Пристрій для діяння на потік плинного середовища

1 Пристрій для діяння на потік плинного середовища, що має насос для безупинної подачі плинного середовища на обробку, канал для прокачки потоку оброблюваного плинного середовища, підключений до нагнітального патрубка насоса, засіб турбулізації потоку оброблюваного плинного середовища в цьому каналі і засіб дегазації турбулізованого потоку, який відрізняється тим, що засіб дегазації розташовано безпосередньо після засобу турбулізації потоку й оснащено придатним запірно-регулюючим елементом для керованого видалення газу, що виділяється 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід насоса 3 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід засобу турбулізації 4 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід насоса 5 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що порожнина зазначеного каналу на частині між виходом насоса і входом у засіб турбулізації підключена до засобу дозованої подачі газу в канал 6 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід насоса 7 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід засобу дозованої подачі газу в канал 8 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід насоса 9 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід засобу дозованої подачі газу в канал 10 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід засобу турбулізації 11 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса 12 Пристрій за п 5, який відрізняється тим, що він має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса 13 Пристрій за п 1 або п 5, який відрізняється тим, що засіб дегазації виконано у вигляді дроселя турбулізованого плинного середовища і щонайменше одного наскрізного отвору в СТІНЦІ каналу в задросельному просторі, що сполучається з входом у запірно-регулюючий елемент 14 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що дросель виконаний у вигляді проміжного конфузора, у якого діаметр вхідного отвору перевищує діаметр вихідного отвору частини каналу, де встановлено засіб турбулізації 15 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що дросель виконаний у вигляді розширеного циліндричного продовження каналу, на вході в який установлена дросельна решітка 16 Пристрій за п 13, який відрізняється тим, що дросель виконаний у вигляді резервуара з проникною перегородкою, що розділяє порожнину цього резервуара на придонну частину для поточного запасу щонайменше частково дегазованого обробленого плинного середовища і верхню частину для прийому обробленого плинного середовища з частини каналу, що містить засіб його турбулізації, причому вихідний торець цієї частини каналу розміщений над зазначеною перегородкою 17 Пристрій за п 16, який відрізняється тим, що придонна частина резервуара підключена зворотним зв'язком на вхід насоса, а верхня частина резервуара підключена до додаткового засобу глибокої дегазації обробленого плинного середовища, газовий простір якого через запірно-регулюючий елемент зв'язаний з атмосферою, а заповнений рідиною простір також через запірно-регулюючий елемент зв'язаний з напірною магістраллю 42177 Винахід стосується конструкції пристроїв для діяння на потік плинного середовища, а більш конкретно - конструкції генераторів турбулентної течи і, особливо, генераторів регульованої гідродинамічної кавітації в потоках плинних середовищ, що примусово пропускають через проточні або рециркуляційні контури Ці пристрої можуть бути основою а) кавітаційних теплогенераторів з рециркуляційними контурами для оснащення таких переважно обладнаних теплоакумуляторами замкнутих автономних систем теплопостачання (зокрема, водяного або парового опалення) і таких частково замкнутих систем гарячого водопостачання житлових, суспільних і промислових будинків, що працюють від мереж електропостачання під час дії нічного тарифу або від джерел дарової енергії типу вітродвигунів або малих гідротурбін, б) таких працюючих в інтенсивному турбулентному або кавітаційному режимі нагрівачів змішувачів з проточними контурами, що призначені для виготовлення стійких дисперсій з нерозчинних у бажаних дисперсійних середовищах матеріалів наприклад водомазутних емульсій переважно безпосередньо перед вприскуванням у топки парових котлів або промислових печей, водяних емульсій антиадгезійних речовин для нанесення покриттів на хлібопекарські форми, ливарні форми і форми для виготовлення бетонних, залізобетонних і інших виробів з липких у вихідному стані матеріалів і водяних суспензій термооброблених для придушення мікрофлори харчових продуктів, наприклад, соєвого «молока» соусів на основі сої, для гомогенізації і, як правило, одночасно пастеризації або стерилізації таких харчових продуктів, як молоко, вершки, овочеві і фруктові соки, безалкогольні або слабоалкогольні прохолоджувальні напої, пиво тощо, таких лікарських форм, як розчини медикаментів для ІН'ЄКЦІЙ, лініменти, мазі у вигляді емульсій або суспензій медикаментів у придатних фармацевтичних носіях, і таких парфумерних виробів, як лосьйони, живильні креми тощо, в) таких працюючих в інтенсивному турбулентному або кавітаційному режимі нагрівачів активаторів з проточними або рециркуляційними контурами, що призначені для термомехаНОХІМІЧНОІ обробки реакційних сумішей, які містять щонайменше один твердий інертний матеріал типу гумової крихти, перед завантаженням цих сумішей у (механо)хімічні апарати (наприклад, екструдери і вулканізаційні преси для формування ВІДПОВІДНО погонажних і штучних гумовотехнічних виробів з сумішей, що містять вторинну гуму), г) переважно проточних кавітаційних реакторів-нагрівачів для термомеханохімічної обробки в'язких органічних матеріалів, наприклад, для термомеханодеструкцм ВІДХОДІВ переробки на фти, і д) переважно проточних кавітаційних апаратів для суспендування твердих крихких матеріалів у плинних середовищах Рівень техніки Тут і далі позначені а) терміном "плинне" середовище - по-перше, такі переважно НЬЮТОНІВСЬКІ рідини, як вода, водяні і неводяні розчини довільних неорганічних і органічних речовин, водяні емульсії типу молока, низькоконцентровані водяні і неводяні суспензії, пиво і т д , які спочатку містять або в які штучно вводять домішки розчинних газів (якщо мова йде про матеріали, що складають основний потік плинного середовища, у якому збуджується турбулентність або кавітація), - по-друге, такі ДОВІЛЬНІ матеріали, що вводять в основний потік плинного середовища як турбулізуючі струмені або домішки за умови, що їх витрата істотно менше витрати в основному потоці, і якими можуть служити - або зазначені переважно НЬЮТОНІВСЬКІ рідини, що вводять в основний потік звичайно у вигляді, турбулізуючих струменів і які в умовах турбулентності або кавітації цілком суміщаються з основним потоком плинного середовища, хоча і можуть відрізнятися від вихідного матеріалу основного потоку за ХІМІЧНИМ складом, - або в'язкі НЄНЬЮТОНІВСЬКІ рідини типу мазуту, рідких олігомерів або полімерів, ДОВІЛЬНІ за складом суспензії й емульсії, що звичайно у вигляді домішок примусово вводять в основний потік плинного середовища для обробки в умовах турбулентної або кавітаційної течи які потім залишаються в цільових продуктах, - або такі гази, як повітря, кисень, азот, диоксид вуглецю і т д , які практично завжди служать технологічними домішками і які дозовано вводять в основний потік і виводять з нього завершення бажаної обробки плинних середовищ в умовах турбулентного течи або кавітації, б) терміном "проточний контур" (пристрою для діяння на потік плинного середовища) - набір послідовно зв'язаних засобів, що працює в режимі щонайменше періодичного безповоротного відбору обробленого плинного середовища на споживання і, ВІДПОВІДНО, щонайменше періодичного підживлення свіжим плинним середовищем і який, як мінімум, включає такий набір функціонально відособлених вузлів на вході довільний насос безупинної дії, підключений до джерела плинного середовища, що підлягає якійсь обробці в турбулентному або кавітаційному режимі, після насоса - щонайменше один засіб турбулізації потоку такого середовища і на виході - засіб подачі обробленого плинного середовища до щонайменше одного споживача (звичайно у вигляді відрізка труби з фланцем або іншим сполучним елементом) - і може мати засіб зворотного зв'язку для забезпечення короткочасної рециркуляції плинного середовища щодо засобу турбулізації