Роторный аппарат

 

РОТОРНЫЙ АППАРАТ, содержа1;ий корпус с патрубками пхода и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, отличающийся тем,что , с целью повышения экономичности работы, каждый канал статора имеет криволинейную форму и через него можно провести хотя бы одну прямую , не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок этой прямой, ограниченный входным и выходным, отверстиями канала,равен ширине камеры озвучивания .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5l)4 В 01 F 7 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪ|ТИЙ (21) 3685908/23-26 (22) 15.11.83 (46) 30.10.85. Бюл. Ф 40 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.В.Белик, В.А.Колдин, М.M.Свиридов, В.М.Червяков и Е.С.Шитиков (53) 66.063.(088.8) (56) Патент ГДР У 116764, кл. В 06 В 1/ 16, 1975.

Авторское свидетельство СССР

|| 789147, кл. В О1 F 7/28, 1980. (54)(57) РОТОРНЬГЙ АППАРАТ, содержащий корпус с патрубками входа

„„SU„„1187858 и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, о т л ич а ю шийся тем,что, с целью повышения экономичности работы, каждый канал статора имеет криволинейную форму и через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок этой прямой, ограниченный входным и выходным. отверстиями канала, равен ширине камеры озвучивания.

1187

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкости и среде и может быть использовано в химической, нефтяной; машиностроительной, авиационной, пищевой и других отраслях народного хозяйст-. ва для проведения и интенсификации различных физико-химических, химических, биологических и тепломассо- ip обменных процессов, в системах жидкость — жидкость" и твердое— жидкость

Целью изобретения является повышение экономичности работы.

На фиг.1 изображен роторный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3-криволинейный канал; на фиг.4зависимость коэффициента скорости О растворения от угловой скорости.

Роторный аппарат. содержит корпус 1 с патрубком выхода 2, крышку

3 с коаксиально расположенным патрубком 4 входа, скрепленную с корпусом 1, статор 5 с криволинейными каналами 6 в боковой стенке, жестко скрепленный с корпусом i, крышку

7, уплотняющую каналы 6, жестко скрепленную со статором 5, ротор

8 с каналом 9 в боковых стенках,. крышку 10, уплотняющую каналы 9, жестко скрепленную с ротором 8, камеру озвучивания 11, образованную корпусом 2, крышкой 3 и статором 5.

Аппарат работает следующим образом.

Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 самотеком или посредством насоса в полость ротора 8, через каналы 9 в роторе и криволиней- 4О ные каналы 6 в статоре проходит в камеру озвучивания 11 и выводится из аппарата через патрубок 2.

Криволинейность канала 6 статора обеспечивает большее время пребы- 45 вания:частиц обрабатываемой среды в активной зоне непосредственного воздействия импульсных колебаний и интенсивной кавитации. Кроме того, при движении по криволинейным траекториям появляются центробежные силы, тормозящие отдельные объемы потока обрабатываемой среды, что интенсифицирует тепло-массообмен.

В аппаратах криволинейность кана- 5 лов статора может быть любой формы.

Однако, так как,. фактором, интенсифицирующим процессы массо-теплооб858 мена в даином случае являются воз) никающие в канале статора квазистоячие волны, необходимым условиеи является воэможность прохождения волны без отражения. от стенок каналов, в противном случае возникает суперпозиция волн, не приводящая к желаемому эффекту, т.е. установлению в каналах статорах квазистоячей волны. Таким образом, криволинейность канала должна быть такой, чтобы обеспечивалось прямолийейное прохождение акустической волны по каналу.

Конструктивно это условие обеспечивается тем, что каждый канал статора имеет такую криволинейную форму, что через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок этой прямой 1, ограниченный входным и выходным отверстиями канала, равен ширине камеры озвучивания.

Результаты некоторых исследований свидетельствуют о том, что образование когерентиых структур при наличии акустического поля (обычно такие поля связаны с различными резонансными условиями) может привести к возникновению квазистоячих волн. При согласовании частоты колебаний, генерируемых в аппарате, с собственной (резонансной) частотой каналов статора и камера озвучивания возникает автоколебательный (резонансный) режим работы.

Наибольший эффект возникает при работе роторного аппарата в этом режиме работы, т.е. при равенст ве собственных частот каналов статора и камеры. с к где Е, f„ — собственная частота каналов статора и камеры, Гц.

Получаем уравнение, необходимое для расчета геометрических размеров аппарата, при которых в нем возможен автоколебательный режим

Сф 1с к=1 3 5

4 f

9 Э

I где Π— скорость звука в двухфазной среде, м/с;

I,1, — длина. каналов статора и камеры, м.

Основная частота, излучаемая в камеру определяется большим числом каналов (ротора или статора), что подтверждено результатом спектраль, ного анализа з 1

f = Zp(Zc), *где со — частота вращения ротора, 1/с;

Zp Zc число каналов в роторе и статоре.

11

Для среды жидкость — твердая

fl фаза механизм интенсификации процесса следующий.

В поле. квазистоячих волн движущиеся частицы ускоряются в сторону пучностей и замедляются в сторону узлов. Эти эффекты увеличивают абсолютную величину скорости обтекания частиц относительно движущейся среды, и увеличивают скорость процессов тепло-массообмена.

Повышение экономичности процессов в предлагаемом аппарате заключается в том, что появляется возможность работы с меньшей угловой скоростью вращения ротора по сравнению с известным аппаратом. Проведенные исследования подтверждают это.

Часть данных представлена на фиг.4 (пунктирной линией изображено измерение коэффициента скорости растворения в известном аппарате) Требуемая эффективность К=1,7 -10 м/с ф r. (т.А) в известном аппарате достигает ся при м =130 с,а в предлагаемом—

187858

4 прии -210 и со =130 с " (т.В). Снижение угловой скорости составляет

387, а энергозатраты уменьшаются в 3,5 раза.

При одинаковой эффективности ма". сообмена в предлагаемом аппарате угловая скорость вращения ротора меньше на 30 — 60X. Следовательно, потребляемая мощность снижается

1О ;в 3 — 5 раэ по сравнению с прототипом. При одинаковых угловых скоростях вращения ротора (т.е. при одинаковой потребляемой мощности), соот. ветствующих установлению I и .III гармоник квазистоячей волны, повышение эффективности составляет 40-50Х. .Криволийейность каналов статора повышает эффективность массообмена дополнительно на 17 — 20X. Например, при и = 160 см (т.G) в известном аппарате, работающем н5 в резонансном режиме, к 1,25 ° 10 м/с, в предлагаемом аппарате к 1,8 10 м/с (т.Д),т.е. величина коэффициента д скорости растворения воэростает на 447. Коэффициент скорости растворения для известного аппарата и пред лагаемого равен 1 0 ° 10 и 1 44

-5

t У

10 м/с соответственно, прирост составляет 43Х. фиг. 2

Составитель H.Ôåäîðîâà

Редактор Т.Митейко Техред О.Неце Корректор Т.Колб

Заказ 6580/7 Тираж 586 11однисное

ВНИ1П1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIПП "11атент", г. Ужгород, ул. 11роектная, 4