第1篇：乳化剂和助剂对乳化体系稳定性能影响的研究分析论文
乳化剂和助剂对乳化体系稳定性能影响的研究分析论文
乳化体系是一种组分或几种组分组合液体以微粒(液滴或液晶)形式分散在另一不相溶的液体中构成具有相当稳定性的多相分散体系。由于它们外观往往呈乳液，所以又称为乳状液或乳化液。
乳状液形式的产品在许多行业使用都有优异的效果:改善食品日感、味道，改善医药吸收情况及促进农药的药效发挥等。在化妆品中它可以克服油质化妆品不易吸收和水质化妆品润滑感差的缺点，提高化妆品的功效。在液体洗涤剂中，可以克服织物变旧颜色变化，提高洗涤剂的护色和柔软作用。解决了家居护理中固体地板护理剂使用不便，气味难闻的问题。
虽然乳状液在生活中为我们提供了各种便利，但乳状液体系在热力学上不稳定，易受多方因素影响，乳液贮存时间短，易出现分层和破乳等现象，产品货架期缩短，易造成产品质量问题，这些都影响消费者的使用。
影响乳液稳定性的主要因素有:乳化剂的选择、工艺温度、剪切速率、乳化时间及助乳化剂的添加等。
本文研究了乳化剂及助乳化剂对体系稳定性的影响，以聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酐单单月桂酸酯为乳化剂，研究其在不同用量、不同配比以及添加助剂时对乳液稳定性能的影响。
1乳液稳定性的影响因素
1.1乳化剂的作用原理
乳化剂能吸附在相界面上形成界面膜并使乳状液稳定。其作用表现在:①降低界面张力，使分散体系的势能下降;②在界面上形成韧性或高粘度界面膜阻止碰撞而引起的液滴聚结;③当乳化剂分子带有电荷时，使液滴表面带电形成双电层，减少液滴接近和碰撞而聚结的几率”。
以下主要应用HLB值乳化剂选择法，研究乳化剂的用量、配比及加人助剂对硅油和白油体系稳定性的影响。
1.2乳化剂用量和配比选择
1.2.1以HLB值为依据选择乳化剂
HLB值反映了亲水与亲油这2种相反的基团大小和力量平衡，乳化剂提供HLB值(混合乳化剂是由加合法求得HLB值)与油相所需HLB值相等。研究发现，乳化剂和油相的HLB值相同只是乳液稳定性的必要条件，而非充分条件.
乳化剂选择的一般原则,使用复合乳化剂。复合乳化剂一般由水溶性和油溶性乳化剂组成,2种乳化剂分子间的作用增强了界面膜的机械强度,改变界面膜的物理性质。如聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯(油溶)与山梨醇酯单月桂酸酯(水溶),由于聚氧乙烯山梨醇醋与水能发生强烈的相互作用,而它的亲油基比亲油性强的山梨醇酯更多的伸向水相,使二者的亲油基在界而膜上相互更接近形成比单独使用时更强的界面膜。
1.2.2乳化剂用量及配比
乳化剂的用量对于乳化效果和乳液稳定性影响较大，用量过小稳定性差，用量过多虽可以降低表而张力，但泡沫增多，粘度增大，乳化效果反而不好，故而乳化剂的用量对乳液稳定性有较大影响下。
HLB值不能够完全体现乳化效率的高低，因此增加乳化剂用量到一定程度后，再增加乳化剂用量并不能提高乳化效率这点任智等人在非离子表而活性剂乳液稳定性HLB规则研究中得到证明
1.3助乳化剂
助乳化剂在一般乳液体系对乳液的稳定性起到积极作用。研究表明，复配后的乳化剂乳化能力虽然大大增强，却对乳液稳定性的贡献有一定的限制，加入少量的稳定剂或助乳化剂后，体系稳定性大大改善。
助乳化剂使体系稳定的原因:①形成更小的珠滴;②能提高界而膜的强度，使界面不易破裂;③能吸附在液滴表面，阻止液滴间的聚结作用，从而促进乳液稳定存在。
在文献中有关于添加助表面活性剂降低油/水界面张力、增加界而膜流动性、调节HLB值的作用的报道。也有文献指出，脂肪醇等极性有机物具有较小的亲水端基，能与界面吸附层中表面活性剂形成“复合物”，使界面膜强度大为提高。
高聚物助乳化剂对一乳状液稳定性影响的作用机理是，当乳状液的分散液滴表面吸附高聚物时形成高分子吸附层有阻止液滴间的聚合作用而使乳状液稳定高聚物分子的突出部分是有起到有效位阻稳定作用的部分
一些助乳化剂的水溶液中存在晶状结构，当把油相分散在表而活性剂液晶相中时，形成油分散在表面活性液晶相中的乳状液，在这种结构中表面活性剂在油滴表面形成定向排列结构，充分发挥表面活性剂降低界面张力作用，并使界面膜的强度增加当形成油/层状液品乳液，外观为透明凝胶状时，向此乳状液中加人水，即可生成细微油珠分散在水中的。
1.4乳液稳定性的检测方式
乳液稳定性可通过不同方式测定一些研究中，通过测试乳液固含量、转化率和凝胶率来考察乳化剂的选择及乳状液的稳定性，或通过测试乳液的吸水率、私度及光吸收率等进行，而最简单、最基本的考察方式通常有:静置试验、冻融试验、离心分离及粒度分布等!