його потоку, в) терміном "рециркуляційний" контур (пристрою для діяння на потік плинного середови 42177 ща) - набір функціонально відособлених вузлів, що містить щонайменше три зазначені вище засоби й обов'язково доповнений - по-перше, щонайменше одним засобом зворотного зв'язку для забезпечення постійної рециркуляції плинного середовища щодо засобу турбулізації його потоку і, - по-друге, засобами для первинного заповнення і щонайменше періодичного підживлення контуру плинним середовищем для компенсації його втрат, г) терміном "канал" (для прокачки потоку оброблюваного плинного середовища) - звичайно збірний трубопровід, що складається з декількох жорстко зв'язаних між собою частин необов'я-зково круглого і необов'язково однакового по всій довжині поперечного перетину, на вхід якого з вихідного патрубка насоса під необхідним для турбулізації напором надходить плинне середовище, усередині якого відбувається обробка такого середовища в режимі турбулентної або кавітаційної течи і, можливо, його попереднє заспокоєння і до виходу з якого підключений щонайменше один споживач обробленого плинного середовища, д) терміном "засіб турбулізації" - щонайменше один такий придатний засіб, що здатний переривати ламінарну течію плинного середовища і який вибрано з числа зазначених нижче можливих механічних і/або гідравлічних засобів, розташовуваних усередині і/або поза каналом переважно поблизу виходу з нагнітального патрубка насоса, є) терміном "засіб дегазації" - довільний засіб, здатний придатним шляхом, наприклад, механічним видаленням довільних летючих газів, що видалилися з рідини, знижувати їх концентрацію в турбулізованому плинному середовищі, ж) терміном "зворотний зв'язок" - байпасний трубопровід, що з'єднує обрану частину каналу з входом в обраний функціональний елемент пристрою (наприклад насос, засіб турбулізації і т д) і який за бажанням може бути оснащений придатним запірно-регулюючим елементом, з) терміном "запірно-регулюючий елемент" придатний кран або вентиль з ручним або автоматичним керуванням Фахівцям в галузі гідравліки і гідротехніки відомо що турбулентна, тобто бурхлива, з неупорядкованими траєкторіями частинок течія плинного середовища в закритому каналі завжди супроводжується тим штенсивнішим перетворенням частини кінетичної енергії потоку такого середовища в теплоту і тим штенсивнішим його перемішуванням (і гомогенізацією), чим більш фактичне число Рейнольдса в потоці перевищує критичне значення цього числа для визначеного плинного середовища, що турбулентна течія плинного середовища в закритому каналі може служити необхідною передумовою кавітації, що кавітація виникає при порушенні суцільності краплинної рідини через локальні падіння тиску нижче такого критичного значення, яке практично дорівнює тиску насиченої пари цієї рідини при конкретній температурі, що, як докладно пояснено нижче, перехід плинного середовища з режиму турбулентного течи в режим кавітації істотно полег шується, якщо в цьому середовищі присутні домішки розчинених газів, зокрема повітря, і що турбулентність і кавітація, якщо вони виникають спонтанно, у техніці звичайно небажані Дійсно, турбулентність і, тим більше, кавітація, які супроводжують роботу суднових рушив робочих коліс гідротурбін і робочих органів насосів або гідромоторів, знижують їх к к д , породжують сильний гідродинамічний шум, викликають ерозію і нерідко приводять до передчасної і, що особливо небезпечно, до несподіваної руйнації зазначених частин гідромашин Саме в такому аспекті спонтанна турбулентність і спонтанна ж нерегульована кавітація і її наслідки описані в більшості енциклопедичних ДОВІДНИКІВ (див , наприклад, статті cavitation, cavitation erosion, camtation noise і turbulence у словнику McGrow-Hill, Dictionary of Scientific and Technical Terms, Second Edition) Тому, процеси генерування тепла перетворенням кінетичної енергії рідини в теплову енергію і ХІМІЧНІ процеси в потоках рідких середовищ нерідко проводять так, щоб послабити, а ІНОДІ ЗОВСІМ виключити не тільки кавітацію, але турбулентність Наприклад, з SU 1627790 А1 відомий сугубо фрикційний тепло генератор, у якому нагрівання рідкого середовища відбувається внаслідок його тертя об робочі органи, що приводяться в обертання вітродвигуном Цей теплогенератор працює в близькому до ламінарного режимі, що виключає кавітацію, і тому дуже надійний в експлуатації Однак, він по очевидним для фахівців причинам має низьку питому потужність і низьку ж теплопродуктивність Істотно більш потужний і продуктивний двоконтурний теплогенератор за SU 1703924 А1 має внутрішній контур рециркуляції рідкого теплоносія з відцентровим насосом як засобом розгону і турбулізації потоку цього теплоносія і водо-водяним кожухотрубчастим теплообмінником як засобом відбору тепла в ЗОВНІШНІЙ, СПОЖИВЧИЙ контур Плинне середовище в такому теплогенераторі нагрівається внаслідок настільки інтенсивно турбулізації, що вона здатна породити кавітацію Тому на центральному вхідному патрубку внутрішнього контуру встановлений ежектор, що забезпечує живлення насоса рідиною з підвищеним тиском, що виключає кавітацію Таким чином, цілеспрямована турбулізація помітно поліпшує теплофізичні характеристики теплогенератора, але попутно породжує таку потребу в ослабленні гідродинамічного шуму, зменшенні вібрацій і підвищенні надійності, що актуальна для всіх пристроїв, які турбулізують потік плинного середовища Фахівцям зрозуміло, що навмисний перехід у кавітаційний режим, який здатний ще більш підвищити ефективність генерування тепла або фіЗИКО-ХІМІЧНОІ обробки яких-небудь речовин у потоках плинних середовищ, істотно підсилить і зазначену потребу Тому турбулентність і, тим більше кавітацію, які збуджують в плинних середовищах, необхідно ефективно регулювати Необхідне регулювання легко забезпечити у відносно малих (до 10 л, а частіше - менше 5 л) по об'єму апаратах періодичної дії, застосовува 42177 них, наприклад, для очищення довільних деталей машин від жирових забруднень перед нанесенням лакофарбових або металевих покриттів для одержання стійких суспензій або емульсій диспергуванням твердих або рідких матеріалів у не розчинюючих їх рідинах тощо Ці давно ВІДОМІ процеси звичайно проводять із застосуванням ультразвукових засобів локального цілеспрямованого збудження акустичної кавітації (див Политехнический словарь - М Советская Энциклопедия, 1976, статья Ультразвуковая обработка - С 520) Дійсно, ультразвук по-перше, зручний як турбулізуючий чинник через можливість точного і плавного регулювання частоти й амплітуди коливань і густини його потужності в рідкому середовищі і, по-друге, практично незамінний, якщо кавітацію треба збуджувати в малому об'ємі в'язкої неньютонівської рідини або в довільний рідині в непроточній судині Однак, у багатьох галузях застосування пристроїв для діяння на потік плинного середовища його загальна маса або витрата можуть бути дуже великі Наприклад, замкнуті автономні системи теплопостачання з рециркуляційними контурами можуть уміщати від декількох тонн до декількох сотень тонн води, а витрата мазуту, що перед подачею у форсунки топок потужних парових котлів теплоелектростанцій підлягає регульованому обводнюванню й емульгуванню в проточних контурах для полегшення спалювання і зниження токсичності продуктів згоряння, може складати від десятків до сотень тонн у годину Експлуатація будь-яких пристроїв з турбулізацію потоку і, тим більше, пристроїв, у яких кавітаційній обробці піддають зазначені маси плинних середовищ, неминуче супроводжується вібраціями і гідродинамічним шумом Ці вібрації можна підрозділити на а) регулярні, характерні для сталого режиму турбулентної або кавітаційної течи в довільному пристрої для діяння на потік плинного середовища і б) іррегулярні, утому числі супутні запуску і зупиненню довільного пристрою для діяння на потік плинного середовища й періодично виникаючі як ударні порушення сталого режиму турбулентної або кавітаційної течи плинного середовища в такому пристрої Шкідливий ВПЛИВ регулярних вібрацій при тривалій роботі і короткочасних іррегулярних вібрацій при запуску-зупиненні на надійність неважко врахувати при проектуванні і виготовленні пристроїв для діяння на потоки плинних середовищ зміцненням особо навантажених частин і застосуванням придатних амортизаторів і шумопоглиначів Набагато складнішою є боротьба з іррегулярними вібраціями