Изобретение относится к способам интенсификации рабочего процесса в вихревых кавитационных смесителях, гомогенизаторах, диспергаторах, а также кавитационных теплогенераторах.
Известны близкие по физико-технической сущности аналоги - вихревые кавитационные аппараты для диспергирования, гомогенизации, измельчения и т.п. различных компонентов в различных технологических процессах (Федоткин И.М., Пемчин Л.Ф. Использование кавитации в технологических процессах. Киев: Вища школа, 1984 г., с. 12, 13, 32), в которых рабочие процессы обеспечивают интенсификацию их работы при одновременном частичном обеспечении малого износа аппаратов, реализующих эти процессы.
При этом однако не найдено достаточно хороших физико-технологических решений одновременно успешно решающих задачи интенсификации рабочего процесса и повышения надежности вихревых кавитационных аппаратов.
Известен также способ осуществления рабочего процесса с применением кавитационных вихревых аппаратов с осесимметричным рабочим каналом переменного сечения, когда процесс образования и схлопывания кавитационных каверн приводит к избыточному энерговыделению (патент РФ 2061195, 6 F 24 J 3/00), зависящему от интенсивности кавитационных процессов в рабочем канале аппарата - прототип.
Предложенный способ реализации рабочего процесса в вихревых кавитационных аппаратах направлен на дополнительную интенсификацию процессов образования-схлопывания кавитационных каверн при одновременном создании условий для снижения износа рабочего канала аппарата из-за действия кавитации.
Этот результат достигается тем, что в рабочем канале во вращающемся потоке жидкости в зоне канала, содержащей кавитационные каверны, создают поперечные линиям тока основного движения жидкости вихри, осуществляющие циркуляционный перенос кавитационных каверн из зоны основного вихря в рабочем канале на его периферию и обратно.
На фиг. 1-3 даны примеры реализации описываемого способа в вихревых кавитационных аппаратах с осесимметричным рабочим каналом.
На фиг. 1 представлен вихревой кавитационный аппарат. Имеющий входную камеру 1, осуществляющую закрутку поступающего во входной патрубок 2 жидкости. Закрутка осуществляется за счет тангенциального ввода жидкости в камеру 1 или применения закручивающего направляющего аппарата.
Вращающийся поток жидкости поступает в осесимметричный рабочий канал 3, имеющий участок 4 малого диаметра с критическим сечением, обеспечивающим понижение давления и образование кавитационных каверн в основном ядре потока. Далее поток поступает в диффузорную часть 5 канала 3 и далее - во входной патрубок 6.
На участке 5 осуществляется торможение потока с повышением давления, что приводит к схлопыванию кавитационных каверн.
Для интенсификации рабочего процесса согласно данному способу на стенках рабочего канала выполнены профильные выступы или ребра 7. Например, расположенные по поверхности стенки в шахматном порядке. В результате во вращающемся в рабочем канале потоке жидкости в зоне канала, содержащей кавитационные каверны, создаются поперечные линиям тока основного движения жидкости вихри (см. картину течения в поперечном сечении А-А на фиг. 1), осуществляющие циркуляционный перенос кавитационных каверн из приосевой зоны основного вихря в рабочем канале, где имеет место пониженное давление, на его периферию, где имеет место повышенное давление.
Таким образом, циркуляционный перенос кавитационных каверн приводит к интенсификации процесса их схлопывания в периферийной зоне основного вихревого потока и к интенсификации их образования при переносе зародышей кавитации в приосевую зону основного вихревого потока.
В результате каждый элементарный объем жидкости по мере его движения по рабочему каналу многократно переходит из зоны низкого давления в зону высокого давления и обратно, что существенно интенсифицирует кавитационные процессы в аппаратах этого типа, а следовательно, технологические процессы, осуществляемые за счет кавитации.
В то же время за счет вихревого движения основного потока давление на стенках канала 3 остается высоким. В результате схлопывание кавитационных каверн происходит на удалении от стенки рабочего канала, что обеспечивает практическое отсутствие износа стенок рабочего канала.
На фиг. 2 изображен кавитационный аппарат, где в рабочем канале 3 выполнен винтовой выступ, расположенный поперечно линиям тока основного потока, что также приводит к реализации описываемого способа.
На фиг. 3 показан кавитационный аппарат, в рабочем канале 3 которого выполнены периферийные торообразные камеры 8, осуществляющие дополнительную закрутку потока в плоскости, пересекающей линии тока основного потока, что приводит к переносу кавитационных каверн из ядра основного потока через камеру 8 снова в ядро потока при одновременном его сжатии. При этом элементарные объемы жидкости с кавитационными зародышами периодически переносятся из зон высокого давления в зоны низкого давления и обратно.
Образующийся при реализации описанного способа циркуляционный перенос жидкости, насыщенной кавитационными кавернами, через зоны высокого и низкого давления создает в рабочем канале периодические колебания давления, также интенсифицирующие кавитационные процессы в аппаратах этого типа и назначения.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР КАВИТАЦИОННОГО ТИПА | 1999 |
|
RU2201561C2 |
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ПРИВОДНОЙ КАВИТАЦИОННЫЙ | 1999 |
|
RU2201562C2 |
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР | 1999 |
|
RU2221200C2 |
КАВИТАЦИОННЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР | 2006 |
|
RU2312277C1 |
КАВИТАТОР ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА | 1999 |
|
RU2207450C2 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ОТДАЧИ ТЕПЛА КАВИТАЦИОННЫМ ТЕРМОГЕНЕРАТОРОМ | 2006 |
|
RU2300060C2 |
КАВИТАЦИОННЫЙ ЭНЕРГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2224957C2 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТЕПЛОГЕНЕРАТОРА | 2006 |
|
RU2326296C2 |
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА | 2001 |
|
RU2201560C2 |
ВИХРЕВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ГИДРОСИСТЕМЫ | 2004 |
|
RU2279018C1 |
Изобретение относится к способам получения тепловой энергии за счет процесса кавитации в жидкости и может быть применено в вихревых кавитационных аппаратах-смесителях, гомогенизаторах, теплогенераторах и т.п. Сущность изобретения в том, что во вращающемся в рабочем канале потоке жидкости в зоне канала, содержащей кавитационные каверны, создают поперечные линиям тока основного движения жидкости вихри, осуществляющие циркуляционный перенос кавитационных каверн из приосевой зоны основного вихря в рабочем канале на его периферию и обратно. Такой способ позволяет интенсифицировать процесс схлопывания кавитационных каверн в периферийной зоне основного вихревого потока. 3 ил.
Способ интенсификации рабочего процесса в вихревых кавитационных аппаратах, в которых процесс образования и схлопывания кавитационных каверн осуществляется при протекании жидкости через осесимметричный канал переменного сечения, отличающийся тем, что во вращающемся в рабочем канале потоке жидкости в зоне канала, содержащей кавитационные каверны, создают поперечные линиям тока основного движения жидкости вихри, осуществляющие циркуляционный перенос кавитационных каверн из приосевой зоны основного вихря в рабочем канале на его периферию и обратно.
СПОСОБ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ | 1995 |
|
RU2061195C1 |
КАВИТАТОР ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ | 1997 |
|
RU2126117C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ | 1993 |
|
RU2054604C1 |
Устройство для получения тепла | 1975 |
|
SU522381A1 |
US 4333796 A, 08.06.1982. |
Авторы
Даты
2003-09-20—Публикация
1999-05-19—Подача