Устройство для радиационной обработки жидкостей ускоренными электронами
Владельцы патента RU 2466785:
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации" (ОАО "НИИТФА") (RU)
Изобретение относится к области радиационной техники. Устройство для радиационной обработки жидкостей ускоренными электронами содержит источник ускоренных заряженных частиц в виде ускорителя электронов с разверткой, реакционную камеру, оснащенную перекрытым фольгой окном, и устройством насыщения жидкости газом, а также входным и сливным патрубками. Реакционная камера выполнена из двух соединенных между собой частей, верхней и нижней, выполненных в виде диффузоров. Верхняя часть камеры установлена диффузором вниз с возможностью формирования потока ускоренных электронов заданной геометрии и интенсивности, а нижняя часть камеры со сливным патрубком установлена диффузором вверх и содержит контур-разбрызгиватель жидкости, размещенный на стенках камеры по ее внутреннему периметру. Для насыщения жидкости газом в нижней части камеры установлен барбатер-смеситель с входным патрубком подачи газа, повторяющий форму низа нижней части реакционной камеры, работающий в противотоке газ-жидкость и обеспечивающий работу камеры в режиме «аппарата идеального смешения». Изобретение позволяет повысить производительность, а также энергетические и экологические показатели. 1 ил.
Изобретение относится к области радиационной техники, а именно к устройствам для использования излучения от радиоактивных источников для обработки жидкостей, в том числе для обеззараживания воды, а также для обработки органических жидкостей, топлив и неорганических соединений пучком ускоренных электронов .
Известны технологии обеззараживания воды различными способами, в том числе введением в нее хлора, озоно-воздушной смеси, пучком ускоренных электронов, насыщением жидкими и газообразными компонентами (Л.А.Кульский. Теоретические основы и технология кондиционирования воды, Киев, 1983 г.).
В известных процессах подача реагентов, как жидких, так и газообразных, в обеззараживаемую воду осуществляют путем инжекции. Основной недостаток такой подачи заключается в низкой эффективности использования реагентов.
Известна установка радиационной обработки жидкостей (патент RU №2084405, 1997 г.), содержащая источник ускоренных заряженных частиц с развертывающим устройством, реакционную камеру с вертикальными стенками и фланцем, оснащенную перекрытым фольгой окном и вмонтированным в днище сливным патрубком и полым выдвижным лотком, располагаемым внутри камеры на направляющих и крепящимся при помощи фланца к фланцу камеры. Лоток выполнен коробчатым и снабжен установленными в его верхней части напорной перегородкой со щелью и стенкой, формирующими поток жидкости. Устройство имеет систему патрубков на фланце, верхний и нижний каналы и гидрозатвор для равномерной подачи жидкости на обработку и вывода излишков жидкости, ускоряющий процесс обработки металл в виде сетки, расположенный в жидкости в зоне обработки излучением.
Недостатком известной установки является сложность конструкции реакционной камеры, отсутствие перемешивания и высокая плотность жидкости, протекающей под пучком электронов без воздействия газа, что обуславливает малый пробег электронов в воде, из-за чего снижаются производительность и качество продукции.
В качестве прототипа принято устройство для реализации способа радиационно-химической обработки жидкостей (патент RU №2076001, 1997 г.).
Известное устройство содержит источник ускоренных заряженных частиц в виде ускорителей электронов с системой выпуска пучка электронов, реакционную камеру конусно-коробчатой конструкции, устройство насыщения жидкости газом с распределительными решетками, камеры дообработки и слива облученной жидкости и приемный резервуар.
