Пристрій для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем

1. Пристрій для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем, який містить кавітаційний реактор з вхідним і вихідним патрубками і робочий насос, які включено в замкнену систему циркуляції, який відрізняється тим, що він додатково міс 29829 безпечується підвищення гідростатичного тиску в системі циркуляції, а проміжна ємкість забезпечена сполученим через пружний елемент мультиплікатором Також поставлена задача вирішується тим, що пристрій для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем, який містить кавітаційний реактор з вхідним і вихідним патрубками і робочий насос, які включено в замкнену систему циркуляції, відповідно до винаходу, додатково містить включену в систему циркуляції проміжну ємкість, в якій забезпечується підвищення гідростатичного тиску в системі циркуляції, а проміжна ємкість сполучена з газобалонною системою. В запропонованому винаході потік рідини, яка оброблюється, за допомогою насосу подається в кавітаційний пристрій через патрубок підводу. В пристрої, завдяки особливостям його конструкції, штучно створюється гідродинамічне кавітаційне поле, що являє собою скупчення наповнених парогазом кавітаційних бульбашок. Вони виникають в місцях розриву суцільності середовища і захлопуються (колапсують) безпосередньо в кавітаційному пристрої в зоні стабілізації гідростатичного тиску. Кавітаційні бульбашки при захлопуванні спричиняють ударно-хвильовий вплив на середовище. Оскільки кавітаційне поле локалізується в реакторі і одинична концентрація бульбашок відносно велика, ударно-хвильовий вплив на середовище досить високий. Він дозволяє ефективно проводити різні технологічні процеси: перемішування, диспергування, гомогенізацію, ін. Оброблена рідина відводиться з кавітаційного реактора через патрубок відводу середовища. В той же час, для досягнення необхідного технологічного результату при кавітаційній обробці багатьох рідких дисперсних середовищ потрібне їх багаторазове проходження через реактор. Саме з цією метою систему роблять замкненою у вигляді циркуляційного контура, як в пристроїпрототипі. В такій системі обробку окремих середовищ необхідно безперервно проводити до досягнення середовищем певних технологічних характеристик. Це призводить до збільшення тривалості обробки і не дає можливості підвищити продуктивність процесу, обумовлює значні енерговитрати. Інтенсифікації ударно-хвильової дії кавітаційних бульбашок можна досягти підвищенням гідростатичного тиску безпосередньо в замкненій циркуляційній системі, як це і пропонується в пристрої для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем, що пропонується. Для цього в замкненій циркуляційній системі розміщують ємкість, в якій забезпечується підвищення гідростатичного тиску в системі циркуляції. Ця проміжна ємкість може сполучатись через пружний елемент (наприклад, мембрану або сильфон) мультиплікатором. Також ця проміжна ємкість може сполучатись з газобалонною системою. Підвищення тиску спричинює збільшення тиску захлопування кавітаційної бульбашки і час її захлопування скорочується, що сприяє інтенсифікації впливу мікроударних хвиль тиску і, отже, - підвищує якість обробки. Авторами експериментально встановлено, що при приготуванні водомасляної емульсії з вмістом 15% жирової фази, підвищення гідростатичного тиску в циркуляційному контурі навіть на 2 МПа майже вдвічі зменшує час приготування емульсії при однакових інших умовах. Технічна суть і принцип дії пристрою для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем пояснюється кресленнями, де зображено: - на фіг. 1 - загальна схема з проміжною ємкістю; - на фіг. 2 - проміжна ємкість з сполученим через проміжний елемент (наприклад, сильфон) мультиплікатором; - на фіг. 3 - проміжна ємкість, яка сполучена з газобалонною системою підвищення гідростатичного тиску. Пристрій для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем містить кавітаційний реактор 1, насос 2, проміжну ємкість 3. Проміжна ємкість 3 сполучена через пружний елемент 4 з мультиплікатром 5. Проміжна ємкість 3 може бути сполучена з газобалонною системою підвищення гідростатичного тиску 6. Пристрій для кавітаційної обробки рідких дисперсних систем працює таким чином. Потік середовища, яке оброблюється, з проміжної ємкості 3 за допомогою робочого насоса 2 подається через патрубок підводу (вхідний патрубок) в кавітаційний реактор 1. Завдяки конструкції реактора 1 і відповідним гідродинамічним умовам, в реакторі 1 виникає гідродинамічна кавітація. Явище гідродинамічної кавітації характеризується розривом суцільності рідинного потоку середовища і утворенням великої кількості кавітаційних бульбашок (т.з. кавітаційного поля). Захлопуючись в зоні стабілізованого тиску безпосередньо в кавітаційному реакторі 1, бульбашки спричиняють інтенсивну механічну ударно-хвильову дію на середовище. Для підвищення ударно-хвильової дії кавітаційного поля на середовище в замкненій циркуляційній системі передбачена проміжна ємкість 3, яка сполучена через пружний елемент, наприклад, сильфон 4, з мультиплікатором 5, який забезпечує підвищення гідростатичного тиску в системі циркуляції. Проміжна ємкість 3 може бути сполучена з газобалонною системою 6 підвищення гідростатичного тиску в системі циркуляції і, отже, - в зоні утворення і захлопування кавітаційних бульбашок збільшує кількість відносно дрібних кавітаційних бульбашок і змінює механізм їх захлопування. При таких умовах тиск парогазової суміші, що знаходиться в бульбашці, суттєво збільшується і її подальше захлопування супроводжується більш "жорстким" гідравлічним ударом. Крім того, час захлопування бульбашки скорочується. Отже, при таких умовах в одиниці об'єму оброблюване середовище зазнає більш інтенсивного ударно-хвильового впливу, як якісно, так і кількісно. Це дозволяє підвищити інтенсивність кавітаційної дії на середовище за рахунок якої скорочується тривалість обробки в циркуляційному контурі, підвищується продуктивність процесу і знижуються енерговитрати на його здійснення. Використання запропонованого пристрою для обробки рідких дисперсних систем в гідродинамічному кавітаційному полі можливе в харчовій, хімічній, нафтохімічній, целюлозно-паперовій, енергетичній і інших галузях промисловості, де здійснюються операції перемішування, гомогені 2 29829 зації, емульгування, диспергування, ін. дозволяє підвищити ефективність дії кавітаційного поля на середовище, підвищити продуктивність процесу за рахунок скорочення тривалості обробки і знизити енерговитрати. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3