Устройство для физико-химической обработки жидкой среды



Устройство для физико-химической обработки жидкой среды
Устройство для физико-химической обработки жидкой среды
Устройство для физико-химической обработки жидкой среды

 

B01J19 - Химические, физические или физико-химические способы общего назначения (физическая обработка волокон, нитей, пряжи, тканей, пера или волокнистых изделий, изготовленных из этих материалов, отнесена к соответствующим рубрикам для такого вида обработки, например D06M 10/00); устройства для их проведения (насадки, прокладки или решетки, специально предназначенные для биологической обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод C02F 3/10; разбрызгивающие планки или решетки, специально предназначенные для оросительных холодильников F28F 25/08)

Владельцы патента RU 2488438:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам для создания колебаний в жидкой проточной среде и может быть использовано для проведения различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость». Устройство содержит корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, расположенными в два ряда друг над другом, с цилиндрическими резонаторами в статоре, камеру озвучивания и привод. В цилиндрических резонаторах, соединенных каналами входа, находящимися друг над другом и напротив выходов из каналов ротора, с торца со стороны крышки корпуса, находится шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Жидкость подается в резонатор через каналы входа, выполненные тангенциально к его внутренней поверхности, а канал выхода жидкой среды из резонатора расположен радиально. Количество каналов в роторе в одном из рядов в 8-12 раз больше, чем в другом. Частота собственных колебаний резонатора равна частоте колебаний устройства, генерируемой рядом каналов в роторе, с наибольшим их количеством. Технический результат изобретения - повышение интенсивности кавитации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для создания колебаний в жидкой проточной среде и может быть использовано для проведения различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость».

Известно устройство для создания акустических колебаний в проточной жидкой среде, содержащее помещенные в рабочую камеру ротор и статор, с выполненными на образующей щелями, привод вращения ротора, причем щели в роторе и статоре расположены рядами и размещены в роторе друг над другом, а в статоре сдвинуты друг относительно друга на величину, определяемыми соотношениями, а количество щелей в роторе в каждом ряде одинаково, но превышает количество щелей в статоре в целое число раз (А.с. СССР 495862 В06В, Бюл. 29, 1976). Цель устройства: повышение рабочей частоты и интенсивности акустического поля. Недостатком данного устройства является недостаточная интенсивность кавитации в модуляторе устройства для получения, например, высокодисперсных эмульсий.

Наиболее близким к изобретению по получаемому эффекту является роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, привод, причем канал статора выполнен в виде сопла и имеет в суженной части два цилиндрических резонатора соединенных с ним. В аппарате частота колебаний, генерируемая каналами статора, превышает частоту колебаний, генерируемых перекрывающимися каналами ротора и статора (основной тон), что способствует повышению интенсивности кавитации. Согласно описанию изобретения, кавитационные образования выносятся в большой объем камеры озвучивания, что снижает эффективность кавитационной обработки жидкой среды. Недостатком является также невозможность плавного регулирования частоты собственных колебаний объемных резонаторов.

Техническая задача изобретения - повышение интенсивности кавитации.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в устройстве для физико-химической обработки жидкой среды, содержащем корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, расположенными в два ряда друг над другом, с цилиндрическими резонаторами в статоре, камеру озвучивания, привод, в цилиндрических резонаторах, соединенных каналами входа, находящихся друг над другом и напротив выходов из каналов ротора, с торца со стороны крышки корпуса, находится шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем жидкость подается в резонатор через каналы входа, выполненные тангенциально к его внутренней поверхности, а канал выхода жидкой среды из резонатора расположен радиально. Количество каналов в роторе в одном из рядов в 8-12 раз больше чем в другом. Частота собственных колебаний резонатора равна частоте колебаний устройства, генерируемая рядом каналов в роторе, с наибольшим их количеством.

