Кавітаційний змішувач

Изобретение относится к устройствам для получения эмульсий, суспензий в гидродинамическом кавитационном поле и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других о траслях промышленности. Известен составной роторный кавитатор, содержащий последовательно соединенные конфузор, цилиндрическую проточную камеру с размещенным в ней кавитатором, и диффузор [1]. Конструктивное выполнение кавитатора не позволяет создать сплошное кавитацион-ное поле по всему объему проточной камеры, энергия поля перераспределяется неравномерно в относительно большом объёме, следовательно, его эрозионная активность низкая. Поэтому, недостатком такого устройства является невысокая ность кавитационного воздействия, не обеспечивающая эффективное перемешивание обрабатываемой среды. В качестве прототипа выбран кавитационный смеситель, содержащий последовательно соединенные конфузор. цилиндрическую проточную камеру с размещенным в ней кавитатором, и диффузор [2]. Недостатком такого устройства является низкая интенсивность кавитационного поля, т. к. конструкция смесителя определяет неравномерность распределения кавитационных пузырьков по сечению потока и, следовательно, неэффективное перемешивание обрабатываемой среды. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования кавитационного смесителя путем увеличения интенсивности кавитациониого поля, за счет чего повышается эффективность перемешивания. Поставленная задача решается тем, что в кавитационном смесителе, содержащем последовательно соединенные конфузор, цилиндрическую проточную камеру с размещенным в ней кавитатором, и диффузор, согласно изобретению, проточная камера выполнена составной из двух коаксиально расположенных трубок, соединенных между 1 собой со стороны диффузора кольцевым дном, выходной патрубок конфузора сопряжен с большей трубкой, входной патрубок диффузора - с меньшей трубкой, а кавитатор установлен внутри меньшей трубки, при этом меньшая трубка выполнена перфорированной по всей длине от места размещения кавитатора до кольцевого дна. В предлагаемом изобретении поток обрабатываемой среды через патрубок подвода и конфузор поступает в проточную камеру. Т.к. проточная камера выполнена составной из двух коаксиально расположенных трубок, соединенных между собой со стороны диффузора кольцевым дном, и выходной патрубок конфузора сопряжен с большей трубкой, поток среды подтормаживается и перераспределяется. Большая его часть поступает в меньшую тр убку, внутри которой размещен кавитатор, а другая часть - в кольцевую полость, образованную между трубками, гидростатическое давление среды в которой возрастает. При обтекании потоком кавитирующего элемента, за ним генерируется пульсирующая вакуумная кавитационная каверна, образующая при распаде поле кавитационных пузырьков, насыщающи х обрабатываемую среду. При этом, струи среды, поступая под действием перепада давления в полость кавитацион-ной каверны через отверстия перфорации по всей длине меньшей трубки от места размещения кавитатора до кольцевого дна, взаимодействуя с ней и друг с другом, дополнительно интенсивно дробят каверну. инициируя процесс генерации ею большего числа кавитационных пузырьков. Таким образом, единичная концентрация кавитационных пузырьков существенно возрастает и обрабатываемая среда равномерно насыщается пузырьками по всему объему проточной камеры смесителя. Кроме того, струи обрабатываемой среды, разрушая кавитационную каверну, способствуют перемешиванию и перераспределению среды в объеме проточной камеры, а поличастотные волны давления, образующиеся при схлопывании кавитацмонных пузырьков в зоне повышенного давления, оказывают дополнительное диспергирующее и перемешивающее воздействие на среду. Следовательно, конструкция изобретения создает условия для проявления эжекции, при котором возникает равномерное распределение кавитационных пузырьков по всему объему проточной камеры смесителя и повышается их единичная концентрация. При этом, эрозионная активность кавитационного поля возрастает и, следовательно, повышается эффективность перемешивания. Техническая сущность и принцип действия кавитациониого смесителя поясняются чертежом, где изображен продольный разрез смесителя. Кавитационный смеситель содержит конфузор 1, диффузор 2 и цилиндрическую проточную камеру, выполненную составной из двух коаксиально расположенных трубок 3 и 5, соединенных между собой со стороны диффузора 2 кольцевым дном. Выходной патрубок конфузора 1 сопряжен с большей трубкой 3, входной патрубок диффузора 2 -с меньшей трубкой 5. Кавитатор 4 установлен внутри меньшей трубки 5, имеющей отверстия перфорации 6 по всей длине от места размещения кавитатора 4, закрепленного, например, на штоке 7, до кольцевого дна. Для подвода обрабатываемой среды в смеситель служит патрубок 8. Кавитационный смеситель работает следующим образом. Поток обрабатываемой среды через патрубок подвода 8 поступает в конфузор 1, поджимается и перераспределяется в составной проточной камере, выполненной из двух коаксиально расположенных трубок 3 и 4, соединенных между собой кольцевым дном со стороны диффузора 2. При этом, выходной патрубок конфузора 1 сопряжен с большей трубкой 3, а входной патрубок диффузора 2 - с меньшей трубкой 5. Большая часть потока среды поступает в меньшую тр убку 5 , вн утри которой размещен кавитатор 4, а другая часть - в кольцевую полость, образованную между трубками 3 и 5. Вследствие этого гидростатическое давление среды в кольцевой полости возрастает. При обтекании потоком кавитатора 4 за ним образуется вакуумная кавитационная каверна, генерирующая поле кавитационных пузырьков, насыщающих обрабатываемый поток. Струи среды, эжектируясь под действием перепада давления в полость кавитацион-ной'каверны через отверстия перфорации 6. взаимодействуя с ней и др уг с другом, дополнительно интенсивно дробят каверну, инициируя процесс генерации ею большего числа кавитационных пузырьков. Таким образом, единичная концентрация кавитационных пузырьков возрастает, и обрабатываемая среда равномерно насыщается ими по всему объему проточной камеры смесителя. Кроме того, струи обрабатываемой среды, разрушая кавитационную каверну, способствуют перемешиванию и перераспределению среды по всему объему проточной камеры, а поличастотные волны давлений, возникающие при схлопывании кавитационных пузырьков, оказывают дополнительное диспергирующее и перемешивающее воздействие на среду.