Гидродинамический излучатель Советский патент 1992 года по МПК B06B1/20 

1

(21)4820705/28 (22) 03.05.90 (46)30.10.92. Бюл. №40

(71)Институт проблем машиностроения АН УССР

(72)В.М.Шептун и А.Ф.Назаренко (56) Авторское свидетельство СССР Ns 1045949, кл. В 06 В 1/18, 1983.

(54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

(57) Изобретение относится к прикладной акустике и может быть использовано для интенсификации технологических процессов в жидких средах. Цель изобретения - повышение эффективности в работе. Гидродинамический излучатель содержит источник постоянного тока, сопло и отражатель, электрически связанные с источником. При протекании через сопло жидкости на нее синхронно воздействуют кавитация, возникающая вблизи отражателя, и электрические разряды. 1 ил.

Изобретение относится к прикладной акустике и может быть использовано в различных отраслях промышленности для ин- тенсификации и инициирования технологических процессов, протекающих в жидких средах, например, для умягчения воды, получения нерасслаивающейся эмульсии, инициирования процессов окисления органических соединений.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является гидродинамический излучатель, содержащий цилиндрический корпус и размещенную в нем перпендикулярно оси перегородку, разделяющую его на основную и дополнительную камеры, эжектор (сопло), завихритель, коаксиально расположенные в дополнительной камере цилиндрические перфорированные элементы, подключенные к источнику постоянного тока, и тангенциальные каналы для сообщения основной и дополнительной камер.

Однако в связи с тем, что в этом излучателе процессы обработки жидких сред в ультразвуковом и электрическом полях идут раздельно, получить сонолюминесценцию не представляется возможным, что сильно снижает эффективность его работы.

Целью изобретения является повышение эффективности работы излучателя.

Это достигается тем, что в гидродинамическом излучателе, содержащем источник постоянного тока, корпус, соосно закрепленные в нем отражатель и сопло, установленные с возможностью продольного перемещения, и коаксиальные перфорированные цилиндрические элементы, электрически связанные с источником постоянного тока, согласно изобретения, перфорированные цилиндрические элементы размещены вокруг сопла и отражателя, а внутренний диаметр внутреннего цилиндрического элемента di и внутренний диаметр сопла d2 выбраны из соотношения:

Ё

VJ VJ

00 Ю Јь

4 di/d2 10Такое выполнение сопла, отражателя и коаксиально расположенных цилиндрических элементов позволяет ввести электрический заряд в зону кавитации и таким образом увеличить электрокинетический потенциал и, соответственно, интенсивность сонолюминесценции. Интенсивность сонолюминесценции регулируется посредством изменения расстояния между осью сопло-этражатель и внутренним цилиндрическим элементом в интервале

4 di/d2 10.

Отличительные признаки заявляемого изобретения не были выявлены в других технических решениях,

. На чертеже представлен излучатель, общий вид.

Гидродинамический излучатель содержит корпус 1, на котором соосно закреплены сопло 2, отражатель 3 и механизм 4 перемещения сопла по оси. Коаксиально соплу и отражателю с кольцевым зазором между собой установлены цилиндрические элементы 5-7, которые изолированы друг от друга и от излучателя диэлектриком 8 и подключены к источнику 9 постоянного тока. В нижней части корпуса 1 имеется патрубок 10 для ввода обрабатываемой жидкой среды. Сопло 2, отражатель 3 и внутренний цилиндрический перфорированный элемент 5 образуют рабочую камеру 11.

Гидродинамический излучатель работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость, например вода, содержащая ионы солей жесткости, под давлением через патрубок 10 и сопло 2 подается на отражатель 3. В рабочей камере 11, в зоне разрежения, образованной падающей и отраженной струями, жидкость кавитирует (срывная кавитация).

Одновременно с этим процессом на цилиндрические элементы 5-7 от источника 9 постоянного тока подается напряжение (30-360 В), в результате чего у поверхности раздела фаз газонаполненных пузырьков повышается электрический потенциал. В момент схлопывания пузырька происходит мощный электрический разряд, расщепляющий молекулу воды на радикалы. Одним из таких радикалов является атомарный кислород, соновспышка которого имеет энергию Е h v 104 - 105 эВ. Воздействие этой энергии на ионы солей жесткости

приводит их в возбужденное состояние, что обуславливает более интенсивное и полное образование молекул и водонерэстворимых кристаллических структур солей гидроокиси

магния и сульфата кальция. Проходя через электрические поля элементов 5, 6, 7, кристаллические структуры растут и выпадают в осадок. Вода умягчается. Интенсивность кавитации регулируется посредством механизма 4 перемещения сопла 2. Интенсивность сонолюминесценции регулируется посредством изменения расстояния между осью сопло 2 - отражатель 3 и внутренним цилиндрическим элементом 5 в интервале 4

di/d2 10«Eonidi/d2 4, то нарушается гидродинамика потоков в камере 11, что приводит к исчезновению кавитации и сонолюминесценции. В случае di/da 10 отсутствует процесс сонолюминесценции.

Результаты экспериментальных исследований, подтверждающих эффективность работы гидродинамического излучателя в интервале 4 di/dz 10, приведены в табл.1 (жесткость речной воды составляла

6-8,1 мг-экв/л).

Здесь Ј - степень умягчения воды: Сн - начальная концентрация воды, мг-экв/л; С - конечная концентрация воды (после обработки), мг-экв/л.

В табя.2 приведены сравнительные испытания трех типов излучателей по умягчению речной воды с общей жесткостью 6,1 мг экв/литр.

Из таблицы видно, что эффективность

предлагаемого излучателя на 65% выше, чем у прототипа, и на 72% по сравнению с аналогом.

Формула изобретения Гидродинамический излучатель, содержащий источник постоянного тока, корпус, соосно закрепленные в нем отражатель и сопло, установленные с возможностью продольного перемещения, и коаксиальные перфорированные цилиндрические элементы. электрически связанные с источником постоянного тока, отличающийся тем. что, с целью повышения эффективности в работе, перфорированные цилиндрические элементы размещены вокруг сопла и отражателя, а внутренний диаметр внутреннего цилиндрического элемента di и внутренний диаметр сопла d2 выбраны из соотношения 4 di/d2 10.

Т,а блица 1

Таблица 2