油霧產(chǎn)生

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油霧的產(chǎn)生機(jī)理

為了有效地潤滑、冷卻和清洗，金 屬切削液在使用過程中要經(jīng)歷泵循環(huán)、噴射與高速旋轉(zhuǎn)的刀具或工件激烈撞擊和高溫蒸發(fā)等過程，這就決定了其油霧產(chǎn)生的原 因 非 常 復(fù) 雜，機(jī)械、物理和化學(xué)的因素互相交織，共同作用。但是，并非所有因素都對油霧的產(chǎn)生具有決定性影響，加工過程中金屬切削液油霧的形成主要可以歸因于兩種機(jī)理，霧化和蒸發(fā)：霧化是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液滴表面能的過程，主要是由于液體對機(jī)床系統(tǒng)內(nèi)的固定及旋轉(zhuǎn)單元的激烈沖擊 ，被其打碎 ，形成細(xì)小液滴漂浮在工作環(huán)境中；蒸發(fā)的發(fā)生是由于切削區(qū)產(chǎn)生大量的熱，這些熱量傳人切削液使它的溫度明顯高于飽和溫度，在固 一液接觸面上就發(fā)生沸騰并產(chǎn)生蒸汽。這些蒸汽隨后以周圍空氣中的小液滴或其它粒子為核心凝結(jié) ，形成油霧 。圖 1為加工過程中油霧生成機(jī)理的示意圖。

油霧的存在形式

金屬切削過程可以產(chǎn)生以下三類油霧：

(1)由噴射 沖擊產(chǎn)生 的干凈油霧 ，不含固體粉塵 ；

(2)因加熱或高速切削的高溫導(dǎo)致蒸發(fā)或灼燒而產(chǎn)生的煙霧；

(3)磨削時(shí)金屬切削液噴射產(chǎn)生 的含磨削粉塵的油霧。

油霧產(chǎn)生的方式不同，其顆粒直徑范圍也有較大區(qū)別。一般情況下，機(jī)械霧化過程產(chǎn)生的油霧主要以液滴形態(tài)存在，液滴直徑范圍較寬，通常為 2～10um。蒸發(fā)產(chǎn)生的油蒸汽在冷凝過程 中也會(huì)形成直徑非常細(xì)小的冷凝懸 浮體，粒徑通常為 2um以下。醫(yī)學(xué)研究證明，油蒸汽和大顆粒液滴對人體肺部的危害相對較小。以油蒸汽形態(tài)存在的油霧被吸入肺部又被呼出，它們并不會(huì)被肺泡捕獲，而大顆粒的油滴無法通過鼻子和支氣管進(jìn)入肺部。只有以液滴形式存在，且直徑小于5um的油霧顆粒才能順利到達(dá)肺泡，并在肺部沉淀，從而對人體造成較大的危害.

金屬切削液油霧的危害性

金屬切削液油霧的存在使得火災(zāi)隱患在有油霧的地板上滑倒的可能性增加，如霧的空氣排出車間，還會(huì)對環(huán)境造成污染屬切削液油霧最大的危害還在于它對接觸響。工人長期暴露在金屬切削液油霧中會(huì)統(tǒng)疾病 、過敏性皮膚病和惡性腫瘤等疾病顯增高 ，并且可能造成遺傳性影響。金屬切削液成分復(fù)雜，其中的添加劑和污染物都可能作為刺激因素誘發(fā)突發(fā)性哮喘，惡化原有哮喘的病情 ，或引起無哮喘病人的氣道不適。在四類金屬切削液中，可溶性油和純油與哮喘相關(guān)。純油、可溶性油和合成油這三類 已被確認(rèn)由于吸人過程會(huì)引起工人的氣道功能紊亂和呼吸道疾病。即使油霧濃度僅為0．41～0．55mg/m ，工人長期接觸這種油霧仍會(huì)導(dǎo)致慢性支氣管炎、胸部不適和氣道刺激等。早期并沒有對暴露在金屬切削液油霧中的工人進(jìn)行過敏性肺炎方面的研究 ，然而，由于患過敏性肺炎的工人數(shù)量的激增，長期接觸油霧會(huì)導(dǎo)致肺炎這一事實(shí)得到了研究和證實(shí) 。關(guān)于金屬切削液油霧對工人肺功能的影響方面的研究資料還比較匱乏。其原因之一是能夠被觀察到的肺功能下降大多都是不可恢復(fù)的，此外還由于肺功能下降與所接觸的油霧的量有關(guān)，是一個(gè)長期積累的結(jié)果。但是以動(dòng)物為試驗(yàn)對象的研究結(jié)果表明，狗接觸 5～100mg/m 油霧 12個(gè)月以上 ，會(huì) 出現(xiàn)含脂肪的肺泡和巨噬細(xì)胞脂肪性肉芽腫，并且呼吸組織出現(xiàn)形態(tài)改變的特征一、油霧凈化收集器適用場合: 純油類的油霧凈化

