Гидродинамический кавитационный реактор Советский патент 1984 года по МПК B01J19/00 

11 Изобретение относится к гидродина мическим кавитацнонным реакторам для смешивания и диспергирования систем газ - жидкость. Известен кавитационный газодинами ческий реактор с неподвижными кавита торами содержащий корпус, кавитатор и патрубки подачи массы и отвода ра дробленной массы, кавитатор выполне в виде установленного на приводном валу в корпусе реактор крьшьчатки с клиновидной формой сечения лопастей и острой передней кромкой Cl 1. Недостатком этого гидродинамического кавитационного реактора является высокий расход энергии. Наиболее близким к изобретению техническим решением по достигаемому эффекту является гидродинамический кавитационный реактор, содержащий проточную камеру с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирующего компонента С23. Недостатком реактора является малая эффективность и степень диспергирования реагентов. Целью изобретения является повышение эффективности и степени диспер гирования реагентов путем интенсификации обменных процессов на границе раздела фаз. Для достижения поставленной цели гидродинамический кавитационный реак тор, содержапрй проточную камеру с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирующего компонента, кавитатор выполнен в виде двух концентрично установленных, обращенных большими основаниями друг к другу усеченных конусов с размещенными между ними радиальными лопас тями, внутренний из которых выполнен с центральным и радиальными кацалами при этом меньшее основание наружного конуса размещено на уровне большого -основания внутреннего конуса, а радиальные лопасти закреплены на уровне большого основания наружного конуса . На фиг. 1 изображен схематично ги;с(родинамичес1шй кавитационный реак тор; на фиг. 2 - кавитатор (узел I на фиг. 1); на фиг. 3 т то же, разрез А-А на фиг. 1. Реактор содержит проточную камеру 1 с установленным внутри кавитатором 2 и патрубком 3 ввода реагирующего компонента, кавитатор 2 вы12 , полнен в виде двух концентрично установленных обращенных большими основаниями друг к другу усеченных конусов 4 и 5 с размещенными мелщу ними радиальными лопастями, внутренний из которых выполнен с центральным и радиальными каналами, при этом меньшее основание наружного конуса 5 размещено на уровне большого основания внутреннего конуса 4, а радиальные лопасти 6 закреплены на уровне большого основания наружного кону- , са 5. Гидродинамический кавитационный реактор содержит также конфузор 7, диффузор 8 и патрубок подачи основного вещества 9. Реактор работает следующим.обраг зом. . Основной технологический продукт через конфузор 7 и проточный цилиндрический участок подается в зоне расположения кавитатора 2, укрепленного на стержне, при обтекании которого образуется кавитационная полость (каверна) . Реагирующий компонент принудительно через центральный канал подается в каверну и, попадая в зону стаь1каняя её, за счет турбулизации течения и наличия большого количества кумулятивных микроструй, образующихся при схлопывании кавитационных пузьфьков, подвергается высокой диспергации и смешению с основным технологическим продуктом. Кроме того, для распьша основного продукта и его подсоса кавитатор выполнен с конфузором и радиальными каналами. Каверны образуются за неподвижно укрепленными лопатками, В образовавшиеся .за лопатками 6 каверны попадает через радиальные каналы основной продукт, что приводит к диспергации и распьшу его, следовательно, возмущения от распада каверн за радиальными лопастями.передаются на границу каверны за кавитатором 2. Это приводит к туманообразному мелкому распьшу жидкости на границе раздела фаз (поверхности каверны) у кромки кавитатора 2. Такой распыл (образование большого количества мелких капель), интенсифицирует массопёренос и ускоряет обменные реак-; ции между жидкостью и газом на границе каверны.

Эффективность обменной способности на поверхности мельчайших капель усиливается еще и эффектом Томпсона влияние сил поверхносного натяжения и сорбции.

Таким образом, положительный эффект от использования указанного гид:родинамического кавитационного реактора дрстигается за счет влияния следующих факторов, а именно: кавитационно о воздействия и образования :кумулятивных микроструй при схлопывании каверн, распыла жидкости на грв- нице каверны и .fследовательно, увеличение поверхности контакта реагирУкицих веществ, влияния сил повёрхнас но1 о натяжения и сорбции, (эффект Томпсона).

Все это позволяет йа порядок повысить скорость химических реакций я

процессов растворения, увеличить ст4 пень диспергации и качество (мешенил реагентов. .,

ЩЦРОДИНАМИЧЕСКЙ КАВИТАЦИОННЫЙ РВАКТОР, содержащий проточную KaMejpy с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирукяцего компонента, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности и степени диспергирования peat гентов путем интенсификации обмеяньо( процессов на границе раздела фаз, кавитатор выполнен в виде двух концет рично установленных, обращённых большими .основаниями друг к другу усеченных конусов с размещенными меящу ними радиальными лопастями, вяутренНИИ из которых выполнен с центральным и радиальными каналами, при-этсм меньшее основание наружного конуса размещено на уровне большого основа-, ния внутреннего конуса, a радиальные лопасти закреплены на уровне большего основания наружного конуса.

////////////// L ОчУХХХХУУЛ ///////////////// s

фиг. г

Фиг.З к- f(