Гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор

Реферат: Гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор містить камеру гальмування потоків води, форсунки, виконані у вигляді ежекторів, вакуумна порожнина яких з'єднана з камерою, вхідні і вихідний патрубки. Камера з'єднана з ежекторами за допомогою вхідних і вихідних трубок, між якими встановлені генератори озону. В порожнині корпуса генератора озону коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди, з’єднані з джерелом струму. UA 84014 U (12) UA 84014 U UA 84014 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв підготовки води для питного і технічного водопостачання, очищення стічних вод від органічних сполук, активації і обеззаражування води і може бути використана в системах очищення і водопідготовки в промислових, сільськогосподарських, комунальних підприємствах, в медицині, мікробіології тощо. Відомий гідродинамічний теплогенератор, який містить корпус з камерою гальмування потоків рідини і каналом відведення підігрітої рідини, форсунки, установлені назустріч одна одній, він оснащений вхідним патрубком, а канал відведення підігрітої рідини виконаний у вигляді вихідного патрубка, при цьому форсунки, які забезпечують обертово-поступальний рух рідини, виконані відцентровими або відцентрово-струминними та установлені в камері гальмування потоків рідини з можливістю осьового переміщення, а камера гальмування потоків рідини закріплена на вихідному патрубку [патент України на винахід № 95707, F22B 3/00, 25.08.2011, Бюл. № 16, 2011 p.]. Недоліком пристрою при очищені води є його низька ефективність, оскільки в ньому не забезпечується поліпшення фізико-хімічних властивостей рідини шляхом використання спільної дії на неї декількох різних процесів - гідродинамічного, теплового, ультразвукового, хімічного, з синтезом найбільш хімічно активних окислювачів і інтенсифікації окисних реакцій видалення органічних сполук з рідини. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є гідродинамічний кавітаційний тепловий реактор, який містить камеру гальмування потоків рідини, форсунки, встановлені назустріч одна одній, які забезпечують обертово-поступальний рух рідини, вхідний і вихідний патрубки, при цьому форсунки виконані у вигляді ежекторів, вакуумна порожнина яких з'єднана з камерою гальмування потоків рідини, в ежекторах вакуумна порожнина з'єднана з верхньою частиною камери гальмування потоків рідини за допомогою трубок, оснащених засувкою (патент України на корисну модель № 95707, F22B 3/00, 25.08.2011, Бюл. № 16, 2011 p.). Недоліком пристрою при очищені води є низька його ефективність, оскільки в ньому не забезпечується поліпшення фізико-хімічних властивостей води шляхом використання спільної дії на неї декількох різних процесів - гідродинамічного, теплового, ультразвукового, хімічного, з синтезом найбільш хімічно активних окислювачів і інтенсифікації окисних реакцій видалення органічних сполук з рідини. В основу корисної моделі поставлена задача розробити гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор, в якому з'єднання камери з ежекторами за допомогою вхідних і вихідних трубок, між якими встановлені генератори озону, які включають корпус в порожнині якого коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди, з'єднані з джерелом струму, при цьому низьковольтний електрод встановлений з зазором до торця корпуса, біля його протилежного торця під'єднана вхідна трубка, а вихідна під'єднана до дна низьковольтного електрода, надання корпусу форми поверхні циліндра, тангенціальне під'єднання вхідної трубки до бокової поверхні корпуса генератора озону забезпечує поліпшення фізико-хімічних властивостей води шляхом використання спільної дії на неї декількох різних процесів - гідродинамічного, теплового, ультразвукового, хімічного, з синтезом найбільш хімічно активних окислювачів і інтенсифікації окисних реакцій видалення органічних сполук з води, і за рахунок цього підвищити його ефективність. Поставлена задача досягається тим, що в гідродинамічному кавітаційному водоочисному реакторі, який містить камеру гальмування потоків води, форсунки, виконані у вигляді ежекторів, які встановлені назустріч один одному і вакуумна порожнина яких з'єднана з камерою, вхідні і вихідний патрубки, крім того, камера з'єднана з ежекторами за допомогою вхідних і вихідних трубок, між якими встановлені генератори озону, які включають корпус, в порожнині якого коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди, з'єднані з джерелом струму, при цьому низьковольтний електрод встановлений з зазором до торця корпуса, біля його протилежного торця під'єднана вхідна трубка, а вихідна трубка під'єднана до дна низьковольтного електрода, корпус має форму поверхні циліндра, вхідна трубка тангенціально під'єднана до бокової поверхні корпуса генератора озону. З'єднання камери з ежекторами за допомогою вхідних і вихідних трубок, між якими встановлені генератори озону, дозволяє в процесі відведення газової суміші з камер і подавання її в ежектори додатково подавати туди синтезований озон і найбільш хімічно активні окислювачі, для забезпечення проведення інтенсивних окисних реакцій і видалення органічних сполук з води. Виконання генераторів озону у вигляді корпуса, в порожнині якого коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди, які з'єднані з джерелом струму, при цьому низьковольтний електрод встановлений з зазором до торця корпуса, біля його протилежного торця під'єднана вхідна трубка, а вихідна трубка під'єднана до дна 1 UA 84014 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 низьковольтного електрода, дозволяє синтезувати озон і найбільш хімічно активні окислювачі (атомарний кисень, гідроксильний радикал…) і подавати їх воду, яка підлягає очищенню. Надання корпусу форми поверхні циліндра і тангенціальне під'єднання вхідної трубки до бокової поверхні корпуса генератора озону, дозволяє в