Недостатками известного устройства является несоответствие конструкции реакционной камеры оптимальным условиям проведения процесса по энергетическим затратам, а также низкая степень смешивания исходных реагентов. Это приводит к низким энергетическим и экологическим показателям известного устройства.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, заключается в повышении производительности, а также энергетических и экологических показателей за счет обеспечения оптимального соотношения жидкостной смеси с газом и обеспечения максимально возможного использования энергии излучения ускоренных электронов за счет дифузорной конструкции реакционной камеры.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для радиационной обработки жидкостей ускоренными электронами, содержащем источник ускоренных заряженных частиц в виде ускорителя электронов с разверткой, реакционную камеру, оснащенную перекрытым фольгой окном и устройством насыщения жидкости газом, а также входным и сливным патрубками, реакционная камера выполнена из двух соединенных между собой частей, верхней и нижней, выполненных в виде диффузоров, при этом верхняя часть камеры установлена диффузором вниз с возможностью формирования потока ускоренных электронов заданной геометрии и интенсивности, а нижняя часть камеры со сливным патрубком установлена диффузором вверх и содержит контур-разбрызгиватель жидкости, размещенный на стенках камеры по ее внутреннему периметру, а для насыщения жидкости газом в нижней части камеры установлен барбатер-смеситель с входным патрубком подачи газа, повторяющий форму низа нижней части реакционной камеры, работающий в противотоке газ-жидкость.
Предлагаемое устройство показано на чертеже.
В состав предлагаемого устройства входят источник ускоренных заряженных частиц в виде ускорителя электронов (УЭ) 1 с разверткой 2, с окном, перекрытым фольгой 4, реакционная камера, состоящая из двух частей, верхней части 3 диффузором вниз, выполненной как продолжение развертки 2 ускорителя 1, и нижней части 5 камеры, диффузором вверх, контур-разбрызгиватель жидкости 6, выполненный в виде трубы с отверстиями, входной патрубок жидкости 7, барбатер-смеситель 8 с входным патрубком подачи газа 9 и сливной патрубок 10 для готового продукта.
Работа устройства происходит следующим образом. Входной патрубок подачи жидкости 7 и входной патрубок подачи газа 9 подключаются к соответствующим магистралям. Из патрубка подачи жидкости 7 через контур-разбрызгиватель жидкости 6 нижняя часть 5 камеры заполняется обрабатываемой жидкостью. Затем из входного патрубка подачи газа 9 через барбатер-смеситель 8 в камеру барбатируется газ до заполнения полученной смесью верхней части 3 реакционной камеры, затем включается ускоритель 1 и через заданное время обработки через сливной патрубок 10 начинается слив готового продукта.
Конструктивные особенности предлагаемого устройства обеспечивают возможность работы реакционной камеры в режиме «аппарата идеального смешения» при получении газо-жидкостной смеси, необходимой для увеличения пробега электронов в облучаемой среде, что дает, в свою очередь, повышение количества использования энергии электронов, снижение неравномерности облучения, повышение качества продукции.
Экспериментальная проверка обеззараживания воды показала, что предлагаемый способ обеспечивает высокий процент летальности тест-организмов, исключает каталитическую очистку озоно-воздушной смеси и выброс в атмосферу озоно-воздушной смеси.
Установка показала свою надежность и позволила получить выход продукта высокого качества.
По мнению авторов, указанные в формуле существенные признаки изобретения необходимы и достаточны для достижения заявленного технического результата.
Устройство для радиационной обработки жидкостей ускоренными электронами, содержащее источник ускоренных заряженных частиц в виде ускорителя электронов с разверткой, реакционную камеру, оснащенную перекрытым фольгой окном и устройством насыщения жидкости газом, а также входным и сливным патрубками, отличающееся тем, что реакционная камера выполнена из двух соединенных между собой частей, верхней и нижней, выполненных в виде диффузоров, при этом верхняя часть камеры установлена диффузором вниз с возможностью формирования потока ускоренных электронов заданной геометрии и интенсивности, а нижняя часть камеры со сливным патрубком установлена диффузором вверх и содержит контур-разбрызгиватель жидкости, размещенный на стенках камеры по ее внутреннему периметру, а для насыщения жидкости газом в нижней части камеры установлен барбатер-смеситель с входным патрубком подачи газа, повторяющий форму низа нижней части реакционной камеры, работающий в противотоке газ-жидкость.
