Спосіб інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах

Реферат: Спосіб інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах, у яких процес утворення й захлопування кавітаційних каверн здійснюється при протіканні рідини через симетричний відносно осі канал змінного перерізу, в обертовому в робочому каналі потоці рідини в зоні каналу, що містить кавітаційні каверни, створення поперечних лініям потоку основного руху рідини вихорів. Для забезпечення інтенсифікації процесу утворення й захлопування кавітаційних каверн по всьому об'єму основного потоку перед подачею потоку рідини в канал змінного перерізу потік закручують під кутом до осі каналу, розділяють його на потоки з різними швидкостями, створюють вихри, осі яких перпендикулярні осі каналу, шляхом з'єднання частин розділеного потоку. UA 113025 C2 (12) UA 113025 C2 UA 113025 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів одержання теплової енергії за рахунок процесу кавітації в рідині й може бути застосоване у вихрових кавітаційних апаратах, змішувачах, гомогенізаторах, інтенсифікаторах хімічних реакцій, коагуляторах, теплогенераторах. Відомий спосіб здійснення робочого процесу із застосуванням кавітаційних вихрових апаратів з осьовим симетричним каналом змінного перерізу, коли процес утворення й захлопування кавітаційних каверн призводить до надлишкового енерговиділення /1/. Недоліком способу є відносно малий об'єм, у якому відбувається створювання й захлопування кавітаційних каверн. Це призводить до зниження ефективності способу. Найбільш близьким по технічній суті до пропонованого способу є спосіб інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах, у яких процес утворення й захлопування кавітаційних каверн здійснюється при протіканні рідини через симетричний відносно осі канал змінного перерізу, в обертовому потоці рідини в зоні каналу, що містить кавітаційні каверни, створення поперечних лініям потоку основного руху рідини вихорів, здійснення циркуляційного переносу кавітаційних каверн із зони, що знаходиться біля осі, основного вихору в робочому каналі на його периферію й назад /2/. Недоліком найближчого аналога є відносно малий об'єм, у якому відбувається утворення і захлопування кавітаційних каверн. Це призводить до зниження ефективності способу. В основу пропонованого технічного рішення поставлена задача розробки способу, що забезпечує підвищення його ефективності шляхом збільшення відносного об'єму, у якому утворюються й захлопуються кавітаційні каверни. Поставлена задача вирішується тим, що у способі інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах, у яких процес утворення й захлопування кавітаційних каверн здійснюється при протіканні рідини через симетричний відносно осі канал змінного перерізу, в обертовому в робочому каналі потоці рідини в зоні каналу, що містить кавітаційні каверни, створення поперечних лініям потоку основного руху рідини вихорів, згідно з винаходом, перед подачею потоку рідини в канал змінного перерізу потік закручують під кутом до осі каналу змінного перерізу, розділяють його на потоки, з різними швидкостями, створюють вихри, осі яких перпендикулярні осі каналу, шляхом з'єднання частин розділеного потоку. Відмітними ознаками способу, що заявляється, є: перед подачею потоку рідини в канал змінного перерізу потік закручують під кутом до осі каналу змінного перетрізу; розділяють його на потоки, з різними швидкостями; створюють вихри, осі яких перпендикулярні осі каналу, шляхом з'єднання частин розділеного потоку. Виходячи з описаного рівня техніки, випливає те, що наведені відмітні ознаки способу, що заявляється, є новими, взаємозалежними між собою з утворенням стійкої сукупності істотних ознак, достатньої для одержання необхідного технічного результату. Завдяки тому, що перед подачею потоку рідини в канал змінного перерізу потік закручують під кутом до осі потоку, зростає інтенсивність утворення кавітаційних каверн внаслідок збільшення осьової швидкості потоку. Потік стає турбулентним і кавітаційні каверни, у області поблизу стінок, частини