Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления



Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2543182:

Тумаков Николай Сергеевич (RU)
Тумаков Сергей Николаевич (RU)

Группа изобретений относится к химическим, физическим, химико-физическим процессам, а именно к процессам, в которых для их осуществления используются звуковые или ультразвуковые колебания. Способ тепломассоэнергообмена заключается в формировании вихрекольцевых потоков сред, направлении их параллельно друг к другу с обеспечением частичного соприкосновения встречно направленных в радиальном и тангенциальном направлениях поверхностно-наружных слоев на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, и последующее объединение возбужденных потоков, при этом один из вихрекольцевых потоков дополнительно направляют встречно остальным вдоль их осей. Устройство для тепломассоэнергообмена, содержащее сообщенные между собой частичным пересечением по образующим две трубы с тангенциальными вводами и акустическую камеру, причем тангенциальные вводы и выход одной из труб расположены по отношению к тангенциальным вводам и выходам остальных труб противоположно. Изобретение обеспечивает дополнительное возбуждение потоков в зоне их соприкосновения и повышение интенсивности тепломассоэнергообмена. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

 

Настоящая группа изобретений относится к химическим, физическим, химико-физическим процессам, а именно к процессам, в которых для их осуществления используются звуковые или ультразвуковые колебания.

В настоящее время известны способы тепломассоэнергообмена и устройства, действие которых основано на деформационном взаимодействии струйных потоков жидких сред. При указанном взаимодействии происходит акустическое возбуждение, преобразование потенциальной энергии в кинетическую с последующим тепломассоэнергообменом взаимодействующих сред (описания к патентам РФ №,№2268772, 7B01J 19/10, 27.01.06; 2331465, B01J 19/10 (2006.01), 20.08.08; 2462301, B01J 19/10 (2006.01), 27.09.12). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу тепломассоэнергообмена является способ по патенту РФ №2268772. Этот способ заключается в том, что формируют вихрекольцевые потоки жидких сред, направляют их параллельно друг к другу с обеспечением частичного соприкосновения встречных в радиальном и тангенциальном направлениях поверхностно-наружных слоев на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, и затем объединяют возбужденные потоки. Акустическое возбуждение обеспечивает тепломассоэнергообмен. При всех достоинствах этого способа он не лишен и недостатков: в отдельных случаях его использования он не обеспечивает требуемую практикой в настоящее время интенсивность процесса тепломассоэнергообмена.

Задачей настоящего изобретения является повышение интенсивности известного способа тепломассоэнергообмена.

Как показали исследования авторов, интенсивность тепломассоэнергообмена известного способа можно повысить путем реорганизации вихрекольцевых потоков жидких сред.

Поставленная задача решается тем, что в способе тепломассоэнергообмена, заключающемся в формировании вихрекольцевых потоков сред, направлении их параллельно друг к другу с обеспечением частичного соприкосновения встречных в радиальном и тангенциальном направлениях поверхностно-наружных слоев на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, с последующим объединением возбужденных потоков, согласно изобретению, по меньшей мере, один из вихрекольцевых потоков направляют дополнительно встречно остальным вдоль их осей.

Способов тепломассоэнергообмена, в которых хотя бы один из вихрекольцевых потоков дополнительно направляют встречно к остальным, в технической литературе и патентных фондах авторами не обнаружено.

Предлагаемый способ тепломассоэнергообмена включает следующие действия: формирование вихрекольцевых потоков сред, направление их параллельно друг к другу с обеспечением частичного соприкосновения встречных в радиальном, тангенциальном и осевом направлениях поверхностно-наружных слоев на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, причем, по меньшей мере, один из вихрекольцевых потоков направляют дополнительно встречно остальным вдоль их осей. Во время соприкосновения потоков происходят их сдвиговые деформации, резкий перепад давления между областью соприкосновения потоков и остальными частями потоков, акустические вибрации, пульсации и кавитации, распространяющиеся в радиальном, тангенциальном и осевом направлениях.