温度耐受性试验，即通过体系的热负荷变化，了解乳状液中的絮凝、聚结变化的趋势以判断乳状液的稳定性，包括高温加速试验法、低温加速试验法、高温-低温循环加速法及冻结-融解。
2试验部分
2.1设计正交试验
通过转相乳化法研究聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酯单月桂酸酯的用量、配比及添加助剂对硅油、白油乳化体系稳定性的影响。
聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、山梨醇酯单月桂酸酯选取比例选择满足油相所需HL13值要求。设定乳化温度600C ,剪切速率1 500 r / min，助乳化剂添加方式为:助乳化剂和乳化剂一起添加在油相中。
2.2助剂对乳化体系影响的试验
1)助剂的添加量对体系的影响:选择不同助剂的添加质量:0.5%, 1%, 2%, 5%;
2)助剂的添加方式对体系的影响:①将助乳化剂溶于水相，对添加了乳化剂的油进行乳化;②将助乳化剂和乳化剂一起添加在油相中，进行转相乳化。
3结果及讨论
3.1正交试验安排和结果
3.1.1正交试验安排和结果。
3.1.2结果分析
在试验中发现，随着乳化剂用童的增多，乳液体系越稳定，当乳化剂用量从2.2%增长到32%时，乳液稳定性增强，当乳化剂的含量继续增大，乳液的稳定性并没有随乳化剂增大而增长。这是因为乳化剂用量少，形成的胶束数目少，导致乳液中分散相的液滴相互接触，靠拢成团，乳液出现絮凝;当絮凝的液珠发生合并，原来的小液珠的液膜被破坏，形成体积较大而界面积较小的液珠时，发生聚结，直接导致了乳液不稳定;当乳化剂用量继续增加，胶束数目随之增加，乳化反应的'场所增多，生成了更多数目的液珠，从而液珠的粒径减小，但粒径的减小导致乳化剂浓度变低，使分散相液滴更容易聚结，导致粒径增大，乳液不稳定。
试验同时发现，当聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和山梨醇酯单月桂酸酯的比例为3:1时，乳液体系的各项性能较好分析原因是：离子表面活性剂吸附在液滴表面形成紧密而带有溶剂化的单分子吸附层，防止粒子的聚结，吸附层越厚密，粒子间吸引力越差，乳液稳定性越好，聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸醋和山梨醇配单月桂酸醋比例增加，吸附层厚密度增强，乳液更稳定试验未探讨比例继续增加，厚密度是否继续增加。
3.2助剂对乳化体系影响的试验结果及分析
3.2.1助剂的添加量及添加方式对体系的影响结果
乳液外观明显不稳定时，离心稳定性、冻融试验及观察乳液粒径均匀度不再进行考察。
3.2.2结果分析
乳化助剂的添加对乳液稳定性有一定影响当助剂L5-100加人体系中能对体系稳定性起到积极影响，随着L5-100的增加，乳液稳定性变强，当助剂的添加量为2%时，通过将助剂添加到水中的添加方式就能起到使乳液稳定的作用;当助剂的添加量为5%时，2种方式添加助剂均能使乳液体系稳定同时，不同的助剂添加方式对乳液稳定性也有影响，当使用方式①添加L5-100时，乳液的稳定性更好，所需的助剂也更少这是因为L5-100对乳液体系的稳定性、粒径分布及变化、动态表而张力的影响很大在早先的研究中，对L5- 100影响乳液稳定性的机理就做出了解释，认为L5-100作为一种非离子型聚合物，可以通过空间位阻达到稳定粒子的效果，使乳液稳定
4结论
液体系最稳定;但乳化剂用量增加到4.2%时，稳定性反而下降。
助乳化剂L5-100添加量为2%时，将助剂添加在水相中乳化反应可得到稳定乳液;助剂L5-100添加量为5%时，将助剂和乳化剂共同添加到油相中乳化反应也可得到稳定乳液。
总之，乳化剂的用量及配比、乳化助剂的添加和加人方式对本体系乳液的稳定性有明显影响.
