Двухчастотный вихревой генератор

 

Изобретение относится к акустической технике и может применяться в угольной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности. Повышение эффективности технологического воздействия акустической кавитации за счет совместного действия акустических полей двух частот достигается за счет того, что двухчастотный вихревой генератор содержит входной патрубок, две цилиндрические вихревые камеры по обе стороны от него. Причем камеры выполнены с различными объемами и/или радиусами кривизны. Объемы и высоты вихревых камер связаны соотношением h₂V₁/h₁V₂ > 10⁴. При одинаковых высотах камер радиусы кривизны вихревых камер связаны соотношением R₁/R₂ > 10². 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к акустической технике и может применяться в угольной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен вихревой генератор - свисток с тангенциальным вводом рабочей среды в вихревую камеру [1] . Генерируемое в таком аппарате излучение не обладает достаточной эффективностью.

Прототипом заявляемого технического решения является вихревой генератор, содержащий входной патрубок и две одинаковые вихревые цилиндрические камеры по обе стороны от него [1]. Недостатком генератора является то, что он не позволяет использовать совместное воздействие акустических полей двух частот.

В заявляемом техническом решении решается задача повышения эффективности технологического воздействия акустической кавитации за счет совместного действия акустических полей двух частот, отличающихся друг от друга на два и более порядка [2], т.е. в 100 раз и более. Так как частота f колебаний, генерируемых в вихревой камере, пропорциональна величине где V - объем вихревой камеры; h - ее высота, то при одинаковой высоте цилиндрических вихревых камер справедливо V ~ R² и при произвольной высоте вихревых камер справедливо Здесь f₁, f₂ - частоты колебаний в первой и второй вихревых камерах (нумерация камер произвольна);
R₁, R₂ - радиусы цилиндрических вихревых камер;
V₁, V₂ - их объемы.

На чертеже схематично в поперечном разрезе показан двухчастотный вихревой генератор.

Двухчастотный вихревой генератор содержит входной патрубок 1, цилиндрические вихревые камеры 2 и 3, выходной патрубок 4. Вихревая камера 2 характеризуется радиусом R₁, частотой генерируемых колебаний f₁, объемом V₁ и высотой (вихревая камера - цилиндр) h₁ (высота не показана). Вихревая камера 3 имеет соответствующие характеристики R₂, f₂, V₂, h₂. При одинаковой высоте камер (h₁ = h₂) радиусы вихревых камер 2 и 3 связаны соотношением

При произвольной высоте вихревых камер (h₁≠h₂) условие отличия частот на два порядка преобразуется к виду

Двухчастотный вихревой генератор работает следующим образом. Жидкая рабочая среда под давлением подается через входной патрубок 1 в вихревые камеры 2 и 3. В большей по объему вихревой камере генерируются низкочастотные колебания, а в меньшей - высокочастотные. Совместное воздействие низкочастотных и высокочастотных колебаний на кавитационные пузырьки в рабочей жидкости приводит к повышению кавитационной эффективности кавитационных пузырьков [2].

При воздействии двухчастотного акустического поля на рабочую жидкость реализуются два механизма.

Первый механизм: действие поля низкой частоты суммируется со статическим давлением, а захлопывание кавитационных полостей происходит в поле высокой частоты [2].

Второй механизм: действие высокочастотных колебаний создает дополнительную осцилляцию кавитационных пузырьков, а захлопывание пузырьков происходит в поле низкой частоты [2].

При работе двухчастотного вихревого генератора с реальной рабочей жидкостью с широким распределением кавитационных пузырьков по размерам реализуются оба механизма, а рассмотренные выше эффекты значительно увеличивают активность акустической кавитации в процессах диспергирования рабочей жидкости.

Источники информации
1. Борисов Ю.Я. Газоструйные излучатели звука и их применение для интенсификации технологических процессов. - Л.: ЦНИИ "Румб", 1980, с. 12.

2. Агранат Б. А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Высш. шк., 1987, с. 190.

Формула изобретения

1. Двухчастотный вихревой генератор, содержащий входной патрубок, две цилиндрические вихревые камеры по обе стороны от него, отличающийся тем, что камеры выполнены с различными объемами и/или радиусами кривизны.

2. Двухчастотный вихревой генератор по п.1, отличающийся тем, что объемы и высоты вихревых камер связаны соотношением

3. Двухчастотный вихревой генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что при одинаковых высотах камер радиусы кривизны вихревых камер R₁ и R₂ связаны соотношением
,

РИСУНКИ

Рисунок 1