Dưới áp suất cao độ nhớt có thể tăng đến mức dầu nhờn mất đặc tính chất lỏng và trở thành thể dẻo. Khi thay đổi điều kiện ban đầu thì dầu nhờn lại có độ nhớt như ban đầu.  Độ bền nhớt là khả năng dầu quánh giữ được độ nhớt và có chỉ số độ nhớt của mình khi lực cở học của các phân tử phụ gia bị phá vỡ trong hệ tuần hoàn dầu dưới áp lực của hệ thủy lực.

Độ nhớt bền và chỉ số độ nhớt phụ thuộc vào tỷ lệ phụ gia độ nhớt trong dầu. Cho phép độ nhớt của dầu thủy lực đặc giảm khoảng 5-20% so với độ nhớt ban đầu ở 500C, phụ thuộc vào yêu cầu nơi sử dụng.  Đối với dầu nhờn có chỉ số độ nhớt cao thì nhiệt độ làm việc của hệ thủy lực nên cao hơn nhiệt độ đông đặc của dầu 100C. Nhiệt độ làm việc của hệ thủy lực có nhiệt độ âm nên xác định theo độ nhớt lớn nhất của dầu khi dầu có thể bơm được qua ống dẫn dầu.

 Độ nén là 1 trong những tính chất quan trọng của chất lỏng thủy lực. Để đảm bảo cho hoạt động của hệ thủy lực, chất lỏng cần có độ nén nhỏ nhất, giá trị của độ nén thường được biểu diễn bằng môđun co dãn. Chỉ dưới áp suất rất lớn (hơn 4.103N/m2), thể tích chất lỏng khoáng mới giảm 15-20%. Chất lỏng silic thường có độ nén lớn.

 Tính chống tạo bọt thể hiện thể hiện khả năng đẩy không khí của chất lỏng mà không tạo bọt. Trong chất lỏng thủy lực khoáng tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ bình thường, nó chứa 8-9% không khí hòa tan. Khi có không khí dạng bọt làm cho chất lỏng bị nén hơn, do đó làm giảm hiệu suất hệ truyền thủy lực. Khi tổng dầu nhờn có không khí, hiện tượng tạo bọt sẽ làm tăng quá trình oxy hóa dầu nhờn, tăng độ chảy của dầu và xuất hiện khi xâm thực trong thời gian làm việc của hệ thủy lực.

Phần lớn dầu nhờn thủy lực chứa phụ gia chống tạo bọt. Nó phá các bong bóng khí trên bề mặt nhằm ngăn cản quá trình tạo bọt. Sinh viên: Nguyễn Việt Anh - MT1801 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐHDL HẢI PHÒNG  Tính chống tạo nhũ là khả năng dầu nhờn làm lắng nhanh nước lẫn vào dầu. Tất cả các loại dầu thủy lực làm việc trong điều kiện có thể lẫn nước đểu phải có khả năng chống tạo nhũ.

Dầu nhờn có tính chống tạo nhũ tới khi bị lẫn nươc sẽ tạo thành nhũ tương nước-dầu bền vững, làm giảm độ nhớt của dầu, làm giảm khả năng chống ma sát, làm tang nhiệt độ đông đặc…Tính chống tạo nhũ của dầu được tăng lên khi pha phụ gia đặc biệt.  Tính bôi trơn cao của chất lỏng là đặc biệt cần thiết khi hệ thủy lực hoạt động có bơm cánh quạt. Ở 1 số kết cấu của bơm cánh quạt, khi hoạt động với tốc độ quay lớn, tải trọng lớn và nhiệt độ tại chỗ lớn sẽ phá hủy màng nhờn của dầu, gây nên sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại, gây tai biến mài mòn. Để tránh hiện tượng mài mòn và hiện tượng dính, người ta pha vào dầu thủy lực phụ gia chống mài mòn, để tạo ra màng bảo vệ ở nhiệt độ nhất định.