油霧生成機(jī)理示意圖

例如: 適用于通用機(jī)床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床、銑床、機(jī)械加工中心、放電加工機(jī)、壓鑄機(jī)、CNC車床、CNC綜合加 工中心等各類機(jī)床或清洗設(shè)備油霧凈化收集。

工作原理

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根據(jù)技術(shù)原理，主流的油霧凈化器主要分為機(jī)械式、靜電式、離子式及混合式等類型 [6]。其中，應(yīng)用廣泛的靜電式油霧凈化器多采用“機(jī)械分離+靜電沉積”的組合技術(shù) [7]，或“機(jī)械過濾+靜電吸附”的組合式治理工藝 [11]。根據(jù)主體力學(xué)原理，當(dāng)油霧中較大的油滴經(jīng)碰撞受重力作用向下沉降，細(xì)微的汽溶膠粒子隨氣流受離心力作用產(chǎn)生熱運(yùn)動(dòng)，隨機(jī)粒子由高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域推進(jìn)，在切向力作用下高濃度油霧于氣流渦旋區(qū)域受負(fù)壓回流牽引被抓集，低濃度油霧經(jīng)由連續(xù)性與非連續(xù)性處理單元整流、攔截、擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)后凝聚成液態(tài)返回收集槽重復(fù)使用，被連續(xù)處理后的油霧氣體受（Vanderwaals）萬得瓦爾斯力作用，于終端排出潔凈的氣體。

以典型的“機(jī)械過濾+靜電吸附”組合工藝為例，其工作流程通常分為多級：首先，含油空氣進(jìn)入設(shè)備后，通過預(yù)處理段的機(jī)械過濾系統(tǒng)（如不銹鋼濾網(wǎng)或前置過濾網(wǎng)），對大粒徑油滴和雜質(zhì)進(jìn)行初步攔截和撞擊凝結(jié) [5] [9] [11]。隨后，氣流進(jìn)入靜電吸附核心區(qū)，在電離段，高壓電場（電暈放電）使微米級及亞微米級的油霧顆粒荷電。接著，在集塵段，荷電顆粒在庫侖力作用下被吸附到集塵極板上，實(shí)現(xiàn)高效分離，凈化率可達(dá)95%甚至99%以上 [5] [7] [11]。部分設(shè)備還設(shè)有后級的活性炭層，用于分解或吸附異味分子 [5]。此外，先進(jìn)的靜電式設(shè)備還具備電場自動(dòng)清洗再生功能，以恢復(fù)電場效率 [11]。

基本特征

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油霧凈化器作為工業(yè)環(huán)保設(shè)備，根據(jù)其凈化原理主要可分為機(jī)械式、靜電式、離子式和混合式。機(jī)械式通過濾網(wǎng)組合攔截油霧顆粒。靜電式利用高壓電場使油霧顆粒帶電后被收集盤吸附，可分離小至0.01微米的粒子。離子式通過高壓放電產(chǎn)生離子吸附油霧?；旌鲜絼t結(jié)合了上述兩種或多種技術(shù) [6]。

其核心技術(shù)多基于機(jī)械分離與靜電沉積。機(jī)械分離通過慣性力捕集大顆粒（5-20μm以上）。靜電沉積則通過電暈放電使微粒荷電后被捕集 [7]。

油霧凈化器普遍具有凈化效率高的特點(diǎn)，可達(dá)96%以上，部分機(jī)械過濾式或靜電式可達(dá)99% [7] [9] [11]。其中靜電式還具有長年運(yùn)行無耗材的優(yōu)勢 [7]。

這類設(shè)備通常具備高效捕集不同粒徑油霧的能力、可根據(jù)生產(chǎn)場景進(jìn)行定制化配置（如集中式大型系統(tǒng)或單機(jī)版），以及運(yùn)行穩(wěn)定可靠等核心優(yōu)勢。這有助于實(shí)現(xiàn)清潔高效生產(chǎn)，改善車間環(huán)境，保護(hù)員工健康與設(shè)備壽命 [7-8]。