Техническим результатом решения поставленной задачи является дополнительное возбуждение потоков сред в зоне их соприкосновения.

Предлагаемый способ тепломассоэнергообмена может быть осуществлен с помощью усовершенствованного авторами известного устройства для тепломассоэнергообмена, действие которого основано на деформационном взаимодействии струйных потоков жидких сред. Известным и наиболее близким к заявляемому устройству для тепломассоэнергообмена по технической сущности является устройство по патенту РФ №2268772. Оно содержит сообщенные между собой частичным пересечением по образующим две трубы с тангенциальными вводами и акустическую камеру. При подаче через тангенциальные вводы жидких или газовых сред в трубы в последних формируются вихрекольцевые потоки, которые по спиральной траектории устремляются вдоль труб в акустическую камеру.

Предлагаемое для осуществления заявляемого способа устройство отличается от известного тем, что тангенциальные вводы и выход одной из труб расположены по отношению к тангенциальным вводам и выходу другой трубы противоположно.

Устройств для тепломассоэнергообмена, в которых тангенциальные вводы и выход одной из труб расположены по отношению к тангенциальным вводам и выходу другой трубы противоположно, в технической литературе и патентных фондах авторами не обнаружено.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется описанием примера конкретного, но не ограничивающего, осуществления и чертежами.

На фиг.1 изображено схематически предлагаемое устройство для тепломассоэнергообмена, в поперечном разрезе;

на фиг.2 - предлагаемое устройство по фиг.1 со снятыми патрубком 1, колпаком 5 и крышкой 3, вид сверху;

на фиг.3 - крышка 3 предлагаемого устройства, вид в поперечном сечении;

на фиг.4 - крышка 3 предлагаемого устройства, вид сверху;

на фиг.5 - дно 4 предлагаемого устройства, вид в поперечном сечении;

на фиг.6 - дно 4 предлагаемого устройства, вид сверху.

Устройство для тепломассоэнергообмена состоит из входного патрубка 1, блока 2 с крышкой 3, дном 4 и колпаком 5, размещенного в корпусе 6. Пространство между дном 4 и выходным патрубком 8 является акустической камерой 7. В блоке 2 выполнены четыре круглых цилиндрических сквозных отверстия 9, 10, 11, 12, причем отверстия 9 и 10 имеют диаметр несколько больший, чем отверстия 11, 12, и сообщены между собой частичным пересечением по образующим. Кроме того, в блоке 2 выполнены параллельно отверстию 10 отверстия 13. На одном из торцов блока 2 выполнены пазы 14, 15, расположенные тангенциально к отверстию 9; на другом торце блока 2 выполнены пазы 16, 17, расположенные тангенциально к отверстию 10. Пазы 14, 15 с крышкой 3, а также пазы 16, 17 с дном 4 образуют тангенциальные вводы. Отверстия 9, 10 с вводами образуют вихревые трубы. Отверстия 11, 12 сообщены с тангенциальными вводами, образованными пазами 16, 17 и дном 4. В крышке 3 выполнены отверстия: 18 - расположенное над выходом отверстия 10; 19, 20 - расположенные над отверстиями 11, 12 соответственно; 21 - расположенные над входами отверстий 13; в дне 4 выполнены отверстия: 22 - расположенное под выходом отверстия 9, и 23 - расположенные под выходами отверстий 13. Отверстие 10 через отверстие 18, колпак 5, отверстия 21, 13, 23 сообщается с камерой 7.

Конкретные размеры и материалы, из которых должно изготавливаться предлагаемое устройство, выбирают при конструировании в зависимости от реологических характеристик среды (плотности, вязкости), подлежащей обработке.

Процесс тепломассоэнергообмена в этом устройстве осуществляется следующим образом.