процесі руху по спіралі газової суміші збільшити час находження в цій зоні і підсушуватися за рахунок тепла, яке утворюється при коронному розряді між електродами і забезпечити відведення тепла з зони цього розряду через розігріту бокову поверхню стаканоподібного електрода. Все це збільшує ефективність реактора. На Фіг. 1 зображений гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор, загальний вигляд; на Фіг. 2 - генератор озону, поздовжний розріз. Реактор включає камеру 1 гальмування потоків рідини, наприклад, води з форсунками, які встановлені співвісно назустріч одна одній і виконані у вигляді ежекторів 2 з вхідними циліндричними камерами 3. До них тангенційно під'єднані вхідні патрубки 4, для забезпечення обертово-поступального руху води в ежекторах 2. Камера 1 з'єднана вхідними трубками 5 з генераторами 6 озону, які з'єднані вихідними трубками 7 з вакуумними порожнинами ежекторів 2. Генератор 6 озону включає циліндричний корпус 8, в порожнині якого коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди 9 і 10. Вони з'єднані проводами 11 з джерелом струму (на кресленнях не показане). Низьковольтний електрод 10 встановлений з зазором до торця 12 корпуса 8. Біля його протилежного торця 13 вхідна трубка 5 тангенціально під'єднана до бокової поверхні цього корпуса, а вихідна трубка 7 під'єднана до дна 14 стаканоподібного низьковольтного електрода 10. Трубки 5 оснащені засувкою 15. Трубки 5, 7 і корпус 8 генератора озону виконані із діалектричного матеріалу. Камера 1 має вихідний патрубок 16. Гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор працює наступним чином. Вхідна вода подається на обробку через вхідні патрубки 4, в камери 3, де потоки рідини набувають обертально-поступального руху і через ежектори 2, де вона нагрівається за рахунок тертя, потрапляють в камеру 1 гальмування потоків води. В ежекторах 2 утворюються вакуумні порожнини, куди відсмоктується газова суміш з камери 1 гальмування потоків води, що веде до зниження тиску всередині цієї камери. Газова суміш потрапляє через трубки 5 в кільцевий зазор між корпусом 8 і стаканоподібним низьковольтним електродом 10. За рахунок тангенціального під'єднання трубки 5 до циліндричного корпуса 8 парогазова суміш по спіралі в зазорі між цим корпусом і електродом 10 піднімається до протилежного торця 12 корпус. Суміш потрапляє в кільцевий зазор між високовольтним електродом 9 і низьковольтним електродом 10. В процесі руху по спіралі газова суміш підсушується за рахунок тепла, яке утворюється при коронному розряді між електродами 9, 10. Під дією розряду в кільцевому зазорі між електродами відбувається синтез озону і найбільш хімічно активних окислювачів (атомарний кисень, гідроксильний радикал…). При цьому відводиться тепло з зони коронного розряду через розігріту бокову поверхню стаканоподібного електрода 10. Отримані озон і супутні гази по патрубках 7 засмоктуються в вакуумні зони ежекторів 4 і вводяться в оброблювану воду для видалення органічних сполук. При цьому в окисних реакціях можуть брати участь, крім озону і супутніх газів також інші хімічно активні речовини і радикали, які утворюються в електричному розряді, наприклад, атомарний кисень і гідроксильний радикал. Гідроксильний радикал є найбільш хімічно активним з відомих окислювачів. Озон з супутніми хімічно активними окислювачами, потрапляючи в потоки води, сприяють її додатковому подрібненню, створюють пульсацію потоків води і збільшують її швидкість руху. Потоки води, розігнані в зустрічних ежекторах 2 до швидкості 35…50 м/с, розгортаються із різким зниженням тиску, нижче тиску пароутворення. Далі зустрічно направлені і протилежно закручені потоки води, що обертаються з великою швидкістю, зіштовхуються. В результаті дії гідроудару відбувається інтенсивна гідродинамічна кавітація, яка супроводжується акустичними (ультразвуковими) коливаннями, різко зменшуються швидкості потоків води, зростає тиск, відповідно підвищується температура води і проходить сплескування парогазової фази. Відбувається процес утворення нових кавітаційних бульбашок і подальшого "захлопування" їх з виділенням додаткової теплової енергії з нагрівом потоків води. При цьому інтенсифікуються окисні реакції видалення органічних сполук за рахунок підвищення температури оброблюваної води, масообміну між водою і озоном та іншими активними окислювачами. Регулюючи засувкою 15 надходження їх з супутніми газами в ежектори 2, добиваються створення необхідної частоти власних коливань молекул води, що дає можливість впливати резонансною частотою на будь-які органічні сполуки, які в ній знаходяться, послаблюючи і руйнуючи їх. Оброблена вода видаляється з камери 1 гальмування потоків води через вихідний патрубок 7 за призначенням. 2 UA 84014 U Корисна модель за рахунок сукупності нових суттєвих ознак забезпечує ефективність роботи реактора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Гідродинамічний кавітаційний водоочисний реактор, що містить камеру гальмування потоків води, форсунки, виконані у вигляді ежекторів, які встановлені назустріч один одному і вакуумна порожнина яких з'єднана з камерою, вхідні і вихідний патрубки, який відрізняється тим, що камера з'єднана з ежекторами за допомогою вхідних і вихідних трубок, між якими встановлені генератори озону, які включають корпус, в порожнині якого коаксіально розташовані високовольтний і стаканоподібний низьковольтний електроди, з’єднані з джерелом струму, при цьому низьковольтний електрод встановлений з зазором до торця корпуса, біля його протилежного торця під'єднана вхідна трубка, а вихідна трубка під'єднана до дна низьковольтного електрода. 2. Реактор за п. 1, який відрізняється тим, що корпус має форму поверхні циліндра. 3. Реактор за п. 2, який відрізняється тим, що вхідна трубка тангенціально під'єднана до бокової поверхні корпуса генератора озону. 3 UA 84014 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4