На фиг.1 изображен роторный аппарат, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для физико-химической обработки жидкой среды содержит корпус 1 с патрубком 2 выхода среды; крышку 3 с патрубком 4 входа среды, ротор 5 с каналами 6 в боковых стенках, статор 7 с каналами входа 8 в резонатор 9, канал выхода из резонатора 10, шток 11, уплотнение штока 12, камеру озвучивания 13, образованную корпусом 1, крышкой 3 и наружной поверхностью статора 7.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемая среда под давлением поступает в патрубок 4 и проходит в полость ротора 5. Затем через расположенные в два ряда каналы ротора 6 и входные каналы входа 8, расположенные друг над другом попадает тангенциально в полости объемных резонаторов в статоре 7, выходит через радиальные каналы 10 в камеру озвучивания 13 и выводится из устройства через патрубок 2. Шток 11 находится в полости резонатора 9 с возможностью возвратно-поступательного перемещения для регулирования объема резонатора и уплотняется элементом 12.

Одним из основных интенсифицирующих факторов различных химико-технологических процессов, протекающих в жидкой среде, является кавитация. Для увеличения интенсивности кавитации при акустической обработке в технологических объемах генерируются колебания, отличающиеся не менее чем на порядок. В предполагаемой конструкции это достигается тем, что каналы в роторе выполнены в 2 ряда. При этом в одном из рядов количество каналов в 8-12 раз больше чем в другом. Так как частота, генерируемая перекрывающимися каналами ротора и статора, определяется числом отверстий в роторе, при одной и той же угловой скорости вращения ротора, то в предлагаемой двухрядной конструкции ряды отверстий в роторе генерируют колебания, отличающиеся в 8-12 раз. Отметим, что количество входных каналов в резонаторы, расположенных по внутренней поверхности статора, одинаково во всех рядах. Для того чтобы расход среды через ряды отверстий был одинаков, т.е. интенсивность колебаний разной частоты была одинаковой, высоту и ширину каналов в ряду с меньшим количеством отверстий необходимо увеличивать. Расчеты геометрических размеров сечения каналов ведутся по известным методикам (А.М. Балабышко, В.Ф. Юдаев. Роторные аппараты с модуляцией потока и их применение в промышленности. - М.: Недра, 1992. - 176 с). В случае, когда необходимо увеличить интенсивность колебаний одной из частот - меньшей или большей, необходимо увеличивать расход через соответствующий ряд каналов, увеличивая геометрические размеры их поперечного сечения, или уменьшить размеры каналов другого ряда. Выбор одного из вариантов зависит от конкретных геометрических размеров всего устройства, расхода через устройство и т.д.

Обрабатываемая среда попадает в цилиндрические резонаторы, где и происходит основной процесс кавитационной обработки жидкой среды. Для увеличения амплитуды колебаний необходимо в резонаторе создать резонанс. При этом интенсивность колебаний возрастает в 4 раза. Соответственно значительно возрастает и интенсивность кавитации. Частота колебаний объемного резонатора зависит от его объема, т.е. длины и диаметра (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. с.314-315).

Исходя из металлоемкости устройства, т.е. его размеров и, учитывая, что частота колебаний ультразвука, рекомендуемая для основных химико-технологических процессов ≥5*103 (Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. с.16), размеры резонатора рассчитываются на наибольшую частоту, генерируемую устройством. При этом диаметр резонатора изменяется в интервале (10-20) мм, что допустимо для длинноканальных устройств, рассматриваемых в предлагаемом изобретении.

Количество резонаторов определяется исходя из конструктивных размеров статора, в основном диаметральных размеров, и технологией изготовления.

В каждом резонаторе со стороны крышки находится с возможностью возвратно-поступательного перемещения сплошной шток. При перемещении штока изменяется длина, и объем резонатора при этом изменяется и частота собственных колебаний резонатора. Это позволяет точнее настроить резонанс резонатора на максимальную частоту колебаний, генерируемых рядом каналов в роторе с наибольшим их количеством.

Для подтверждения эффективности предлагаемого устройства проведены эксперименты на водопроводной воде. Спектр частот колебаний в устройстве определялся анализатором спектра. Частота колебаний одного ряда каналов статора равнялась ≈500 Гц, второго ряда ≈4350 Гц. Величина кавитационных импульсов давления определялась гидрофоном и запоминающим осциллографом. Установлено, что по сравнению с прототипом, имеющим резонаторы такого же диаметра, величина кавитационных импульсов давления возросла в среднем на 45%. Наличие регулировочного штока в резонаторах позволило получить максимум кавитации. Таким образом, экспериментально подтверждена работоспособность и эффективность предлагаемой конструкции устройства для физико-химической обработки жидкой среды.

