Proces usuwania rozproszonych zanieczyszczeń ciekłych z paliw i wody z wykorzystaniem wysokosprawnych włókninowych struktur koalescencyjnych (Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej)

Przedmiotem badań, których wyniki przedstawiono w pracy, jest proces rozdzielania zdyspergowanych układów dwufazowych typu olej w wodzie (O/W) i woda w oleju (W/O) wykonywany z użyciem wysokosprawnych struktur koalescencyjnych.

Szczególny nacisk położono na likwidowanie zemulgowanej wody z oleju napędowego, co stanowiło główny trend badawczy i doprowadziło do opracowania pionierskiego rozwiązania dwustopniowego kompaktowego filtra do montażu w pojazdach wyposażonych w silniki wysokoprężne.

W pierwszym rozdziale pracy dokonano przeglądu metod separacji układów ciecz-ciecz, z naciskiem na urządzenia zaopatrzone w części koalescencyjne do rozdzielania jednostajnych emulsji. Wyszczególniono powszechnie obserwowane trudności i przedyskutowano znaczenie najmocniejszych parametrów, mających bezpośredni wpływ na ograniczenie wydajności pracy struktur koalescencyjnych.

stworzono studium literaturowe dotyczące mechanizmu koalescencji rozproszonych kropel unoszonych w przepływie i związanych z nim modeli sprawności ich łączenia się. Następnie zestawiono i przedyskutowano najróżniejsze zależności opisujące skuteczność wychwytywania i koalescencji kropel dyspersji przepływającej poprzez złoże porowate.

Sformułowano nowy model zezwalający na opis zjawisk depozycji i ociekania obszernych kropel po koalescencji dla pojedynczej komórki obliczeniowej, który uwzględnia jednocześnie wpływ zwilżalności włókien i związanego z tym nasycenia struktury na produktywność separacji, jak i zezwala na oszacowanie rozmiarów kropel i mechanizmów prowadzących do ich odłączania na wylocie.

W części eksperymentalnej przeprowadzono w szerokim zakresie prace doświadczalne separacji dyspersji ciecz-ciecz z wykorzystaniem struktur polimerowych, celulozowych i włókien szklanych, w ramach których zweryfikowano tendencje podawane w literaturze przedmiotu, a także sformułowano wnioski, których część okazała się przeciwstawna doniesieniom literaturowym.

Dla wyników odbiegających od ustalonych opinii nt. Koalescencji kropel w strukturach włókninowych przedstawiono interpretację domniemanych mechanizmów posiadających wpływ na przebieg cyklu. W ramach prac laboratoryjnych produkowano szereg modyfikacji badanych struktur koalescencyjnych w celu poprawy ich sprawności.

Badania separacji emulsji przeprowadzono w samodzielnie zaprojektowanej instalacji testowej, której uniwersalny charakter pozwala na badania separacji dyspersji wody w oleju i odwrotnej oraz prowadzenie eksperymentów w szerokim zakresie parametrów operacyjnych i dla zróżnicowanej geometrii warstw włókninowych.

Zwieńczeniem wykonywanych badań doświadczalnych, wspartych teoretyczną analizą zjawisk i ich numerycznym opisem, jest zgłoszenie patentowe i praktyczne zastosowania opracowanych rozwiązań, których szczegóły przedstawiono w ostatnim rozdziale pracy.