捕集效率

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測試對象：油霧凈化收集器本體（不含尾端可選購過濾單元）

數(shù)據(jù)得出方式及部分條件

a.為6次測試均值：99.67%、99.88%、99.65%、99.97%、99.96%、99.98%。

b.于1.2m3 空間內(nèi)持續(xù)噴出油霧，噴嘴壓力介于0.45~0.7MPa之間。

c.于油霧凈化收集器本體進(jìn)氣口、排氣口同步采集油霧質(zhì)量，每次采集時(shí)間為5分鐘15秒。

d.環(huán)境溫度：25℃，相對濕度：55%；分析設(shè)備質(zhì)量最大識別能力：0.1mg。

油霧凈化收集器

除上述特定型號設(shè)備的測試數(shù)據(jù)外，不同技術(shù)原理的油霧凈化設(shè)備在典型應(yīng)用場景下也表現(xiàn)出不同的凈化效率范圍，例如靜電吸附技術(shù)對油霧去除率可超過95% [5]；采用機(jī)械分離和靜電沉積技術(shù)的設(shè)備，凈化效率可達(dá)96%以上 [7]；靜電油霧凈化設(shè)備對乳化液、切削油等產(chǎn)生的油霧凈化率高達(dá)99%以上 [11]。在實(shí)際車間應(yīng)用中，例如飛輪加工車間安裝機(jī)械式凈化器后，室內(nèi)顆粒物濃度可從3-4mg/m3降至0.2-0.3mg/m3 [9]。

產(chǎn)品對比

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針對我國國內(nèi)機(jī)械加工行業(yè)普遍采用的三種典型有：過濾式、離心式、電子(靜電式)的實(shí)際使用情況進(jìn)行了調(diào)查，情況如下：

1、過濾式：利用風(fēng)機(jī)抽吸油煙霧，通過專用的過濾材料，過濾出其中的油（工業(yè)用油）回收再用，過濾后干凈空氣排出。

突出優(yōu)點(diǎn)：

適用處理多種類的油煙霧，包括水溶液、合成油等。

主要缺點(diǎn)：

1）為了克服濾材的通風(fēng)阻力，使用的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高、功率大，運(yùn)行費(fèi)用高。

2）油煙霧中的微粒物易堵塞過濾材料，需不斷更換過濾材料，維護(hù)費(fèi)用高。

2、離心式：由高速電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)有孔和葉片的轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)，將油煙霧收入鼓中，經(jīng)離心旋轉(zhuǎn)撞擊到殼體內(nèi)壁的濾墊，形成大的油滴，流回繼續(xù)使用。氣體經(jīng)過頂部的過濾層排出。（工作原理同洗衣機(jī)的甩干作用）

主要優(yōu)點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低；

2）維護(hù)周期較長，一般3 個(gè)月以上進(jìn)行清理，必要時(shí)更換濾墊。

主要缺點(diǎn)：

1）風(fēng)機(jī)高速、功率大，使用費(fèi)用高；

2）使用在有較多油煙狀況時(shí)，處理效果不好。

3）易引起震動(dòng)。

3、電子式(靜電式)：風(fēng)機(jī)吸入含冷卻油煙霧氣體，通過電暈放電使油煙霧微粒帶電，帶電微粒通過由高壓板組成的靜電收集器時(shí)，被吸附到金屬板上并集中回收再用，凈化空氣排出。

主要優(yōu)點(diǎn)：

1）大量產(chǎn)生油霧、油煙的加工狀態(tài)使用，都有很好的效果；

2）使用低壓風(fēng)機(jī)，通氣阻力很低，運(yùn)行費(fèi)用很低；

3）除電暈極絲外，無易損件，使用期長。

主要缺點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造要求高，造價(jià)較高；

油霧凈化

2）維護(hù)要求較高。

綜合比較：

評價(jià)油煙處理裝置的優(yōu)勢，第一是處理油霧、油煙的效果；第二是運(yùn)行費(fèi)用；第三是維護(hù)性及費(fèi)用。

應(yīng)用

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油霧凈化器廣泛應(yīng)用于餐飲服務(wù)業(yè)、機(jī)械制造業(yè)、紡織化纖、五金熱處理、超聲清洗等多個(gè)行業(yè)，用于處理烹飪油煙、金屬加工油霧、化纖油劑等多種污染物 [5] [11]。

在紡織化纖行業(yè)，油霧凈化設(shè)備用于處理紡絲、加彈工序中油劑揮發(fā)產(chǎn)生的油霧。在機(jī)械加工行業(yè)，針對CNC機(jī)床、車床、磨床等設(shè)備在切削、磨削過程中產(chǎn)生的油霧顆粒有相應(yīng)的凈化方案。在五金熱處理及真空設(shè)備行業(yè)，用于高效處理熱處理油煙、真空鍍膜廢氣中的顆粒物。在超聲清洗及表面處理行業(yè)，對清洗工序中產(chǎn)生的水性霧氣及微量油污進(jìn)行深度凈化 [11]。

根據(jù)應(yīng)用規(guī)模與場景，油霧凈化裝置可采用單機(jī)設(shè)備或集中式系統(tǒng)。對于小型單機(jī)加工設(shè)備或商超餐飲場所，通常使用單機(jī)版凈化器或吊頂式小型設(shè)備 [5] [8]。在大型自動(dòng)化生產(chǎn)線或多工位車間，通常采用集中式的大型凈化系統(tǒng)，通過管道網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)產(chǎn)生油霧的工位連接起來進(jìn)行統(tǒng)一收集與處理 [8]。

在工程應(yīng)用方面，有飛輪加工車間采用9臺機(jī)械式油霧凈化器進(jìn)行集中處理，總風(fēng)量為320000立方米/小時(shí)，開啟后室內(nèi)顆粒物濃度可從3-4毫克/立方米降至0.2-0.3毫克/立方米 [9]。在曲軸線油霧收集中，采用了立柜式油霧凈化器，設(shè)備采用三級過濾，初級過濾帶有定期清洗功能，濾芯使用壽命可達(dá)24個(gè)月 [10]。

影響

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長期吸入油霧可能對呼吸道健康產(chǎn)生不利影響。使用油霧凈化器有助于降低工作環(huán)境中的顆粒物濃度，改善空氣質(zhì)量。油霧凈化器能收集空氣中的油霧，防止其凝結(jié)在設(shè)備上，這有利于設(shè)備的維護(hù) [5] [8] [10]。

使用油霧凈化器可節(jié)省設(shè)備維修費(fèi)用?；厥盏挠挽F經(jīng)過處理后，可作為切削液或潤滑油重新利用，從而減少原材料消耗。油霧凈化器有助于企業(yè)滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，避免因環(huán)保問題受到處罰 [5] [8] [10]。此外，減少車間內(nèi)的油霧沉積，對降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、提升作業(yè)安全性有積極作用 [10]。

相關(guān)研究

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靜電油霧凈化設(shè)備可采用機(jī)械過濾與靜電吸附組合式治理工藝。機(jī)械過濾作為預(yù)處理可攔截大顆粒雜質(zhì)并為后續(xù)靜電吸附段均風(fēng)勻流，靜電吸附系統(tǒng)通過電離段使污染物荷電、集塵段實(shí)現(xiàn)污染物分離，凈化率可達(dá)99%以上 [11]。

這類設(shè)備的設(shè)計(jì)通常包括安全節(jié)能特性，如智能滅弧保護(hù)與溫感防火閥，以及模塊化結(jié)構(gòu)和自動(dòng)清洗功能，常見于紡織化纖、機(jī)械加工等領(lǐng)域 [11]。

效益分析

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1、機(jī)床在加工過程中所產(chǎn)生的油霧，對人身體的呼吸系統(tǒng)和皮膚健康造成不良影響，會(huì)降低員工的工作效率；長期在這種環(huán)境下工作的人，職業(yè)病的發(fā)病概率很高，會(huì)增加企業(yè)的勞保支出；

2、油霧狀物會(huì)付著在地板上，有可能使人滑到而造成事故，增加企業(yè)的意外損傷賠償；

3、油霧狀物在空氣中彌漫，長時(shí)間會(huì)導(dǎo)致機(jī)床電路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)故障，增加維修成本；

4、油霧直接排放在空調(diào)車間內(nèi)，會(huì)降低并損害空調(diào)能效，大幅增加空調(diào)使用費(fèi)用；如果將油霧排向室外，不僅會(huì)破壞環(huán)境（影響企業(yè)的社會(huì)形象，還又可能被環(huán)保部門處罰），而且有可能制造火災(zāi)隱患，導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)的意外損失；

5、機(jī)床油霧凈化器能將機(jī)床切削時(shí)所霧化的那部分乳化劑回收再利用，降低其損耗。具體的回收效益數(shù)據(jù)，要看機(jī)床產(chǎn)生霧狀物的程度，一般來說，霧狀物的濃度越高，回收效益越好。

油霧凈化系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中能夠有效降低設(shè)備故障率、提高車間能見度、減少健康相關(guān)投訴，從而提升生產(chǎn)效率和安全性 [5]。從經(jīng)濟(jì)角度看，回收的油霧可進(jìn)行再利用，降低原材料采購成本，同時(shí)改善工作環(huán)境有助于減少醫(yī)療費(fèi)用和人員流動(dòng)成本 [8]。

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