Кавитационный реактор Советский патент 1992 года по МПК B01F5/00 

Изобретение относится к устройствам для обработки жидких систем, например суспензий, эмульсий, в гидродинамическом кавитационном поле, и может найти приме- нение в химической, нефтехимической, пищевой,целлюлознобумэжной, строительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса перемешивания.

На фиг.1 изображен общий вид кавита- ционного реактора; на фиг.2 - поперечное сечение А-А реактора в месте установки ка- витатора.

Кавитационный реактор содержит цилиндрическую проточную камеру 1, в которой установлен кавитатор 2, выполненный в виде двух полусфер 2 и 3, установленных на ступице 4 с возможностью взаимного перемещения вдоль оси реактора. На внутренней поверхности проточной камеры 1 выполнена проточка 5. Проточка 5 расположена между основаниями полусфер 2 и 3.

Кавитационный реактор .работает следующим образом.

Обрабатываемый продукт через конфу- эор 6 поступает в проточную камеру 1. При обтекании полусфер 2 и 3 кавитатора на его задней по ходу потока поверхности полусферы 3 генерируются перемещающиеся каверны, при разрушении которых образуется поле кавитационных пузырьков. Схло- пываясь, эти пузырьки оказывают перемешивающее, диспергирующее воздействие на обрабатываемый продукт. При обтекании кавитатора потоком за счет совместного действия зазора 7, регулируемого взаимным перемещением полусфер 2 и 3, и проточки 5 в области наибольшего сужения по всему проходному сечению проточной камеры 1 образуется кольцевая зона повышенной нестационарное™ потока, являющаяся источником дополнительных кавитационных пузырьков. Интенсивные пульсации потока в кольцевой зоне и образование дополнительных присоединенных каверн, воздействуя на область зарождающихся каверн,- увеличивают частоту их отрыва, ДополнительньГёТавитационные пузырьки, поступающие в зоне обработки, совместно с увеличением частоты отрыва перемещающихся каверн, приводят к существенному увеличению интенсивности воздействия кавитационного поля, что способствует повышению качества диспер- гирования и перемешивания обрабатываемого продукта в диффузоре 8.

Зазор между основаниями полусфер 2 и 3 кавитатора, как и проточка 5 на внутренней поверхности проточной камеры 1, являются генераторами- пульсирующих присоедитель ных кавитационных каверн, формирующих кольцевую зону нестационарности потока по всему проходному сечению.

В случае, когда полусферы 2 и 3 кавита- тора установлены без зазора (зазор равен нулю), источником перемещающихся каверн оседлого типа будет проточка 5 на внутренней поверхности проточной камеры 1. Перемещающиеся каверны будут генерироваться и на установленном в проточной камере 1 кавитаторе. В данном случае энергопотенциал образовавшегося кавитационного поля будет наименьшим, поэтому и воздействие на продукт будет относительно невысоким.

Когда ширина зазор 7 между полусферами 2 и 3 кавитатора примет значение в диапазоне больше нуля, но меньше бесконечности, пульсирующие каверны оседлого типа возникают как в самом зазоре 7, так и

в проточке 5 на внутренней поверхности протрчной камеры. Причем, изменением ширины зазора 7 между полусферами 3 и 4 кавитатора можно достичь разноча- стотных пульсаций этих кавитационных каверн. При этом повышается энергетический потенциал поля кавитационных каверн. При этом повышается энергетическийпотенци- ал поля кавитационных пузырьков и усиливается эффект обработки продукта.

При ширине зазора 7 между полусферами 2 и 3 кавитатора, стремящегося к бесконечной величине, на каждой из полусфер 2 и 3 кавитатора будут формироваться различные формы кавитации. На первой по ходу потока полусфере 2. находящейся в зоне максимальных давлений, кавитационная каверна возникает на границе зоны отрыва потока, т.е. образуется вихревая кавитация. При неустойчивости потока (пульсации, ударные волны) возникающие вихри нестационарны и беспорядочны. В отличие от перемещающихся каверн вихревые каверны, имеют более продолжительное время жизни, так как вихри создает импульс (момент количества движения), увеличиваю0 щий время жизни каверны, даже если масса обрабатываемого продукта перемещается в зону повышенного давления. Очевидно, что скорость схлопывания вихревых каверн относительно невелика и давле5 ния схлопывания относительно невелики (в сравнении с перемещающимися кавернами). Эффект обработки будет усиливаться за счет распада образовавшихся в проточке 5 присоединенных каверн и схлопывания

0 возникших кавитационных пузырьков. На второй, по ходу потока полусфере 3 кавитатора, где натекающий поток уже включает кавитационные пузырьки, возникает супер- кавитационная каверна. Распадающиеся

5 суперкавитационные каверны также интенсифицируют распад вихревых каверн, увеличивая энергетический потенциал кавитационного поля, которое при этом варианте наиболее интенсивно.

0 Таким образом, регулируя ширину зазора 7 между основаниями полусфер 2 и 3 кавитатора, можно добиться оптимальной интенсивности образовавшегося поля ка5 витационных микропузырьков применительно к технологическим требованиям обработки конкретного продукта.

Применение предлагаемого изобретения в химической, нефтехимической, пище0 вой, целлюлозно-бумажной, строительной и других отраслях промышленности позволит повысить качество получаемого продукта, например, эмульсий и суспензий. Причем, интенсивность обработки, повышается за

5 счет более полного использования энергии потока обрабатываемого продукта без привлечения дополнительных источников энергии.

Формула изобретения

0

1. Кавитационный реактор, содержащий цилиндрическую проточную камеру с установленным в ней кавитатором, отличающийся тем, что, с целью интенсифика5 ции процесса перемешивания, кавитатор выполнен в виде двух пол усфер, обращенных основаниями одна к другой и установ- ленных на ступице с возможностью взаимного перемещения вдоль оси реактора, а на внутренней поверхности проточной камеры выполнена проточка, расположенная между основаниями полусфер . 2. Кавитационный реактор по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что проточка в поперечном сечении имеет прямоугольную форму.

Изобретение относится к устройствам для обработки жидких систем, например суспезий, эмульсий в гидродинамическом кавитационном поле, и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, целлюлозно-бумажной, строительной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса перемешивания. Кавитацион- ный реактор содержит цилиндрическую проточную камеру с установленным в ней кавитатором. Кавитатор выполнен в виде двух полусфер, обращенных основаниями одна к другой и установленных на ступице с возможностью взаимного перемещения вдоль оси реактора. На внутренней поверхности проточной камеры выполнена проточка, расположенная между основаниями полусфер. Проточка в поперечном сечении имеет прямоугольную форму. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 1

Фиг. 2