1. Устройство для физико-химической обработки жидкой среды, содержащее корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках, расположенными в два ряда друг над другом, с цилиндрическими резонаторами в статоре, камеру озвучивания, привод, отличающееся тем, что в цилиндрических резонаторах, соединенных каналами входа, находящихся друг над другом и напротив выходов из каналов ротора, с торца со стороны крышки корпуса находится шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем жидкость подается в резонатор через каналы входа, выполненные тангенциально к его внутренней поверхности, а канал выхода жидкой среды из резонатора расположен радиально.

2. Устройство для физико-химической обработки жидкой среды по п.1, отличающееся тем, что количество каналов в роторе в одном из рядов в 8-12 раз больше, чем в другом.

3. Устройство для физико-химической обработки жидкой среды по п.1, отличающееся тем, что частота собственных колебаний резонатора равна частоте колебаний устройства, генерируемых рядом каналов в роторе, с наибольшим их количеством.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в машиностроительной, строительной, химической и др. .

Изобретение относится к устройствам для создания кавитационных колебаний в жидкой среде и может быть использовано в химической, пищевой и ряде других областей для интенсификации различных физико-химических, биологических и других процессов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, кроме того, может быть использовано в химической промышленности для получения эмульсий. .

Изобретение относится к технологии машиностроения, к механической обработке трудношлифуемых металлов и сплавов, склонных к прижогам и микротрещинам и может быть использовано при шлифовании и полировании плоских поверхностей заготовок.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для удаления с поверхности металлов шлака, продуктов коррозии, прокатной окалины, заусенцев и для резания металлов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снятия заусенцев, округления кромок и обработки плоскостей на фрезерных, многопозиционных и многооперационных станках.

Изобретение относится к технологии машиностроения, к механической обработке трудношлифуемых металлов и сплавов, склонных к прижогам и микротрещинам, и может быть использовано при изготовлении оснастки для шлифования и полирования плоских поверхностей заготовок.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для повышения нефтеотдачи продуктивных пластов. .

Изобретение относится к резанию труднообрабатываемых металлов и может быть использовано при чистовой отделочной алмазно-абразивной обработке, например при хонинговании отверстий.

Изобретение относится к резанию труднообрабатываемых металлов и может быть использовано при чистовой отделочной алмазно-абразивной обработке, например, хонинговании отверстий.
Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства. .

Изобретение относится к реактору-смесителю типа «ротор-статор» для смешения по меньшей мере двух текучих веществ, суспензий или растворов. .

Изобретение относится к способу газофазной полимеризации олефинов, использующему реактор, имеющий взаимосвязанные полимеризационные зоны. .

Изобретение относится к технологии получения волокнистых углеродных материалов методом пиролиза ароматических и неароматических углеводородов. .

Изобретение относится к системе, использующей тепловую энергию солнечного происхождения совместно с микроволнами и плазмами для получения, главным образом, моноксида углерода (СО) и водорода (Н2) из углеродных соединений (биомассы, бытовых отходов, осадка сточных вод, ископаемого угля).

Изобретение относится к реактору для получения алкиленгликоля, который используют в качестве исходного вещества в производстве волокон, полиэтилентерефталатных пластиков и смол, а также включают в автомобильные антифризные жидкости, из алкиленоксида, и к способу получения алкиленгликоля с использованием данного реактора.

Изобретение относится к способу частичного окисления углеводородов в реакторе, в соответствии с которым в него подают поток, содержащий углеводород, и поток, содержащий кислород.
Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и может быть использовано для получения из аморфного диоксида кремния рисовой шелухи. .

Смеситель // 2488434
Изобретение относится к оборудованию для смешивания сыпучих материалов и может быть использовано в линиях производства комбикормов и приготовления смесей для кормления в сельскохозяйственном производстве на животноводческих фермах и комплексах.
Наверх