ударного типу їх появі - при деяких обговорених нижче умовах - сприяють згадані домішки летючих газів у плинних середовищах Ці гази або спочатку присутні в сирій водопровідній воді, що звичайно застосовують як основу плинних середовищ у більшості проточних і рециркуляційних контурів і яка завжди містить повітря і хлор або озон, або поступово, але неминуче накопичуються усередині замкнутих рециркуляційних систем теплопостачання навіть при їх заправці дегазованими плинними середовищами, наприклад, глибоко деаерованою водою Таке накопичення газів у рециркуляційних контурах обумовлено витоками рідини через ущільнення в зонах високого тиску (після насосів) і підсмоктуванням повітря через ущільнення в зонах низького тиску (перед усмоктувальними патрубками насосів) Надлишок повітря, що накопичується в звичайних працюючих на твердому, рідкому або газоподібному паливі мережах теплопостачання, періодично стравлюють в атмосферу, щоб уникнути газових пробок у трубопроводах і теплообмінниках Однак, плинні середовища, оброблювані в турбулентному і, особливо, у кавітаційному режимі, цілком дегазувати не можна Дійсно, при турбулізації потоків плинних середовищ у довільних пристроях летючі гази випаровуються у першу чергу, сприяючи лавиноподібному збільшенню КІЛЬКОСТІ і розмірів таких пухирців парової фази в рідині, що служать ядрами або зародками кавітації Внаслідок злиття пухирців у потоці турбулізованого плинного середовища заявляються великі порожнини (каверни) і виникає розвинена кавітація При схлопуванні каверн у дегазованому плинному середовищі частинки рідини з оболонки кожної каверни рухаються до її центру з швидкістю, що помітно перевищує швидкість поширення звука і складає декілька сотень метрів у секунду Саме тому кавітаційна течія супроводжується частими (мікро)ударами, що зливаються в потужний гідродинамічний шум і породжують вібрації й ерозію деталей каналів Якщо ж у кавернах присутні летючі гази, що відносно повільно повторно розчинюються в рідких основах плинних середовищ, то швидкість схлипування каверн знижується ВІДПОВІДНО слабшають гідродинамічний шум, іррегулярні вібрації при запуску-зупиненні, регулярні вібрації в сталому режимі турбулентної або кавітаційної течи в каналах і ерозія деталей цих каналів Такі корисні ефекти виникають тим швидше і виявляються тим помітніше, чим вище летючість і концентрація газів, що дисперговані у турбулізованому плинному середовищі На жаль, при переході через деякий "концентраційний поріг" домішки газів сприяють появі настільки великих каверн, що їх "хвости" істотно віддаляться від зони турбулізації потоку Схлопування таких каверн, навіть із меншою, чим у дегазованих плинних середовищах, швидкістю відбувається у випадкових частинах каналу і супроводжується різкими (звичайно аперіодичними) ударами й інтенсивною ерозією деталей каналу Це явище фахівці позначають терміном "суперкавітація" її придушення і, по можливості, попередження аперіодичних кавітаційних ударів з ВІДПОВІДНИМ ослабленням ерозії й іррегулярних вібрацій можливо лише при ефективному керуванні концентрацією газу в турбулізованих плинних середовищах Однак, за наявними у винахідника даними, проблема придушення суперкавітацм дотепер ефективно не вирішена, тому що творці пристроїв для діяння на потоки плинних середовищ ос 42177 новну увагу приділяли переважно засобам турбулізації і їх розташування в каналах і таким засобам заспокоєння турбулізованого потоку, що послабляють регулярні вібрації і гідродинамічний шум у сталому режимі ВІДОМІ засоби турбулізації можна підрозділити на три основних вида а) механічні, у тому числі або у вигляді так називаних "погано обтічних тіл", що жорстко закріплюють усередині каналів для прокачування плинних середовищ з метою інтенсивної турбулізації таких середовищ далі по потоку (див , наприклад UA Patents 8051 А і 17850 A, RU Patent 2131094 і ш ), або у вигляді вже згаданих генераторів ультразвукових коливань, звукопроводи яких повинні бути акустично зв'язані зі стінками каналів для прокачки плинних середовищ (див, наприклад SU 1628994 А1 і UA Patent 25035), б) гідравлічні (струминні), наприклад, у вигляді щонайменше одного отвору в СТІНЦІ каналу для прокачки основного потоку плинного середовища, який відкритий безпосередньо в порожнину цього каналу і служить для подачі збуджуючого струменю того ж самого або іншого за ХІМІЧНИМ складом плинного середовища під кутом до напрямку основного потоку, обраним переважно в інтервалі від -60 до +45, (див , наприклад, фігури 1-3, 5 і 6 і рядки 06-38 на с 10, с 11 цілком, с 12 до рядка 37 включно і рядки 02-16 на с 14 у публікації WO98/42987 Міжнародної заявки PCT/UA 97100003 цього ж винахідника), і в) комбіновані з перших двох, наприклад або у вигляді погано обтічного тіла, що має центральний отвір і закріплено на порожнистому кронштейні в осесиметричному каналі для прокачки основного потоку плинного середовища, і зовнішнього джерела плинного середовища для формування збуджуючого струменю, що подають через порожній кронштейн і випускають назустріч основному потокові через зазначений центральний отвір (див , наприклад, книгу Седов Л И Механика сплошной среды - Москва, 1976 - Т 2 - С 82), або у вигляді очевидної для фахівців комбінації щонайменше одного отвору в СТІНЦІ каналу для подачі збуджуючого струменю і введеного в контакт з цією стінкою звукопровода від генератора ультразвукових коливань, або у вигляді також очевидної для фахівців комбінації щонайменше одного встановленого усередині каналу погано обтічного тіла і звукопровода від генератора ультразвукових коливань, введеного в контакт зі стінкою цього каналу Різноманітні й засоби, які використовують для ослаблення регулярних вібрацій і гідродинамічного шуму в сталому режимі Прикладами таких засобів можуть служити а) плавно сполучені дифузор і циліндричний відрізок труби, заповнені кулями різного діаметра, що зростає по потоку (US Patent 3,866,630), або, б) добре обтічне тіло, у якого тільки передня по потоку відносно коротка частина оточена набором концентрично розташованих погано обтічних тіл з істотно меншим сумарним міделем, а задня по потоку істотно довша частина плавно звужується (US Patent 4,212,326), або в) секції, що складаються з плавно сполучених дифузорів і конфузорів і послідовно чергуються (RU Patent 2007660) На жаль, ці засоби заспокоєння потоку - по-перше, істотно збільшують пдроопір, втрати енергії на його подолання і матеріалоємність пристроїв для діяння на потік плинного середовища, і - по-друге, слабко впливають на надійність таких пристроїв на самих відповідальних (через можливу суперкавітацію) частинах каналів побли-зу зон турбулізації Тому дуже бажано використовувати такі пристрої, які для примусового заспокоєння оснащені засобами регулювання концентрації домішок летючих газів у потоках турбулізованих плинних середовищ З їх числа до пропонованого по технічний суті найближчий пристрій для діяння на потік плинного середовища, схема якого відома зі згаданої публікації WO98/42987 (див , наприклад, фігури 2, 4, 6 і, особливо, 8 і 9, рядок 38 на с 12, рядки 01-32 на с 13, рядки 17-38 на с 14 і рядки 01-13 на с 15) Воно має послідовно розташовані насос для безупинної подачі плинного середовища на обробку, канал для прокачки потоку оброблюваного плинного середовища, підключений до нагнітального патрубка насоса, засіб турбулізації потоку оброблюваного плинного середовища, що, зокрема, був виконаний у вигляді щонайменше одного отвору в СТІНЦІ зазначеного каналу для подачі струменю, що турбулізує (збуджує), в основний потік плинного середовища, щонайменше один засіб для дозованого введення газузаспокоювача в турбулізований потік плинного середовища, що розташовано по потоку нижче засобу турбулізації, тобто далі останнього отвору для подачі турбулізуючого струменю в основний потік плинного середовища, і підключено до отвору в СТІНЦІ каналу для подачі газу в потік, і засіб дегазації заспокоєного добавкою газу турбулізованого потоку, розташований після зазначеного отвору для дозованого введення газу і виконаний, зокрема, у вигляді проточного бака-теплоакумулятора, у якого - придонна частина підключена до виходу з каналу після засобу для дозованого введення газу-заспокоювача в турбулізований потік плинного середовища і тому під час роботи пристрою завжди заповнена газованим плинним середовищем, - тільки верхня частина