Кавитационный струйный смеситель Советский патент 1992 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к перемешиванию, в частности к кавитационным смесителям, и может быть использовано для осуществления процессов химической технологии в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение интенсивности перемешивания.

На фиг.1 представлен кавитационный смеситель, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Кавитационный смеситель содержит корпус с патрубками подачи 1 и отвода 2 и проточной камерой 3, в которой размещен кавитатор, выполненный в виде пружины 4, закрепленной на стержне 5. Пружина 4 и стержень 5 выполнены полыми. Один конец стержня 5 соединен с концом пружины 4, в витках которой выполнены отверстия 6. Пружина 4 имеет вид конуса, основание которого направлено в сторону патрубка отвода. Стержень 5 и пружина 4 установлены с возможностью осевого перемещения.

Смеситель работает следующим образом.

Перемешиваемая среда поступает по патрубку 1 в проточную камеру 3, в которой скорость потока среды увеличивается, достигая величины 15-30 м/с, а статическое давление падает. При обтекании потоком среды витков конической пружины 5 образуется присоединенная кавитационная полость (каберна), давление в которой меньше парциальных давлений растворенных в жидкости газов. Разность статических давлении в рабочей среде и в кавитационной полости вызывает инжекцию газа, поступающего через полый стержень 5, пружину 4 и отверстия 6 в обрабатываемую среду. Процесс образования каверны может быть реализован только при стабильной подаче среды в проточную камеру 3. Следовательно, происходит непрерывное обновление поверхности контакта фаз (рабочая жидкость - газ), что рпособствует постоянной инжекции газа в полость кавернь. Конструкция кавитатора, выполненного в виде конической пружины, позволяет повысить турбулентность потока.

При этом на поверхности кавитационной полости, образованной за витками пружины, появляются высокочастотные колебания-волны, амплитуда которых возрастает вниз по потоку. Пульсации хвостовой части каверны, заполненной газожидкостной смесью, сопровождаются периодическими выбросами смеси из каверны, длина которой при этом периодически меняется. Изменения размеров кавитационной полости, а также пульсации давления внутри нее вызывают упругие колебания пружины с частотой, равной частоте колебания каверны.

Наложение вынужденных колебаний пружины на собственные колебания каверны вызывает резонансные колебания последней. Это сопровождается ростом кавитационной полости, а также резким увеличением количества генерируемых ею газонаполненных пузырьков. Унос газа через хвостовую часть каверны увеличивает эжекционный эффект и повышает коэффициент инжекции.

Образованная плотноупакованная кавитационными пузырьками по всему сечению потока газожидкостная смесь поступает на выход проточной камеры, где происходит выравнивание скоростей и повышение давления. В патрубке 2 отвода кинетическая энергия потока преобразуется в потенциальную. Этот процесс сопровождается уменьшением скорости и повышением статическрго давления потока обрабатываемой среды, что способствует образованию зоны охлопывания кавитационных пузырьков, характеризующейся возникновением

интенсивного быстроизменяющегося поля давлений и высокоскоростных кумулятивных микроструй, оказывающих перемешивающее воздействие на поток. При этом двухфазная смесь преобразуется в однофазную.

Перемещение полого стержня 5 с закрепленной на нем пружиной 4 позволяет установить кавитатор в зоне с наиболее благоприятными гидродинамическими параметрами, обуславливающими полную реализацию кавитационно-кумулятивного воздействия на перемешиваемые компоненты обрабатываемой среды.

Предложенная конструкция кавитационного смесителя дает возможность повысить интенсивность процесса смешения за счет резонансных колебаний кавитационной полости, генерирующей большое количество газонаполненных микропузырьков, при схлопывании которых поток смешиваемых компонентов подвергается кавитационно-кумулятивной обработке.

Формула изобретения

1.Кавитационный струйный смеситель, содержащий корпус с патрубками подачи и отвода и проточной камерой, в которой размещен кавитатор, выполненный в виде пружины, закрепленной на стержне, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности перемешивания, пружина и стержень выполнены полыми, при этом пружина соединена со стержнем одним концом, в витках пружины выполнены отверстия, и она имеет форму конуса, основание которого направлено в сторону патрубка отвода. .

2.Смеситель поп.1,отличающийс я тем, что стержень с пружиной установлены с возможностью осевого перемещения.

фигЛ

Изобретение относится к перемешиванию, в частности к кавитационным смесителям, и может быть использовано для осуществления процессов химической технологии в различных-отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение интенсивности перемешивания. Ка- витационный смеситель содержит корпус с патрубками подачи и отвода и проточной камерой, в которой размещен кавитатор, выполненный в виде пружины, закрепленной на стержне. Пружина и стержень выпол- нены полыми. Один конец стержня соединен с пружиной, в витках которой выполнены отверстия. Пружина имеет вид конуса, основание которого направлено в сторону патрубка отвода. Стержень и пружина установлены с возможностью осевого перемещения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг. 2