Жидкость или газ или их смесь (в дальнейшем среда) подается под давлением через входной патрубок 1, кольцевую щель между патрубком 1 и крышкой 3,боковые проточки (на фиг.2 показанные, но неоцифрованные) блока 2, вводы, образованные пазами 14, 15, отверстия 11,12 в блок 2. При этом одна часть среды через вводы, образованные пазами 14, 15, входит в вихревую трубу, образованную отверстием 9. В этой трубе формируется вихрекольцевой поток, который по спиральной траектории устремляется вдоль по трубе на выход 22. Другая часть среды через отверстия 11, 12 и вводы, образованные пазами 16, 17, входит в вихревую трубу, образованную отверстием 10. В этой трубе формируется вихрекольцевой поток, который по спиральной траектории устремляется вдоль по трубе в направлении противоположном потоку в вихревой трубе, образованной отверстием 9. В области частичного пересечения цилиндрических отверстий 9 и 10 потоки взаимодействуют между собой как в радиальном и тангенциальном, так и осевых направлениях. При этом в указанной области возникают: акустическое резонансное возбуждение, пульсации и кавитация, в результате которых и происходит тепломассоэнергообмен упомянутых частей среды. Возбужденный поток из отверстия 10 через отверстия 21, 13 поступает в отверстия 23. Затем возбужденные потоки, выходящие из отверстий 22 и 23, поступают в акустическую камеру 7, где они объединяются и подвергаются дополнительному возбуждению, затем в выходной патрубок 8.

Сравнение предлагаемых способа тепломассоэнергообмена и устройства с известными, взятыми за прототипы, показывает, что предлагаемый способ позволяет проводить тепломассоэнергообмен с большей интенсивностью, а устройство - реализовать его.

1. Способ тепломассоэнергообмена, заключающийся в формировании вихрекольцевых потоков сред, направлении их параллельно друг к другу с обеспечением частичного соприкосновения встречно направленных в радиальном и тангенциальном направлениях поверхностно-наружных слоев на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, с последующим объединением возбужденных потоков, отличающийся тем, что по меньшей мере один из вихрекольцевых потоков дополнительно направляют встречно остальным вдоль их осей.

2. Устройство для тепломассоэнергообмена, содержащее сообщенные между собой частичным пересечением по образующим по меньшей мере две трубы с тангенциальными вводами и акустическую камеру, отличающееся тем, что тангенциальные вводы и выход одной из труб расположены по отношению к тангенциальным вводам и выходам остальных труб противоположно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению биосовместимых магнитных наночастиц и может быть использовано для терапевтических целей, в частности для борьбы с раком. Способ получения наночастиц, включающих оксид железа и кремнийсодержащую оболочку и имеющих значение удельного коэффициента поглощения (SAR) 10-40 Вт на г Fe при напряженности поля 4 кА/м и частоте переменного магнитного поля 100 кГц, содержит следующие стадии: А1) приготовление композиции по меньшей мере одного железосодержащего соединения в по меньшей мере одном органическом растворителе; В1) нагрев композиции до температуры в диапазоне от 50°C до температуры на 50°C ниже температуры реакции железосодержащего соединения согласно стадии С1 в течение минимального периода 10 минут; С1) нагрев композиции до температуры между 200°C и 400°C; D1) очистку полученных частиц; Е1) суспендирование очищенных наночастиц в воде или водном растворе кислоты; F1) добавление поверхностно-активного соединения в водный раствор, полученный согласно стадии E1); G1) обработку водного раствора согласно стадии F1) ультразвуком; H1) очистку водной дисперсии частиц, полученных согласно стадии G1); I1) получение дисперсии частиц согласно стадии H1) в смеси растворителя из воды и растворителя, смешивающегося с водой; J1) добавление алкоксисилана в дисперсию частиц в смеси растворителя согласно стадии I1); и К1) очистку частиц.
Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения растворимого концентрата из побочной продукции пантового оленеводства. .
Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и может быть использовано для получения из аморфного диоксида кремния рисовой шелухи. .

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы. .

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы. .