під час роботи пристрою служить газовою (повітряною) порожниною, до якої підключений сепаратор вологи, зв'я-заний байпасним газовим трубопроводом зі згаданим отвором для дозованого введення газу-заспокоювача в турбулізований потік плинного середовища Згідно З ЦІЄЮ схемою були побудовані економічні теплогенератори для систем гарячого водопостачання водяного опалення, які мають канали з прийнятним пдроопіром і високою (у розрахунку на одиницю маси) питомою тепловою потужністю 42177 Однак, тривала експлуатація цих теплогенераторів показала, що природна дегазація додатково пазованих після турбулізації потоків плинних середовищ, яка перебігає в гравітаційному полі Землі усередині баків-теплоакумуляторів, послабляє гідродинамічний шум і регулярні вібрації лише за умови с низкою початковою концентрації газу (звичайно повітря) у плинному середовищі (зокрема, у воді), ЩО подають на турбулізацію, але ніяким чином не виключає можливість несподіваних аперіодичних суперкавітаційних ударів, іррегулярних вібрацій і кавітаційної ерозії Дійсно, концентрація газу в потоці плинного середовища, що надходить у зону турбулізації, може випадково або внаслідок вищезгаданого підсмоктування повітря крізь ущільнення підніматися вище деякого оптимального значення, що можна лише експериментально визначити для кожного конкретного пристрою і кожного конкретного плинного середовища Небажаними слідствами такого розвитку подій є тим штенсивніша суперкавітація і, ВІДПОВІДНО, ТИМ потужніші аперіодичні удари, чим більше різниця фактично й оптимальної концентрацій газу в потоці плинного середовища У основу винаходу покладена задача шляхом удосконалення засобів керування концентрацією газових домішок створити такий пристрій для турбулентного і, зокрема, кавітаційного діяння на потік плинного середовища, який би, незалежно від конкретної форми виконання засобів турбулізації потоку, внаслідок більш ефективного регулювання концентрації газових домішок у турбулізованому потоці, забезпечував істотне ослаблення небезпеки суперкавітацм й обумовлених нею аперіодичних ударів усередині каналу й ерозії частин каналу і, отже, був надійнішим в експлуатації Поставлена задача вирішена тим, що в пристрої для діяння на потік плинного середовища, до має насос для безупинної подачі плинного середовища на обробку, канал для прокачки по току оброблюваного плинного середовища, підключений до нагнітального патрубка насоса, засіб турбулізації потоку оброблюваного плинного середовища в цьому каналі і засіб дегазації турбулізованого потоку, згідно з винаходом, засіб дегазації розташовано безпосередньо після засобу турбулізації потоку й оснащено придатним запірно-регулюючим елементом для керованого видалення газу, що видаляється Виключення штучного газування турбулізованого плинного середовища після виходу з зони турбулізації, безупинна регульована дегазація турбулізованого потоку і щонайменше періодичне видалення надлишку газу, наприклад, в атмосферу або збірник-накопичувач, істотно знижують небезпеку суперкавітацм й обумовлених нею аперіодичних ударів і ерозії навіть при живленні насоса таким насиченим повітрям і хлором або озоном і іншими летючими газами плинним середовищем, як звичайна водопровідна вода Пристрої з зазначеною найпростішою гідравлічною схемою можуть мати як проточний, так і рециркуляційний контур, а для турбулізації потоку в них можуть бути узяті будь-які з зазначених вище механічних, гідравлічних і комбінованих за собів Такі пристрої найефективніші при виготовленні стійких водяних, зокрема, водомазутних, емульсій і диспергуванні твердих речовин, що можуть бути введені в потік плинного середовища на частині каналу від насоса до засобу турбулізації Більш точне регулювання концентрації газових домішок у спочатку насичених газами плинних середовищах можна забезпечити застосуванням зазначених далі зворотних зв'язків Так, перша додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що пристрій має зворотний зв'язок для повернення щонайменше частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід насоса На перший погляд може показатися, що цей окремий варіант гідравлічної схеми повторює раніше запропонований тим же винахідником і вже згаданий кавітаційний теплогенератор, показаний на фіг 8 із публікації WO98142987 Дійсно, у відомому теплогенераторі придонна частина бака-акумулятора, в якій накопичується дегазована вода, що нагрівається, і яка може вважатися гідравлічним виходом засобу дегазації, підключена на вхід насоса Однак, у відомому пристрої цей зворотний зв'язок служить лише для рециркуляції плинного середовища (води), у яку з газового виходу сепаратора вологи на вихід засобу турбулізації подають газ-заспокоювач турбулізованого потоку, тоді як у пристрої, згідно з винаходом, цей зворотний зв'язок служить саме засобом зниження концентрації газових домішок у плинному середовищі перед його турбулізацієй, оскільки виділений з плинного середовища газ видаляють Тим самим, підсилюється зазначений вище ефект придушення суперкавітацм Слід також відзначити, що зворотний зв'язок, зазначений як перша додаткова ВІДМІННІСТЬ, бажаний при використанні оснащених ним рециркуляційних пристроїв для діяння на потік плинного середовища для термообробки (стерилізації або пастеризації) таких рідких харчових продуктів, як молоко, вершки, фруктові й овочеві соки, мінеральна вода і негазовані прохолоджувальні напої на основі води, соєве молоко і т п Ці продукти у вихідному вигляді містять лише домішки розчиненого повітря Повітря має відносно слабку корозійну активність, а його підсмоктування завжди відбувається до насоса Тому замикання зворотного зв'язку на вхід насоса практично не впливає на корозійний знос його деталей Специфічний додатковий ефект, що досягається за допомогою такого зворотного зв'язку, полягає в дезодоруванні термооброблених молочних продуктів Друга додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що пристрій має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації на вхід засобу турбулізації Такий зворотний зв'язок теж служить засобом зниження концентрації газових домішок у плинному середовищі перед його турбулізацією і в цьому аспекті практично тотожний вище зазначеному зворотному зв'язку Однак, оснащені ним пристрої для діяння на потік плинного середовища бажані при награванні водопровідної води або технологічних рідин, приготовлених на и основі Дійсно, хлор або озон, 42177 що звичайно використовують для знезаражування водопровідної води, у порівнянні з повітрям, мають сильну корозійну активність їх повне видалення з води, безповоротно використовуваної для гарячого водопостачання або інших технологічних потреб, економічно недоцільно Тому виключення насоса з рециркуляційного контуру істотно послабляє його корозійний знос Третя додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що пристрій має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід насоса Цей окремий варіант структури кращий у таких пристроях, згідно з винаходом що працюють на попередньо глибоко дегазованих, зокрема, деаерованих, плинних середовищах, як-от у кавітаційних теплогенераторах у складі замкнутих систем теплопостачання Дійсно, повітря, що підсмоктується у рециркуЛЯЦІЙНІ контури таких систем, бажано видаляти лише в міру його накопичення Четверта додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що порожнина зазначеного каналу на частині між виходом насоса і входом у засіб турбулізації підключена до засобу дозованої подачі газу в канал Тим самим забезпечуються можливість дуже точного регулювання кавітаційного процесу шляхом тривалої підтримки таких оптимальних концентрацій газових домішок, які забезпечують формування в потоках плинних середовищ, що турбулізуються, коливних газових пухирців, які підвищують ефективність нагрівання, і можливість насичення плинних середовищ такими газами, що добре розчинні і, отже, легко засвоюються рідиною після схлопування кавітаційних каверн (наприклад, диоксидом вуглецю, що хемосорбується плинними середовищами на основі води) П'ята і шоста ВІДМІННОСТІ, додаткові до четвертої, ВІДПОВІДНО полягають у тому, що пристрій має зворотній зв'язок для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу дегазації або на вхід насоса, або на вхід засобу дозованої подачі газу в канал Цим забезпечується більш тонке регулювання концентрації газових домішок у потоці, що надходить на вхід засобу турбулізації, у випадках, коли для живлення проточного або для підживлення рециркуляційного контуру використовують свіже плинне середовище, яке спочатку містить домішки розчинених газів При цьому п'ята додаткова ВІДМІННІСТЬ аналогічно першій додатковій ВІДМІННОСТІ знижує концентрацію газів у плинному середовище на вході в насос, а шоста додаткова ВІДМІННІСТЬ, аналогічна другій додатковій ВІДМІННОСТІ, сприяє захисту насоса від корозії агресивними газами, використовуваними для знезаражування водопровідної води, або летючими органічними кислотами, що можуть з'являтися в молочній сировині, використовуваній у виробництві кефіру або кумису, при тривалому (від декількох годин до доби) зберіганні перед переробкою Сьома, восьма і дев'ята ВІДМІННОСТІ, додаткові до четвертої ВІДПОВІДНО полягають у тому, що пристрій має зворотній зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації або на вхід насоса, або на вхід засобу дозованої подачі газу в канал, або на вхід засобу турбулізації Цим забезпечується більш тонке регулювання концентрації газових домішок у потоці, що надходить на вхід засобу турбулізації у випадках, коли для живлення проточного або для підживлення рециркуляційного контуру використовують дегазоване свіже плине середовище При цьому сьому додаткову ВІДМІННІСТЬ бажано використовувати або аналогічно третій додатковій ВІДМІННОСТІ в замкнутих системах теплопостачання на основі кавітаційних теплогенераторів, або в пристроях для діяння на такі плинні середовища, що підлягають термохімічній обробці з застосуванням дорогих реагентів, наприклад, у пристроях для варіння бурячного соку в присутності високочистого оксиду кальцію з наступною сатурацією реакційної суміші також високочистим диоксидом вуглецю, восьма додаткова ВІДМІННІСТЬ сприяє захисту насоса від корозії ХІМІЧНО активними реагентами, використовуваними для термохімічної активації таких матеріалів, як масляні і, особливо, кислі гудрони, використовувані у виробництві бітумів, і гумова крихта, що отримана здрібнюванням ВІДХОДІВ гуми, а дев'ята додаткова ВІДМІННІСТЬ сприяє підвищенню кратності обробки дво- і трифазних плинних середовищ і підвищенню якості диспергування рідких або твердих речовин, які вводять ВІДПОВІДНО для емульгування або суспендування Десята, додаткова до четвертої ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що пристрій має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса Підживлення насоса газованим плинним середовищем знижує шум у насосі і навантаження на його привід Одинадцята, додаткова до четвертої ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що пристрій має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса Ця структура найзручніша при використанні газоподібних реагентів, що поряд із ініціюванням регульованої кавітації повинні ХІМІЧНО модифікувати плинне середовище, не кородуючи деталі насоса, при введенні таких необхідних, наприклад, для виготовлення збитих сливок, газівпшоутворювачів, які недоцільно піддавати рециркуляції через насос, і при роботі з плинними середовищами, спочатку, тобто перед подачею в насос, нагрітими до високих (істотно більш 100°С) температур Дванадцята ВІДМІННІСТЬ, додаткова до основного винахідницького задуму або до четвертої ВІДМІННОСТІ, полягає втому, що засіб дегазації виконано у вигляді дроселя турбулізованого плинного середовища і щонайменше одного наскрізного отвору в СТІНЦІ каналу в задросельному просторі, що сполучається з входом у запірно-регулюючий елемент Тринадцята, додаткова до дванадцятої ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що дросель виконаний у вигляді проміжного конфузора, у якого діаметр вхідного отвору перевищує діаметр вихідного отвору частини каналу, де встановлено засіб турбулізації Ця форма виконання дроселя легко реалізується як у окремому варіанті стикування окремо виготовленого дросельного конфузора з ка 42177 налом, так і в окремому варіанті розточки такого конфузора в матеріалі каналу Чотирнадцята, додаткова до дванадцятої, ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що дросель виконаний у вигляді розширеного циліндричного продовження каналу, на вході в який установлена дросельна решітка, яка може бути змінною і, ВІДПОВІДНО, може служити засобом додаткового регулювання розміру падіння тиску плинного середовища й ефективності виділення газу з нього П'ятнадцята, додаткова до дванадцятої ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що дросель виконаний у вигляді резервуара з проникною, наприклад, перфорованою або неповною, перегородкою, що розділяє порожнину цього резервуара на придонну частину для поточного запасу щонайменше частково дегазованого обробленого плинного середовища і верхню частину для прийому обробленого плинного середовища з частини каналу, що містить засіб його турбулізації, причому вихідний торець цієї частини каналу розміщений над зазначеною перегородкою Така форма виконання дроселя зручна в кавітаційних теплогенераторах, оскільки дозволяє включити дросель до складу проміжного резервуара-теплоакумулятора нагрітого плинного середовища, придонна частина якого може бути підключена і до насоса для рециркуляції цього середовища з метою нагрівання до необхідної температури, і до вихідної магістралі Принципова ВІДМІННІСТЬ такого резервуара від резервуара з WO98/42987, полягає в тому, що, згідно з винаходом, вихід нагрітого плинного середовища в газовий простір резервуара виконаний над перегородкою, а не в його придонну, заповнену рідиною частину Саме тому вдається безударно «відтиняти» хвости суперкаверн, що можуть виникнути в турбулізованому плинному середовищі при надлишковій концентрації летючих газів Шістнадцята, додаткова до п'ятнадцятої ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що придонна частина резервуара підключена зворотним зв'язком на вхід насоса, а верхня частина резервуара підключена до додаткового засобу глибокої дегазації обробленого плинного середовища, газовий простір якого через запірно-регулюючий елемент зв'язаний з атмосферою, а заповнений рідиною простір також через запірно-регулюючий елемент зв'язаний з напірною магістраллю Така форма виконання пристрою, згідно з винаходом, бажана при оснащенні автономних систем опалення і/або гарячого водопостачання Зрозуміло, що при виборі конкретних форм виконання пристроїв для діяння на потоки плинних середовищ можливі ДОВІЛЬНІ комбінації зазначених додаткових відмінностей з основним винахідницьким задумом і що описані нижче найкращі приклади його втілення ніяким чином не обмежують обсяг винаходу Далі суть винаходу пояснюється докладним описом конструкції і роботи пропонованого пристрою з посиланнями на додані креслення, де зображені на фіг 1 - блок-схема такого найпростішого пристрою для діяння на потік плинного середовища що оснащено тільки засобом дегазації, що розташована безпосередньо після засобу турбулізації потоку, фіг 2 - блок-схема такого най простішого пристрою, що має зворотний звязок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дегазації на вхід насоса, фіг 3 блок-схема такого найпростішого пристрою, що має зворотним зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дегазації на вхід засобу турбулізації, фіг 4 - блок-схема такого найпростішого пристрою, що має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід насоса, фіг 5 - блок-схема такого більш складного пристрою для діяння на потік плинного середовища, що у порівнянні з пристроєм з фіг 1, на вході в засіб турбулізації додатково оснащено засобом дозованої подачі газу в канал для прокачки оброблюваної плинного середовища, фіг 6 - блоксхема такого більш складного пристрою, що має зворотним зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дегазації на вхід насоса, фіг 7 - блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотним зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дегазації на вхід засобу дозованої подачі газу в канал, фіг 8 - блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотним зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід насоса, фіг 9 - блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід засобу дозованої подачі газу в канал, фіг 10 - блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу в засіб дегазації на вхід засобу турбулізації, фіг 11 - блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з