第2篇：海拔对离心泵吸入性能的影响研究论文
离心泵广泛应用于各种油料的输送，约占泵总量的70%~80%。在高原环境下，大气压力随海拔的提升不断降低，离心泵吸入口压力相应减小，吸入能力下降影响泵正常工作，导致工作效率降低。定量分析离心泵在不同海拔下的工作性能及变化规律，应进行实地实验，然而实地实验受场地等因素限制，设备展开、调试及撤收等较为困难，难以实施。因此，本文利用海拔与大气压力之间的关系，采用模拟的方法对离心泵在不同海拔下的工作性能进行实验研究。
1实验装置及方法
1.1实验装置
1.1.1泵
实验中使用的泵主要是离心泵和真空泵。离心泵为非自吸式，由发动机驱动，为实验研究对象；真空泵是水环式，由电动机驱动，用来对真空罐抽真空。
1.1.2含气率测试仪
为准确快速地监测、采集实验数据，采用了含气率测试仪。该测试仪基于电容探测法设计而成，其基本原理是在管路上布置电容器，电容值的大小与气液混合物的介电常数以及探针与液体接触的长度有关。当探针与被测流体接触长度发生变化，其输出电容值也发生变化，通过测量输出的电容值可推算出混合物的比率。含气率测试仪主要包括电容传感器和电容电压转换电路两大部分。电容传感器的两极由2根涂有聚四氟乙烯涂层的探针钢丝制成。电容电压转换电路由两部分组成：一是电容电压转换部分，采用CAV424芯片将电容转化为标准电压信号，可输出1~4 V标准电压；二是放大电路，采用AM401将前面的输出信号放大，提高采集系统的分辨率。
1.1.3真空罐
真空罐是实验中控制泵吸入口真空度的重要设备，由Q235-B型钢焊接而成，高3 m，直径1.35 m，容积4.3 m3，净重1 584 kg，设计温度0 ℃，设计压力1.1 MPa，耐压实验压力1.38 MPa，最高允许工作压力1.05 MPa。罐身配备有真空表及液位计，真空表的测量范围为0~0.09 MPa，测量精度0.001 MPa；液位计最高液位为3 m，精度0.1 m。
1.2实验流程
离心泵进出口管线通过DN100钢管与真空罐相连，形成一个封闭的循环系统。实验时，将管路及离心泵内充满清水，真空罐内注入约3/4的清水，实测水温32~34 ℃。首先利用真空泵对真空罐抽真空，通过蝶阀的开关控制真空管路与真空罐的互通，通过真空表的读数来确定真空罐内的气压值，待真空罐内气压达到指定数值时，关闭蝶阀。通过控制真空度来模拟不同海拔下的大气压力，实现离心泵吸入口压力的调整，进而实现泵高原吸入性能模拟实验。
1.3 实验方法
地理学中将平均海拔超过1 000 m的广袤地区称为高原。机械设备通常将海拔2 500 m作为正常使用的分界点。为了能够准确对比离心泵吸入性能的变化规律，本文选取海拔0，1 500，2 000，2 500，3 000 m作为实验点。由表2可见，海拔每升高500 m，对应真空度约上升0.005 MPa。对应本文选取的海拔，真空罐内的真空度依次增大0，0.015，0.02，0.025，0.03 MPa。
由于真空度高于0.025 MPa、发动机转速超过1 600 r/min后，泵机组出现了剧烈抖动现象，为避免继续升速后损坏实验设备，各海拔下均选取泵机组发动机转速为1 100，1 200，1 300，1 400，1 500，1 600 r/min进行实验。泵由发动机经过增速器驱动运行，增速比为1.52，对应的泵转速为1 672，1 824，1 976，2 128，2 280，2 432 r/min，在各转速下测试泵入口持液率数据。