каналу, що розширюється, перемішуються по всьому об'єму потоку. Внаслідок того, що потік розділяють на потоки, з різними швидкостями потоку, створюють вихри, осі яких перпендикулярні осі каналу, шляхом з'єднання частин розділеного потоку на виході з каналу змінного перерізу, процес перемішування, утворених кавітаційних каверн, інтенсифікується. Захлопування каверн відбувається по всьому об'єму потоку. Це приводить до підвищення ефективності робочого процесу. На Фіг. 1 представлений поздовжній розріз кавітаційного апарата для реалізації способу. На Фіг. 2 - вигляд на нього з торця. Кавітаційний апарат має: вхідний канал - 1, розташований під кутом закручення - 2 до осі каналу змінного перерізу, камеру завихрення - 3, канал змінного перерізу - 4, роздільник потоку - 5. Спосіб, що заявляється, інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах реалізують таким чином. Подають тангенціально рідину через вхідний канал 1, розташований під кутом закручення 2 до осі каналу змінного перерізу, у камеру завихрення 3, яка з'єднана з каналом змінного перерізу 4, що містить роздільник потоку 5. Приклад конкретного виконання. Водопровідна вода під тиском 0,6 МПа подається тангенціально через вхідний канал 1, розташований під кутом закручення 2 до осі каналу змінного перерізу 4, у камеру завихрення 3. У камері завихрення 3 здійснюється процес утворення й захлопування кавітаційних каверн шляхом створення потоку, що розширюється. Канал змінного перерізу 4 являє собою циліндр, у який був вставлений роздільник 5. Роздільник був виконаний у вигляді труби Вентурі з конфузором, горловиною й дифузором, діаметри яких 1 UA 113025 C2 5 10 на вході конфузора, горловини й виході дифузора ставляться як 1:0,25:0,75. Відношення діаметра циліндра каналу змінного перерізу до діаметра входу конфузора становило 1,2:1. Обертовий потік з камери завихрення 3 надходить у канал змінного перерізу 4, де за допомогою роздільника потоку 5 потік води розділяється на два потоки - зовнішній стосовно роздільника й внутрішній, що мають різні швидкості, у кожному з яких утворюються й захлопуються кавітаційні каверни. Кавітаційні каверни, утворені між внутрішньою стінкою циліндра й зовнішньою поверхнею конфузора, у горловині й дифузорі, створеними вихорами, віддаляються від стінок і перемішуються об'єму. Після роздільника потоку 5 зовнішній і внутрішній потоки, що мають різні швидкості, змішуються з утворенням вихорів, з осями обертання, перпендикулярними осі каналу змінного перерізу, що додатково перемішують утворені кавітаційні каверни. У таблиці наведені дані зміни витрат рідини залежно від кута закручення 2. №№ п/п 1. 2. 3. 15 20 Ρ, тиск на вході, МПа 0,6 0,6 0,6 α, кут закручення, градуси Q1/Q2, відношення витрат 0 10 15 1,0 1,3 1,2 Ρ - тиск рідини у вхідному каналі, МПа; α - кут закручення, градуси; Q1 - витрата рідини з кутом закручення рівним 0 градусів; Q2 - витрата рідини з кутом закручення відмінним від нуля. Техніко-економічні переваги способу, що заявляється, у порівнянні із найближчим аналогом, полягають у тому, що підвищується ефективність перемішування по всьому об'єму потоку утворених кавітаційних каверн, підвищується продуктивність при рівних енерговитратах. 1. RU № 2061195, F24J 3/00, 25.07.1996. 2. RU № 2212596, F24J 3/00, 20.09.2003. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Спосіб інтенсифікації робочого процесу у вихрових кавітаційних апаратах, у яких процес утворення й захлопування кавітаційних каверн здійснюється при протіканні рідини через симетричний відносно осі канал змінного перерізу, в обертовому в робочому каналі потоці рідини в зоні каналу, що містить кавітаційні каверни, створення поперечних лініям потоку основного руху рідини вихорів, який відрізняється тим, що перед подачею потоку рідини в канал змінного перерізу потік закручують під кутом до осі каналу, розділяють його на потоки з різними швидкостями, створюють вихри, осі яких перпендикулярні осі каналу, шляхом з'єднання частин розділеного потоку. 2 UA 113025 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3