виходу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса, фіг 12 блок-схема такого більш складного пристрою, що має зворотний зв'язок для повернення частини плинного середовища з входу засобу дозованої подачі газу в канал на вхід насоса, фіг 13 - частина каналу з послідовно розташованими вхідним конфузором, засобом дозованої подачі газу в канал, струминним засобом турбулізації основного потоку оброблюваного плинного середовища і дросельним засобом дегазації обробленого плинного середовища на основі конфузора (у подовжньому розрізі діаметральною площиною), фіг 14 частина каналу з послідовно розташованими вхідним конфузором, засобом дозованої подачі газу в канал, засобом турбулізації основного потоку оброблюваного плинного середовища у вигляді погано обтічного тіла і дросельним засобом дегазації обробленого плинного середовища на основі конфузора (у подовжньому розрізі діаметральною площиною), фіг 15 - частина каналу з послідовно розташованими вхідним конфузором, засобом дозованої подачі газу в канал, засобом турбулізації основного потоку оброблюваного плинного середовища у вигляді погано обтічного тіла і дросельним засобом дегазації обробленого плинного середовища на основі решітки (у подовжньому розрізі діаметральною площиною), фіг 16 схема рециркуляційного теплогенератора з дросельним засобом дегазації обробленого плинного 42177 середовища на основі резервуара з проникною перегородкою Найпростіший пристрій для діяння на потік плинного середовища як мінімум (див фіг 1) має послідовно розташовані в гідравлічному ланцюзі насос 1 для безупинної прокачки плинного середовища, усмоктувальний патрубок 2 якого підключений до довільного джерела такого середовища, довільний засіб 3 турбулізації потоку плинного середовища в каналі 4, що відходить від не позначеного особо нагнітального патрубка насоса 1, і засіб 5 дегазації, що розташовано безпосередньо після засобу 3 турбулізації Гідравлічний вихід засобу 5 дегазації (безпосередньо або через не показаний на цій найпростішій схемі накопичувач) підключений до довільного придатного споживача дегазованого плинного середовища, яке оброблено щонайменше в турбулентному, а переважно - у кавітаційному режимі, а газовий вихід засобу 5 через запірнорегулюючий елемент 6 підключений або до атмосфери, або до також не показаного на фіг 1 збірника газу, що виділений з обробленого плинного середовища У конкретних пристроях для діяння на потоки плинних середовищ, що побудовані за схемою з фіг 1, доцільно використовувати бажано відцентрові (хоча припустимі й ІНШІ роторні) механічні насоси 1, переважно струминні (звичайно з числа описаних у публікації WO98/42987 того ж винахідника) і/або виконані у вигляді погано обтічних тіл засоби 3 турбулізації потоку плинного середовища в каналах 4 (хоча можливі й ІНШІ засоби порушення ламінарної течи з числа зазначених вище), переважно активні засоби 5 дегазації типу описаних далі різноманітних за формою виконання дроселів, що забезпечують помітне падіння тиску турбулізованих плинних середовищ і, ВІДПОВІДНО, інтенсивне виділення домішок летючих газів, і канали 4 з переважно регульованою шорсткістю внутрішньої сторони їх стінок на ділянках розташування засобів 3 турбулізації потоків плинних середовищ Для досягнення особливих ефектів, описаних вище в короткому викладі суті винаходу, доцільно, щоб контури пристроїв для діяння на потоки плинних середовищ були оснащені зворотними зв'язками у вигляді байпасних трубопроводів, кожний з яких може мати не показаний заради спрощення запірно-регулюючий елемент, як-от або баипасним трубопроводом 7 для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 5 дегазації в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 2), або баипасним трубопроводом 8 для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 5 дегазації на вхід засобу 3 турбулізації (див фіг 3), або баипасним трубопроводом 9 для повернення частини турбулізованого плинного середовища, що містить домішки летючих газів, з входу в засіб 5 дегазації в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 4) Пристрої згідно з фігурами 1-4 призначені для діяння на потоки таких плинних середовищ, що або спочатку містять достатні для ініціювання розвиненої кавітації домішки летючих газів типу повітря, або можуть самостійно швидко насичу ватися повітрям внаслідок підсмоктування через ущільнення аж до таких концентрацій, за яких стає можливою суперкавітація Для більш точного керування концентрацією летючих газів у потоках плинних середовищ кращі пристрої згідно з фіг 5, що у порівнянні з пристроями, згідно з фіг 1-4, на вході в засіб 3 турбулізації додатково оснащені засобом 10 дозованої подачі газу в канал 4 Такі пристрої, аналогічно описаним вище, також можуть бути оснащені зворотними зв'язками у вигляді байпасних трубопроводів, кожний з яких може мати запірно-регулюючий елемент 11, як-от або байпасний трубопровід 7 для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 5 дегазації в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 6), або байпасний трубопровід 12 для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 5 дегазації на вхід засобу 10 дозованої подачі газу в канал 4 (див фіг 7), або байпасний трубопровід 9 для повернення частини турбулізованого плинного середовища, що містить домішки летючих газів, з входу в засіб 5 дегазації в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 8), або байпасний трубопровід 13 для повернення частини турбулізованого плинного середовища, що містить домішки летючих газів, з входу в засіб 5 дегазації на вхід засобу 10 дозованої подачі газу в канал 4 (див фіг 9), або байпасний трубопровід 14 для повернення частини плинного середовища з входу в засіб 5 дегазації на вхід засобу 3 турбулізації (див фіг 10), або байпасний трубопровід 15 для повернення частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 10 дозованої подачі газу в канал 4 в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 11), або байпасний трубопровід 16 для повернення частини плинного середовища з входу засобу 10 дозованої подачі газу в канал 4 в усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 (див фіг 12) Активний засіб 5 дегазації турбулізованого потоку плинного середовища (незалежно від того, чи буде це середовище мати домішки летючих газів спочатку, чи буде примусово газоване перед турбулізацієй), доцільно виконувати на основі дроселів Наприклад, деякі з множини можливих форм виконання пристроїв, згідно з винаходом, що розрізняються конструкцією засобів 5 дегазації, показані на фіг 13-17 Зокрема, на фіг 13-15 показана частина каналу 4, що має вхідний конфузор 17 і плавно сполучену з цим конфузором циліндричну робочу частину 18, яка обладнана засобом 10 дозованої подачі газу і засобом 3 турбулізації, до виходу якого підключений засіб 5 дегазації турбулізованого потоку на основі дроселя Як видно на фіг 13 і 14, дросель може бути виконаний у вигляді проміжного конфузора 19, у якого діаметр вхідного отвору перевищує діаметр вихідного отвору циліндричної робочої частини 18 каналу 4 і який або жорстко зв'язаний з каналом 4 (фіг 13), або сформований у ТІЛІ каналу 4 розточкою (фіг 14) У наступному окремому варіанті реалізації винахідницького задуму (фіг 15) дросель може бути виконаний у вигляді розширеного циліндричного продовження каналу 4, на вході в який 42177 установлена переважно змінна (і, ВІДПОВІДНО, така, що має різні сумарні прохідні перетини) дросельна решітка 20 При цьому можливі різні форми виконання а) засобів 5 дегазації турбулізованого потоку плинного середовища шляхом відбору надлишків газу з задросельного простору, що можуть мати збірний колектор 21 (фіг 13), або бути прямо підключені байпасними газопроводами 22 з запірно-регулюючими елементами 23 до не позначених особо отворів для повернення щонайменше частини виділеного із турбулізованого плинного середовища газу знову в канал 4 перед засобом 3 турбулізації (фіг 13-14), і/або мати зазначені байпасні газопроводи 22 і не показані особо виходи в атмосферу або збірники виділеного газу через також не показані особо додаткові запірно-регулюючі елементи, ний патрубок 7 повертають на вхідної патрубок 2 насоса 1 для багатократної рециркуляції щодо засобу 3 турбулізації Такий теплогенератор (або апарат) звичайно обладнаний додатковим сепаратором 29 газу, що через ВІДВІДНИЙ патрубок ЗО з запірно-регулюючим елементом 31 підключений до верхньої частини порожнини резервуара 26 Цей сепаратор 29 має а) газовідвідний патрубок 32 з запірнорегулюючим елементом 33 для відводу виділеного газу або в атмосферу, або в придатний не показаний особо газозбірник, або - через умовно показаною штриховою ЛІНІЄЮ байпасний патрубок 22-у колектор 25 для подачі газу в потік плинного середовища, що набігає на засіб 3 турбулізації, б) патрубок 34 з запірно-регулюючим елементом 35 для відбору нагрітого або термообробленого плинного середовища на споживання (у випадках, коли це середовище повинне бути глибоко дегазовано, і/або в) патрубок 36 з запірно-регулюючим елементом 37 для розведення нагрітого або термообробленого плинного середовища, що відбирається на споживання з виходу насоса 1 через ВІДВІДНИЙ трубопровід 38 з запірно-регулюючими елементами 39 і 40 (у випадках, коли це середовище може містити розчинений газ) б) засобів 3 турбулізації потоку плинного середовища, наприклад, у вигляді щонайменше одного отвору, а переважно - декількох зв'язаних загальним роздавальним колектором 24, розташованих на рівних кутових відстанях і спрямованих під гострими кутами назустріч основному потокові отворів у каналі 4 (фіг 13), або у вигляді погано обтічного тіла 3, жорстко закріпленого усередині каналу 4 на умовно не показаних стрижнях, які, до речі, також можуть служити засобами турбулізації потоку (фіг 14 і 15) або у вигляді комбінації як показаних на фіг 13 і 14 або 15, так і інших вище перелічених засобів, і Такий теплогенератор (або апарат) обов'язково має живільний патрубок 41 з вхідним запірно-регулюючим елементом 42 І, нарешті, він за бажанням може бути оснащений ежектором 43 для підсмоктування частини обробленого плинного середовища з ВІДВІДНОГО трубопроводу 38 у живільний патрубок 41, трубопровідною обв'язкою 44 із запірно-регулюючим елементом 45, що підключена до верхньої частини резервуара 26 і замкнута на живільний патрубок 41, додатковим перепускним патрубком 46 з запірно-регулюючим елементом 47 для підключення трубопровідні обв'язки 44 до ВІДВІДНОГО трубопроводу 38, додатковим перепускним патрубком 48 з запірно-регулюючим елементом 49 для підключення трубопровідної обв'язки 44 до початкової частини каналу 4 і додатковим перепускним патрубком 50 з запірно-регулюючим елементом 51 для підключення початкової частини каналу 4 до ВІДВІДНОГО трубопроводу 38 в) засобів 10 дозованої подачі газу в канал 4 перед засобом 3 турбулізації, що переважно (але не обов'язково), можуть бути виконані у вигляді зазначених байпасних газопроводів 22 із запірно-регулюючими елементами 23 для прямого як на фіг 14 і 15, або опосередкованого колектором 25, як на фіг 13, зворотного зв'язку задросельного простору з каналом 4, або у вигляді не показаних особо ресивера для збереження поновлюваного запасу стиснутого газу і регулятора витрати і тиску такого газу на вході в канал 4, або у вигляді, як показано на фіг 16 і докладно обговорено нижче Зокрема, на фіг 16 показаний такий (один із багатьох можливих на основі пристроїв, згідно з винаходом) рециркуляційний кавітаційний теплогенератор (і ВІН же - апарат для термообробки плинних середовищ), що має проміжний резервуар 26 з проникною (наприклад, перфорованою або неповною) перегородкою 27 Ця перегородка 27 може бути як рівнобіжна твірній днища 28, так і нахилена щодо цього днища 28 під гострим кутом, і над ній повинен виступати вихідний торець зазначеної частини каналу 4 Розташована над перегородкою 27 верхня частина порожнини резервуара 26 служить дроселем, що полегшує виділення газу з газованого плинного середовища, обробленого в кавітаційному або, рідше, турбулентному режимі Розташована під перегородкою 27 нижня, придонна частина порожнини резервуара 26 призначена для поточного запасу обробленого плинного середовища, яке хоча б частково дегазоване і яке в ІСТОТНІЙ частині (звичайно в межах 90-99 % від загальної оброблюваної маси) через байпас Пристрої, згідно з винаходом, описані вище на різних прикладах втілення винахідницького задуму, використовують для турбулізації потоку плинного середовища і, зокрема, для збудження регульованої гідродинамічної кавітації таким чином Як видно на фіг 1, насос 1 через усмоктувальний патрубок 2 безупинно живлять плинним середовищем від довільного джерела Насос 1 нагнітає це середовище в канал 4, де його кінетична енергія під впливом засобу 3 турбулізації перетворюється в теплову енергію Засіб 5 дегазації, розташований безпосередньо після засобу З турбулізації, виділяє і через запірно-регулюючий елемент 6 щонайменше періодично видаляє з пристрою надлишок газу, що є у плинному середовищі Тим самим ВІДТІНЯЮТЬСЯ «ХВОСТИ» суперкаверн і істотно знижується небезпека аперіодичних ударів і кавітаційної ерозії, що могли б виникнути при схлопуванні таких суперкаверн 10 42177 Як видно на фіг 2, зворотній зв'язок (байпасний трубопровід 7) забезпечує повернення щонайменше частини плинного середовища з гідравлічного виходу засобу 5 дегазації на вхід насоса 1 Якщо плинними середовищами слугують лише плинні матеріали типу повітровмісних соків або молока, то тим самим знижується концентрація повітря ще до подачі в насос і забезпечується ефективне дезодорування цільових продуктів Байпасний трубопровід 8 (див фіг 3), що забезпечує зворотній зв'язок між гідравлічним виходом засобу 5 дегазації і входом у засіб 3 турбулізації, дозволяє використовувати для заправки замкнутих систем теплопостачання водопровідну воду, що була знезаражена такими коррозійноактивними газами, як хлор або озон, або водяні дисперсії на и основі Дійсно, при запуску системи теплопостачання такі гази не рециркулюють через насос 1, а згодом розбавляються підсмоктуваним повітрям і через запірно-регулюючий елемент 6 видаляються з системи Байпасний трубопровід 9 (див фіг 4), що забезпечує зворотній зв'язок між входом у засіб 5 дегазації і входом насоса 1, дозволяє ефективно регулювати концентрацію газу навіть у таких плинних середовищах, що були глибоко дегазовані до заправки ними замкнутих систем теплопостачання Для усіх випадків застосування засобу 10 дозованої подачі газу в канал 4 перед засобом 3 турбулізації (див фіг 5-12) характерно ефективне керування концентрацією летючих газів у потоках плинних середовищ, щотурбулізують Дійсно, використовуючи різні летючі гази (особливо такі, які добре розчинні в плинному середовищі і, отже, легко засвоюються ним після схлопування кавітаційних каверн), у всьому об'ємі такого середовища при турбулізації удається формувати коливні газові пухирці Ці пухирці забезпечують регулярну кавітацію в потоці й істотно підвищують ефективність нагрівання або термомеханохімічної обробки як ньютонівських, так і неньютонівських рідин Використання різноманітних зворотних зв'язків між функціональними вузлами таких пристроїв для діяння на потоки плинних середовищ, що оснащені зазначеним засобом 10 створює додаткові технологічні можливості Так, байпасний трубопровід 7 у пристрої згідно з фіг 6 знижує концентрацію летючих газів у плинному середовищі на вході в насос 1, а байпасний трубопровід 12 у пристрої згідно з фіг 7 сприяє захисту насоса 1 від корозії агресивними газами, використовуваними для знезаражування водопровідної води, або летючими органічними кислотами, що можуть з'являтися в молочній сировині використовуваній у виробництві кефіру або кумису, під час його тривалого зберігання перед переробкою Далі байпасний трубопровід 9 у пристрої згідно з фіг 8, байпасний трубопровід 13 у пристрої згідно з фіг 9 і байпасний трубопровід 14 у пристрої згідно з фіг 10 забезпечують точне регулювання концентрації газових домішок у потоках, що надходять на вхід засобу 3 турбулізації, у випадках, коли для живлення проточного або для підживлення рециркуляційного контуру викорис товують дегазоване свіже плине середовище при цьому пристрій, згідно з фіг 8 особливо ефективний при термохімічній обробці плинних середовищ з застосуванням дорогих реагентів, наприклад, при варінні бурякового соку в присутності високочистого оксиду кальцію з наступною сатурацією реакційної суміші також високочистим диоксидом вуглецю, пристрій згідно з фіг 9 особливо ефективний при захисті насоса 1 від корозії ХІМІЧНО активними реагентами, використовуваними для термохімічної активації таких матеріалів, як масляні і, особливо, кислі гудрони, які застосовують у виробництві бітумів, і гумова крихта, яка отримана