Гідродинамічний кавітаційний реактор

Реферат: Гідродинамічний кавітаційний реактор містить проточну камеру, в якій на повздовжньо розміщеному стрижні встановлені кавітатори на відстані один від одного. Максимальний розмір в поперечному перерізі першого за ходом потоку кавітатора становить не менше 0,9d. Розмір кожного наступного зменшується на 0,1d. Кількість кавітаторів становить не менше трьох, а відстань між ними - не менше (7…10)d. UA 99234 U (54) ГІДРОДИНАМІЧНИЙ КАВІТАЦІЙНИЙ РЕАКТОР UA 99234 U UA 99234 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для оброблення рідкофазних середовищ, наприклад емульсій, суспензій, і може бути використаний в хімічній, харчовій, переробній та інших галузях промисловості. Відома конструкція гідродинамічного кавітаційного реактора, що містить циліндричну проточну камеру, в якій на повздовжньому стрижні розміщено ступінчасті кавітатори [А.с. СССР 4 № 1287934, МКИ B01J 19/24 Гидродинамический кавитационный реактор / В.М. Ивченко, С.А. Есиков (СССР). - № 3901635/31-26; заявл. 28.05.1985; опубл. 07.02.1987, Бюл. № 5]. Недоліком зазначеної конструкції є недостатня ефективність оброблення середовищ, яка визначається конструктивним співвідношенням розмірів ступенів кавітаторів і проточної камери, а також складністю її технічного виконання. Крім того, ступінчасті кавітатори обмежують галузі застосування реактора, унеможливлюючи оброблення волокнистих суспензій через можливе забивання живого перерізу ступінчастих кавітаторів. За прототип вибрано гідродинамічний кавітаційний реактор, що містить проточну камеру, в якій на повздовжньому стрижні встановлені кавітатори на відстані один від одного [Патент 8049 4 України, МПК B01J 19/24 (2006.01) гідродинамічний кавітаційний реактор / В.Б. Вискребцов, А.Г. Луданий. - № 95010220; заявл. 13.01.1995; опубл. 26.12.1995, Бюл. № 4]. Недоліком зазначеного пристрою є недостатня ефективність оброблення середовища, обумовлена конструктивним співвідношенням розмірів кавітаторів і проточної камери, складність технічного виконання. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення гідродинамічного кавітаційного реактора, в якому, шляхом зміни його конструкції, підвищується ефективність оброблення середовищ та спрощується його технічне виконання. Поставлена задача вирішується тим, що в гідродинамічному кавітаційному реакторі, що містить проточну камеру, в якій на повздовжньо розміщеному стрижні встановлені кавітатори на відстані один від одного, відповідно до корисної моделі, максимальний розмір в поперечному перерізі і першого за ходом потоку кавітатора становить не менше 0,9d, де d - внутрішній діаметр проточної камери, а розмір кожного наступного зменшується на 0,1d, причому кількість кавітаторів становить не менше трьох, а відстань між ними - не менше (7…10)d. Запропонована корисна модель - гідродинамічний кавітаційний реактор - працює таким чином. Технологічний потік, який піддається обробленню, надходить в проточну камеру та натікає на перший за ходом потоку кавітатор і підтискується, внаслідок чого за його кромкою виникає кавітаційна каверна. При її розпаді в зоні стабілізованого тиску утворюється гідродинамічне кавітаційне поле. Схлопуючись, кавітаційні бульбашки інтенсивно діють на компоненти оброблювального потоку. За наступними по ходу потоку кавітаторами процес оброблення відбувається аналогічно. Завдяки запропонованим співвідношенням розмірів кавітаторів і особливостям їх розміщення в проточній камері реактора створюються сприятливі умови для підвищення ефективності оброблення. Зокрема, за першим по ходом потоку кавітатором, максимальний розмір якого в поперечному перерізі становить не менше 0,9d, де d - внутрішній діаметр проточної камери, виникає бульбашкова кавітація, що забезпечує найбільш інтенсивну ударно-хвильову дію на технологічний потік. За наступними кавітаторами, кількість яких становить не менше трьох і їх характерний розмір зменшується на 0,1d відносно першого, генеруються приєднані кавітаційні каверни. При їх розпаді створюється кавітаційне поле, де компоненти потоку піддаються додатковому обробленню. Це пояснюється тим, що кожний з кавітаторів, розташований за першим, створює "підпір" гідростатичного тиску, що сприяє узгодженому колапсу кавітаційних бульбашок однакових характерних розмірів. Внаслідок цього забезпечується підвищення ударно-хвильової дії майже на порядок порівняно з схлопуванням поодинокої бульбашки, причому імпульс тиску спрямований в середину утвореного кавітаційного поля [Эрозия / Эванс А., Рафф А., Видерхорн С. [и др.], под ред. К. Прис, пер. с англ. В.В. Альтова [и др.]. - М.: Мир, 1982. - 464 с.]. Запропонована відстань між кавітаторами забезпечує стабілізацію за ними технологічного потоку, що підвищує ефективність оброблення за кожним із них. Крім, того на відміну від відомих конструкцій, які вибрано за аналог і прототип, запропонована корисна модель відрізняється не лише простотою технічного виконання, але і забезпечує розширення її технологічних можливостей. Таким чином, використання запропонованої корисної моделі дозволяє реалізувати поставлену задачу вдосконалення гідродинамічного кавітаційного реактора. Технічна суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано її поперечний переріз, а на Фіг. 2 - вид з боку входу технологічного потоку в проточну камеру реактора. 1 UA 99234 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель включає проточну камеру, в якій на повздовжньо (співвісно) розташованому стрижні 3 на запропонованій відстані встановлено кавітатори 4, 5, 6 кількість яких не менше трьох. Розмір першого за ходом потоку кавітатора становить не менше 0,9 внутрішнього діаметра проточної камери 1, а розмір кожного наступного зменшується на 0,1 від запропонованого співвідношення. Відстань між кавітаторами 4, 5, 6 встановлюється не менше 7…10 внутрішнього діаметра проточної камери 1. Для фіксації стрижня 3 в проточній камері 1 передбачено упори 2. Корисна модель працює таким чином. Технологічний потік подається на оброблення в проточну камеру 1 і натікає на перший за ходом руху потоку кавітатор 4, розміщений на повздовжньому стрижні 3. За кавітатором 4 генерується бульбашкова кавітація, що має високу ударно-хвильову дію на компоненти потоку. Внаслідок цього відбувається їх первинне оброблення. Переміщуючись по довжині робочої камери 1, потік стабілізується, чому сприяє запропонована відстань між кавітаторами 4, 5, 6. За 5 та 6 кавітаторами, завдяки обраному співвідношенню розмірів, виникають кавітаційні каверни, які при розпаді в зонах стабілізованого тиску утворюють кавітаційні поля, де компоненти технологічного потоку зазнають додаткового оброблення. Цьому сприяє підвищення гідростатичного тиску в зоні схлопування кавітаційних бульбашок, що забезпечується послідовним розміщенням кавітаторів. Крім того, їх заявлене розміщення в проточній камері 1 не дає приєднаній кавітаційній каверні розвинутись до кінцевих розмірів (суперкаверни), при яких ерозійна активність кавітаційних бульбашок зменшується. Оброблений технологічний потік в подальшому відводиться з проточної камери 1 реактора. Використання запропонованої корисної моделі при приготуванні 1,5 %-них емульсій рослинної олії в гідродинамічних кавітаційних реакторах з одним, двома і трьома кавітаторами із заданим співвідношенням геометричних розмірів дозволило забезпечити середній діаметр жирових кульок емульсій відповідно 5,3, 4,5, 3,5 мкм. Таким чином, використання запропонованої корисної моделі для приготування рідко фазних середовищ в хімічній, харчовій переробній та інших галузях промисловості дозволяє підвищувати ефективність оброблення при спрощенні її технічного виконання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Гідродинамічний кавітаційний реактор, що містить проточну камеру, в якій на повздовжньо розміщеному стрижні встановлені кавітатори на відстані один від одного, який відрізняється тим, що максимальний розмір в поперечному перерізі першого за ходом потоку кавітатора становить не менше 0,9d, де d - внутрішній діаметр проточної камери, а розмір кожного наступного зменшується на 0,1d, причому кількість кавітаторів становить не менше трьох, а відстань між ними - не менше (7…10)d. 2 UA 99234 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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