ANSYS原油含水率测试分析仪的设计+CAD图纸(3)
1.3 电脱法原油含水测试仪简介
从底层下开采出来的原油一般都是油水两相混合的乳化液。因为原油中的沥青质，胶质，环烷酸等物质的粘滞作用，使得原油中微小的水珠（分散相）表面包裹一层弹性乳化膜，阻碍水珠的聚合，从而保持乳化液的稳定。但由于油水密度的不同，原则上可以通过自然沉降来实现油水分离，球形的水珠在油的沉降速度为[6]：
(1-3)
式中： —油密度； —重力加速度；
—水密度； —水珠半径； —油的粘滞系数；
对于同一种原油，除了水珠的半径，其余因素的变化范围不大，而且 与 成正比，所以增大水珠的半径可以加快水珠的沉降速度。
电脱法就是在原油中加入电场，处在电场中的极性水分子就会发生电极化，使水珠变成带有等量异种电荷的电偶极子。根据电磁场理论，可以计算出两水珠捡的相互吸引力：
(1-4)
式中： —纯油的介电常数; —水的介电常数;
—水珠半径; —两水珠间的距离;
—电场强度。
由上式可以看出，水珠越集中，那水珠之间的间距就越小，相互吸引力就越大，那么就越有可能挤破乳化膜形成大的水珠。在力场的作用下，使水珠互相靠拢，水珠之间的间距进一步减小，水珠之间的力就进一步增大，同时水珠向极板靠拢（电场最大），加速水珠的聚集和沉降，从而达到油水分离的目的[7]。
油水分离过程如下图1-1所示：
图1-1 油水电脱过程示意图
为了降低包围在水周围的乳化膜的强度，可以增加水珠之间的聚合速度，降低原油的粘滞系数。
2 原油含水测试分析仪结构设计
2.1 整体结构设计
电脱法原油含水率测试仪的工作原理需要测试仪有一个可以乘装原油的釜体，釜体上边进入原油，下边可以放出原油中的水。选用圆筒形的釜体。当通过电场完成油水分离后水处于下层，在下边将水放出，所以釜体结构需要一个可连接其他结构的出口。出口和筒体的连接过渡靠一个锥形的结构，锥形结构与筒体和出油口的连接方法选择焊接。
结构设计的主要部分是釜盖与釜体的连接方式，首先需在釜体上加一用于和釜盖连接的托盘，托盘和筒体连接方式也选择焊接。釜盖与釜体的连接方式多种多样。
由于测试仪可能用于高压条件下使用，所以测试仪的反应釜盖和釜体的连接方式，密封方式十分重要。
根据密封的作用力不同，高压容器常用的密封结构形式可以分为以下三类[8]：
（1） 强制密封：依靠拧紧主螺栓使顶盖、密封元件和筒体端部之间具有一定的接触应力而达到密封。内压上升后，螺栓伸长，顶盖上浮，接触应力减小。要求大的螺栓预紧力以保证在工作状态下，垫片与顶盖、筒体端部之间的密封性能可靠。
（2） 半自紧密封：利用螺栓预紧力使密封元件产生弹性变形并提供建立初始密封的预紧压力，当压力升高后，密封面的接触应力也随之上升，保证了密封性能。
（3） 自紧密封：依靠各自结构特点，垫片、和筒体端部之间的接触应力随工作压力升高而增大，高压下密封性能更好，预紧时，为建立初始密封施加的螺栓力较强制密封所需的螺栓力小得多，一般不用大直径螺栓。