Изобретение относится к области гидродинамики и касается способа возбуждения акустических колебаний в текучей среде и устройства для его осуществления. .

Изобретение относится к области химии и теплоэнергетики. .
Изобретение относится к способу получения биопрепарата, который включает смешивание оксигидроксида железа с водорастворимым полимером с последующей обработкой суспензии ультразвуком, отличающийся тем, что используют гелеобразный оксигидроксид железа (ОГЖ-гель), выделенный на станциях обезжелезивания подземных вод, водорастворимый полимер и дополнительно вводят глицерин при соотношении компонентов, масс.%: ОГЖ-гель50-60 Водорастворимый полимер2,5-3 Глицерин 10-15 Водадо 100.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при производстве изделий из ячеистого бетона. .

Изобретение относится к технике физико-химических превращений текучих сред и может использоваться в химических, пищевых, фармацевтических технологиях, а также для получения эмульсий, состоящих из трудно смешиваемых компонентов.

Изобретение относится к составам для защиты различных поверхностей от микроорганизмов и биокоррозии, в частности к составам, включающим янтарь в качестве одного из компонентов.

Изобретение относится к технике измельчения материалов. Способ, реализуемый в соответствующем устройстве, содержит этапы, на которых: загружают упомянутый материал в смеси с водой в диспергационную камеру; герметизируют упомянутую диспергационную камеру; подают в герметизированную диспергационную камеру статическое давление 5-30 атм.; обрабатывают содержимое упомянутой диспергационной камеры ультразвуковыми колебаниями с плотностью озвучивания не менее 50 Вт/см2, обеспечивающими звуковое давление на упомянутый материал в смеси с водой, превышающее упомянутое статическое давление в 2-3 раза.

Изобретение относится к получению тонкодисперсных органических суспензий, включающих металл/углеродный нанокомпозит, и может использоваться для создания функциональных полимерных материалов.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов для производства многокомпонентных смесей.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов для производства многокомпонентных смесей.

Изобретение относится к устройствам для перемешивания бетонной смеси и может быть использовано в промышленности строительных материалов для производства многокомпонентных смесей.

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 30-35% от общей массы. Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки объемов жидких сред включает их размещение в рабочей жидкости в ванне прямоугольной формы, при этом материал объемов с жидкими средами имеет удельное акустическое сопротивление, равное или близкое удельному акустическому сопротивлению рабочей жидкости.

Изобретение относится к технике диспергирования жидкостей и может быть использовано при приготовлении различных мелкодисперсных жидких сред, например топливо-воздушных смесей, гомогенных и мелкодисперсных эмульсий и суспензий.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для кавитационной обработки тяжелых топлив или жидких пищевых продуктов, приготовления высококачественных водо-топливных эмульсий для дизелей, топок ТЭЦ и котельных; обеззараживания питьевой воды и жидких продуктов питания и напитков; приготовления высококачественных красок, смазок, пищевых, кормовых, фармацевтических и иных подобных эмульсий и суспензий; в химической промышленности для интенсификации химических реакций и получения новых соединений; в первичной нефтепереработке для увеличения выхода светлых нефтепродуктов; для приготовления стойких буровых растворов и других аналогичных технологий.

Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы. .

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен ультразвуковой смеситель растительного масла и минерального топлива, содержащий ультразвуковой излучатель (1), электронный блок управления (3). Ультразвуковой излучатель (1) размещен в полости корпуса (7) смесителя, имеющего входные каналы (8 и 9). Напряжение бортовой сети автотракторной техники (+12 В) подается на электронный блок управления (3), который формирует и подает высокочастотные сигналы на ультразвуковой излучатель. Растительное масло и минеральное топливо через входные каналы (8 и 9) поступают в смеситель и под воздействием ультразвуковых колебаний смешиваются. Технический результат: обработка растительного и минерального компонентов смесевого топлива ультразвуком приводит к качественному смешиванию и получению однородной мелкодисперсной эмульсии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх