Гидродинамический кавитационный реактор Советский патент 1991 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для диспергирования и перемешивания гидродинамическими кавитационными реакторами и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса перемешивания.

На фиг.1 представлен продольный разрез гидродинамического кавитационного реактора; на фиг.2 - сечение А-А на фиг 1,

Гидродинамический кавитационный реактор включает конфузор 1, диффузор 2, проточную камеру 3 с установленными в ней пристеночными 4 и средним 5 кавитаторами

и размещенной вдоль оси камеры 3 в ее выходной части 6 ударной пластиной 7. Проточная камера 3 имеет прямоугольную форму сечения. Стенки выходной части 6 проточной камеры 3 и поверхности ударной пластины 7 образуют два параллельно расположенных канала 8 и 9, каждый из которых имеет профиль сопла Лаваля, Пристенные кавитаторы 4 выполнены в виде упругих пластин, закрепленных одним концом на стенках проточной камеры 3, Средний кавитатор 5 выполнен в виде двух упругих пластин, образующих между собой острый угол. Пластины кавитаторов 4 и 5 установлены под углом 30° к оси проточной камеры 3, направленным навстречу потоку.

ON СЛ О Ю

ю

VJ

Гидродинамический кавитационный i реактор работает следующим образом.

Поток обрабатываемой смеси подается насосом через конфузор 1, создающий необходимую скорость (10-15 м/с) и падение статического давления, в проточную камеру 3. где при обтекании кавитаторов 4 и 5 образуются каверны (кавитационные полости). В результате влияния работы насоса давление смеси на входе в реактор и перед кавитаторами 4 и 5 непостоянно. Под воздействием пульсирующего набегающего потока смеси пластины кавитаторов 4 и 5 упруго деформируются с изменением величины углов и, следовательно, размеров каверн. При этом пропорционально изменениям давления и скорости смеси изменяется и площадь проходного сечения щелей между кавитаторами 4 и 5. Таким образом создаются оптимальные условия для поддержания постоянной величины энергии кавитационного поля. Наибольшая эффективность достигается при установке кавитаторов 4 и 5 под углом 30° к оси проточной камеры 3 навстречу потоку. При замыкании хвостовой части каверны, а также в результате пульсаций, возникающих при изменении ее размеров, образуется большое количество газонаполненных пузырьков размерами, равными и превышающими кавитационные пузырьки. Далее смесь, состоящая из обрабатываемой среды и газонаполненных пузырьков, проходит выходной участок б проточной камеры 3, стенки которой образуют с поверхностями ударной пластины 7 каналы 8 и 9 с профилями сопла Лавэля. На конфузорных участках каналов 8 и 9 скорость смеси увеличивается с одновременным понижением статического давления в потоке, что способствует росту существующих кавитационных пузырьков и зарождению новых. Одновременно часть газонаполненных пузырьков схлопывается с образованием кумулятивных микроструй, воздействующих на обрабатываемую среды по всему объему потока. Охлопывание пузырьков на конфузорных

участках каналов 8 и 9 вызывает дополнительное увеличение ядер кавитации. После прохождения критических сечений каналов 8 и 9 дозвуковой поток поступает в диффузорные участки, где происходит его торможение, сопровождаемое ростом статического давления и появлением косых и прямых скачков уплотнения, образующих систему ударных волн (чередование областей с различным давлением, плотностями, оптической проницаемостью). В результате кавитационные пузырьки схлопываются. Создается вторая зона кавитационно-куму- лятивного воздействия на обрабатываемую

смесь. В диффузоре 2 реактора скорость потока смеси уменьшается до скорости транспортировки по трубопроводу (1-2,5 м/с).

Предлагаемая конструкция реактора позволяет интенсифицировать процессы

диспергирования и перемешивания и снизить примерно вдвое энергетические затраты за счет кавитационно-кумулятивного воздействия на смесь по всему объему потока и увеличения времени пребывания потока в зоне кавитационного поля.

Формула изобретения Гидродинамический кавитационный реактор, включающий конфузор, диффузор,

проточную камеру с установленными в ней пристеночными и средним кэвитаторами и размещенной вдоль ее оси в выходной части ударной пластиной, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса

перемешивания, стенки выходной части проточной камеры и поверхности ударной пластины образуют два параллельно расположенных канала, имеющих профиль сопла Лаваля, пристенные кавитаторы выполнены

в виде упругих пластин, закрепленных одним концом на стенках проточной камеры, а средний кавитатор выполнен в виде двух упругих пластин, образующих между собой острый угол, при этом пластины всех кавитаторов установлены под углом 30° к оси проточной части, направленным навстречу потоку.

Фиг.1

Изобретение относится к устройствам для диспергирования и перемешивания гидродинамическими кавитационными реакторами и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Целью настоящего изобретения является интенсификация перемешивания. Гидродинамический кавитацион- ный реактор включает конфузор, диффузор, проточную камеру с установленными в ней пристеночными и средним кавитаторами и размещенной вдоль оси камеры в ее выходной части ударной пластиной. Проточная камера имеет прямоугольную форму сечения. Стенки выходной части проточной камеры и поверхности ударной пластины образуют два параллельно расположенных канала, каждый из которых имеет профиль сопла Лаваля. Пристенные кавитатори выполнены в виде упругих пластин, закрепленных одним концом на стенках проточной камеры. Средний кавитатор выполнен в виде двух упругих пластин, образующих между собой острый угол. Пластины кавитаторов установлены под углом 30° к оси проточной камеры, направленным навстречу потоку. 2 ил. сл С