Роторный аппарат Советский патент 1985 года по МПК B01F7/28 

3 6

00

vl

00

ел

ОС

(pui.r

1

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкости и среде и может быть использовано в химической, нефтяной-, машиностроительной, авиационной, пищевой и других отраслях народного хозяйства для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тешюмассообменных процессов, в системах жидкость - жидкость и твердое жидкость.

Целью изобретения является повышение экономичности работы.

На фиг.1 изображен роторный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3-криволинейный канал; на фиг.4зависимость коэффициента скорости растворения от угловой скорости.

Роторный аппарат, содержит корпус 1 с патрубком выхода 2, крьш1ку 3 с коаксиально расположенным патрубком 4 входа, скрепленную с корпусом 1, статор 5 с криволинейными каналами 6 в боковой стенке, жестко скрепленный с корпусом 1, крьш1ку 7, уплотняющую каналы 6, жестко скрепленную со статором 5, ротор 8 с каналом 9 в боковых стенках,. крьш1ку 10, уплотняющую каналы 9, жестко скрепленную с ротором 8, камеру озвучивания 11, образованную корпусом 2, крьЕпкой 3 и статором 5.

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая среда поступает ч рез патрубок 4 самотеком или посре ством насоса в полость ротора 8, через каналы 9 в роторе и криволинейные каналы 6 в статоре проходит в камеру озвучивания 11 и выводится из аппарата через патрубок 2.

Криволинейность канала 6 статора обеспечивает большее время пребывания частиц обрабатываемой среды в активной зоне непосредственного воздействия импульсных колебаний и интенсивной кавитации. Кроме того при движении по криволинейным траекториям появляются центробежные силы, тормозящие отдельные объемы потока обрабатьшаемой среды, что интенсифицирует тепло-массообмен.

В аппаратах криволинейность каналов статора может быть любой формы. Однако, так как,- фактором, интенсифицирующим процессы массо-теплооб878582

мена.в данном случае являются возникающие в канале статора квазистоячие волны, необходимым условием является возможность прохождения волны J без отражения, от стенок каналов, в противном случае возникает суперпозиция волн, не приводящая к желаемому эффекту, т.е. установлению в каналах статорах квазистоячей волны. Таким образом, криволинейность канала должна быть такой, чтобы обеспечивалось прямолийейное прохождение акустической волны по каналу. Конструктивно это условие обеспе5 чивается тем, что каждый канал статора имеет такую криволинейную форму, что через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок

0 этой прямой If, ограниченный входным и выходным отверстиями канала, равен ширине камеры озвучивания.

Результаты некоторых, исследований свидетельствуют о том, что образование когерентных структур при наличии акустического поля (обычно такие поля связаны с различными резонансными условиями) может привести к возникновению квазистоячих волн. При согласовании частоты колебаний, генерируемых в аппарате, с собственной (резонансной) частотой каналов статора и камерй озвучивания возникает автоколебательный (резонансный) режим работы.

5 Наибольший эффект возникает при работе роторного аппарата в этом режиме работы, т.е. при равенст ве собственных частот каналов статора и камеры. 0f f f

с I где f , f ( - собственная частота

каналов статора и камеры, Гц.

Получаем уравнение, необходимое для расчета геометрических размеров

аппарата, при которых в нем возможен автоколебательный режим

1с i,

1,3,5..

где С - скорость звука в двухфазной среде, м/с; 1с.,1ц- дл1ша каналов статора

и камеры, м.

Основная частота, излучаемая в камеруJoпpeдeляeтcя большим числом каналов (ротора или статора), что подтверждено результатом спектрального анализа 3 f. -tjZpCZc), . где u) - частота вращения ротора, 1/с; ipiZp число каналов в роторе и статоре. Для среды жидкость - твердая фаза механизм интенсификации процесса следующий. В поле, квазистоячих волн движущиеся частицы ускоряются в сторону пучностей и замедляются в сторону узлов. Эти эффекты увеличивают абсолютную величину скорости обтекания частиц относительно движущейся среды, и увеличивают скорость процессов тепло-массообмена. Повышение экономичности процессов в предлагаемом аппарате заключается в том, что появляется возможность работы с меньшей углов скоростью вращения ротора по сравн нию с известным аппаратом.Проведен ные исследования подтверждают это. Часть данных представлена на фиг.4 (пунктирной линией изображено изме рение коэффициента скорости растворения в известном аппарате). Тре буемая эффективность ,7-1(Тм/с (т.А) в известном аппарате достига ся при щ 130 в предлагаемом 584 . и с- (т.В). Снижение угловой скорости составляет 38%, а энергозатраты уменьшаются в 3,5 раза. При одинаковой эффективности мвГ сообмена в предлагаемом аппарате угловая скорость вращения ротора меньше на 30 - 60%. Следовательно, потребляемая мощность снижается в 3 - 5 раз по сравнению с прототипом. При одинаковых угловых скоростях вращения ротора (т.е. при одинаковой потребляемой мощности), соответствующих установлению I и III гармоник квазистоячей волны, повышение эффективности .составляет 40-50%. Криволинейность каналов статора повьш1ает эффективность массообмена дополнительно на 17 - 20%. Например, при uj- 160 см (т.С), .в известном аппарате работающем ЛБ в резонансном режиме, к 1,25 10 м/с, в предлагаемом аппарате к 1, м/с (т.Д),т.е. величина коэффициента скорости растворения возростает на 44%. Коэффициент скорости растворения для известного аппарата и пред лагаемого равен 1,0 -10 и 1,44 10 м/с соответственно, прирост составляет 43%.

РОТОРНЫЙ АППАРАТ, содержа1;ий корпус с патрубками пхода и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, отличающийся тем,что , с целью повышения экономичности работы, каждый канал статора имеет криволинейную форму и через него можно провести хотя бы одну прямую , не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок этой прямой, ограниченный входным и выходным, отверстиями канала,равен ширине камеры озвучивания.

фиг.З SO WO 150 200 (риг. 250