здрібнюванням ВІДХОДІВ гуми, а пристрій, згідно з фіг 10, особливо ефективний при багатократній обробці дво- і трифазних плинних середовищ з метою виготовлення стійких емульсій і суспензій Байпасний трубопровід 15 у пристрої згідно з фіг 11 сприяє зниженню шуму в насосі 1 і навантаження на його привід внаслідок підживлення насоса газованим плинним середовищем І, нарешті, байпасний трубопровід 16 у пристрої згідно з фіг 12 забезпечує або хімічне модифікування плинних середовищ газоподібними реагентами з виключенням їх кородуючої дії на деталі насоса 1, або введення газів-пшоутворювачів, які не потребують рециркуляції через насос 1, або роботу з плинними середовищами, що перед подачею в насос 1 були нагріті до температур істотно більше 100°С В усіх зазначених випадках запірно-регулюючі елементи 11, що показані на фіг 6-12, дозволяють дуже точно регулювати витрату плинних середовищ, що рециркулюють, і настроювати ВІДПОВІДНІ пристрої на оптимальні режими роботи з урахуванням характеристик оброблюваних середовищ і припустимого рівня гідродинамічного шуму Найбільше ефективно працює засіб 5 дегазації, що виконано у вигляді дроселя турбулізованого плинного середовища Дійсно, будь-яке розширення каналу 4, будь те розтруб конфузора 19, як на фіг 13 і 14, або просто більш широка частина каналу 4 з дросельною решіткою 20 на вході, як на фіг 15, гальмує потік плинного середовища, обробленого за допомогою засобу 3 турбулізації, і створює умови для виділення летючих газів Далі ці гази, відведені з задросельного простору через байпасний трубопровід 22 і запірно-регулюючий елемент 23, можуть бути щонайменше частково використані для подачі через засіб 10 на вхід у засіб 3 турбулізації Подібним чином працює як дросель і розташована над перегородкою 27 верхня частина порожнини резервуара 26 (див фіг 16) у складі рециркуляційного кавітаційного теплогенератора (або апарата для термообробки плинних середовищ) Роботу цього теплогенератора (апарата) варто розглянути більш докладно Перед запуском запірно-регулюючі елементи 35, 37, 39 і 40 закривають і внутрішній об'єм теплогенератора (апарата) через вхідний запірнорегулюючий елемент 42, живільний патрубок 41 і усмоктувальний патрубок 2 насоса 1 звичайно заповнюють плинним середовищем, що підлягає 11 42177 нагріванню або термообробці, так, щоб усередині проміжного резервуара 26 воно досягло рівня проникної перегородки 27 і цілком заповнило байпасний трубопровід 7 Далі включають насос 1, відкривають хоч один із запірно-регулюючих елементів 35 і 40, і через вхідний запірно-регулюючий елемент 42, живільний патрубок 41 і усмоктувальний патрубок 2 продовжують подачу плинного середовища або до заповнення замкнутої системи теплопостачання використовуваним як теплоносій плинним середовищем, після чого вхідний запірнорегулюючий елемент 42 переключають на зазначену систему теплопостачання (і потім лише періодично підключають до зовнішнього джерела плинного середовища для компенсації и втрат), або до досягнення балансу приходу і витрати плинного середовища, що підлягає термообробці (наприклад, стерилізації) при постійно відкритих запірно-регулюючому елементі 42 і щонайменше одному із запірно-регулюючих елементів 35 і 40 плинне середовище звичайно відбирають через запірно-регулюючий елемент 35 і патрубок 34 після обов'язкової глибокої дегазації в додатковому сепараторі 29 газу Якщо ж пристрій, згідно з фіг 16 використовують як апарат для термообробки, утому числі з одночасним газуванням, то оброблене плинне середовище після достатньої рециркуляції через описану систему звичайно відбирають з виходу насоса 1 через додатковий перепускний патрубок 50 з запірно-регулюючим елементом 51 і ВІДВІДНИЙ трубопровід 38 з запірно-регулюючими елементами 39 і 40, а сепаратор 29 використовують для точного регулювання концентрації газу, перепускаючи дегазоване плинне середовище (при закритому запірно-регулюючому елементі 35) через патрубок 36 з запірно-регулюючим елементом 37 у трубопровід 38 Для попередження кавітації в насосі 1 частину обробленого плинного середовища з ВІДВІДНОГО трубопроводу 38 можна, за необхідністю, перепускати в живільний патрубок 41 через ежектор 43 Трубопровідною обв'язкою 44 з запірно-регулюючим елементом 45 звичайно користуються під час запуску для слабкого попереднього газування плинного середовища, що надходить у насос 1 через живільний патрубок 41 Додатковим перепускним патрубком 46 з запірно-регулюючим елементом 47 звичайно користуються в системах гарячого водопостачання, оскільки в них в ВІДВІДНИЙ трубопровід 38 можна подавати істотно газоване плинне середовище Винахід у ДОВІЛЬНІЙ формі здійснення винахідницького задуму можна реалізовувати промисловим шляхом з використанням звичайних у машинобудуванні засобів Точне регулювання концентрації домішок летючих газів дозволяє практично виключити некеровану суперкавітацію в потоках турбулізованих плинних середовищ і обумовлені нею іррегулярні вібрації й аперіодичні удари Тим самим, істотно підвищується експлуатаційна надійність кавітаційних теплогенераторів, стерилізаторів рідких харчових продуктів, кавітаційних ХІМІЧНИХ реакторів і іншого устаткування, що може бути виготовлено на основі винаходу Наведені приклади конструктивного здійснення винахідницького задуму і приклади технологічних можливостей не вичерпують усі конкретні конструкції і всі можливі аспекти промислового застосування пристрою згідно з винаходом Так можливо не показане особо на кресленнях часткове «кільцевання» потоку плинного середовища тільки щодо засобу 3 турбулізації, що може виявитися корисним для додаткового регулювання числа Рейнольдса в потоці, можливі й численні зворотні зв'язки між насосом 1, засобом 3 турбулізації, засобом 5 дегазації і, за бажанням, засобом 10 дозованої подачі газу в канал 4, виконані на основі загального баипасного трубопроводу з відгалуженнями через ВІДОМІ фахівцям і доступні на ринку багатоходові (звичайно - триходові) крани, можливі і такі засоби активної дегазації турбулізованих потоків плинних середовищ, що відрізняються від зазначених вище дроселів Плинне середовище з виходу насоса 1 безупинно надходить у канал 4, турбулізується, проходячи через засіб 3 (зокрема, обгинаючи погано обтічне тіло, яке для спрощення показано на фіг 16) і дроселюється над проникною перегородкою 27 При цьому, частина порожнини проміжного резервуара 26 над перегородкою 27 постійно заповнена істотно газованим плинним середовищем, а частина зазначеної порожнини під перегородкою 27 також постійно заповнена, істотно дегазованим плинним середовищем, що здебільшого (до 99 % від загальної маси) через байпасний трубопровід 7 безупинно рециркулює через насос 1, канал 4, засіб 3 турбулізації і засіб 5 дегазації (яким у випадку, що описується, служать резервуар 26 з перегородкою 27), а в меншій частині через щонайменше один із запірнорегулюючих елементів 35 і 40 надходить на споживання як теплоносій або на розфасування як термооброблений продукт Летючий газ, необхідний для ініціювання регульованої гідродинамічної кавітації ІНОДІ надходить у систему в складі плинного середовища, що подається на (термо)обробку Однак, частіше його примусово подають через колектор 25 у канал 4 перед засобом 3 турбулізації, використовуючи або запірно-регулюючий елемент 47 і не показане зовнішнє джерело газу, або сепаратор 29 газу (і, ВІДПОВІДНО, ВІДВІДНИЙ патрубок ЗО, запірно-регулюючий елемент 31 і додатковий перепускний патрубок 46, або газовідвідний патрубок 32, запірно-регулюючий елемент 33 і байпасний патрубок 22) Зрозуміло, що при використанні ВІДВІДНОГО патрубка ЗО, запірно-регулюючого елемента 31 і додаткового перепускного патрубка 46 газ надходить у колектор 25 у складі істотно газованого плинного середовища Надлишок газу, виділеного з обробленого плинного середовища, через газовідвідний патрубок 32 з запірно-регулюючим елементом 33 відводять або в атмосферу, або в придатний (не показаний особо) газозбірник У замкнутих рециркуляційних системах теплопостачання, щоб уникнути газових пробок у трубопроводах і опалювальних батареях, нагріте 12 42177 6 ФІГ. 1 Фіг. 2 Фіг. З Фіг. 4 Фіг. 5 Фіг. 6 Фіг. 7 13 42177 11 9 Фіг. 8 Фіг. 9 Фіг. 10 Фіг. 11 Фіг. 12 14 42177 Подача турбулизующих струй текучей среды Фіг. 13 Вход потока Фіг. 14 Вход потока 4& Фіг. 15 15 42177 о СО Є 16 42177 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22 17