实验按照GB/T 3216—2005《回转动力泵 水力性能验收试验1级和2级》[13]、GB/T 18149—2000《离心泵、混流泵和轴流泵水力性能试验规范 精密级》[14]和GB/T 13929—1992《水环真空泵和水环压缩机试验方法》[15]等国家标准规定的方法进行。
2实验结果
按照上述方法开展实验，获取离心泵在不同海拔和转速下的泵吸入口持液率曲线。因持液率曲线较多且规律类似，本文只列出各海拔下泵转速为1 824和2 280 r/min时的持液率数据，并以海拔0 m、泵转速2 280 r/min时的持液率数据曲线为例对实验过程进行说明。700 s时发动机挂泵，因泵入口流体被吸走且后续流体未能及时补充，此时泵吸入口流体含量迅速降低，所以瞬间泵吸入口处气体含量急剧增大，而后随着管内流体的不断流动补充至泵吸入口处，持液率慢慢回升直至基本稳定于一固定值。2 250 s时，发动机与泵连接断开，泵吸入口持液率上升，因泵停止运转，而后续流体仍然继续流动，泵吸入口管线内瞬间充满流体，造成吸入口持液率大幅上升，而后随着流体流速的下降，持液率数值恢复至实验初始状态。
3数据分析
整理泵在不同海拔和转速下含气率测试仪输出的电压值 β，计算泵吸入口持液率 α 和泵吸入口持液率变化率 γ，得到泵在不同真空度下的持液率变化规律。
离心泵吸入口持液率 α 和持液率变化率 γ 的数值可以发现，泵吸入口的持液率符合以下规律：①不同海拔、相同转速下，泵的持液率随海拔的提升不断降低，即海拔越高，泵吸入口的持液率越低，海拔每升高500 m，泵吸入口持液率下降2%~5%；②相同海拔、不同转速下，泵的持液率随转速提高呈降低趋势，即泵的转速越高，泵吸入口持液率越低。
泵转速不变，海拔升高时，因大气压力 P 降低，而高差 Z 与动能 0.5ρv入2均不变，导致离心泵吸入口压力 P入降低，离心泵的吸入能力下降，泵吸入口持液率降低。海拔不变，泵转速升高时，泵吸入口流体流速升高，流体动能升高，若要继续保持方程两端平衡，则吸入口压力与流体密度至少有一项需要减小；若吸入口压力降低，则与第一种情况相同；若流体密度减小，则说明液体内混入气体，即吸入口持液率降低。
4结论
通过一系列不同海拔和转速下泵高原吸入性能模拟实验，获取了离心泵在不同海拔和转速下泵吸入口持液率，生成了泵的持液率变化曲线，分析实验数据得出以下结论：
1）不同海拔、相同转速下，泵的持液率随海拔的提升不断降低，即海拔越高，泵吸入口持液率越低，海拔高度每升高500 m，泵吸入口持液率下降2%~5%；
2）相同海拔、不同转速下，泵的持液率随转速提高呈降低趋势，即泵的转速越高，泵吸入口持液率越低；
3）随着泵吸入口持液率降低，泵内吸入气体增加，泵内流体流动状态不稳定，泵出入口压力及流量波动剧烈，泵机组工作状态趋于不稳定。
第3篇：海拔对离心泵吸入性能的影响研究论文
海拔对离心泵吸入性能的影响研究论文
离心泵广泛应用于各种油料的输送，约占泵总量的70%~80%。在高原环境下，大气压力随海拔的提升不断降低，离心泵吸入口压力相应减小，吸入能力下降影响泵正常工作，导致工作效率降低。定量分析离心泵在不同海拔下的工作性能及变化规律，应进行实地实验，然而实地实验受场地等因素限制，设备展开、调试及撤收等较为困难，难以实施。因此，本文利用海拔与大气压力之间的关系，采用模拟的方法对离心泵在不同海拔下的工作性能进行实验研究。
1实验装置及方法
1.1实验装置
1.1.1泵
实验中使用的泵主要是离心泵和真空泵。离心泵为非自吸式，由发动机驱动，为实验研究对象；真空泵是水环式，由电动机驱动，用来对真空罐抽真空。
1.1.2含气率测试仪
为准确快速地监测、采集实验数据，采用了含气率测试仪。该测试仪
