Винахід відноситься до області гідродинаміки, а саме до способів отримання кавітації в рідині, може бути застосоване для інтенсифікації процесів змішування, контакту, диспергування, емульгування, масообміну, теплообміну рідин, прискорення хімічних реакцій в рідких середовищах, а також для перекладу впорядкованої енергії (тиску і швидкості) рідини в теплову енергію. Технічним результатом винаходу є підвищення ефективності отримання кавітації. Спосіб включає створення в рідини двох гідродинамічних режимів, першого, що забезпечує кавітацію шляхом розгону рідини до швидкості, при якій статичний тиск в ній дорівнює тиску насиченої пари, і другого, що забезпечує гальмування кавітуючій рідини шляхом підвищення статичного тиску до величини припинення в ній кавітації, наступний відведення рідини, при цьому з рідини створюють парні торообразние потоки, в кожному з яких рідина одночасно обертають навколо центральної і кільцевої осей, при цьому обертання ем рідини навколо центральної осі створюють в кожному Торообразная потоці у внутрішній області перший гідродинамічний режим, а на периферії - другий гідродинамічний режим, а обертанням рідини в торообразних потоках навколо їх кільцевих осей переміщують рідину з периферії у внутрішню область і назад. 4 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до області гідродинаміки, а саме до способів отримання кавітації в рідині. Воно може бути застосоване для інтенсифікації процесів змішування, контакту, диспергування, емульгування, масообміну, теплообміну рідин, прискорення хімічних реакцій в рідких середовищах, а також для перекладу впорядкованої енергії (тиску і швидкості) рідини в теплову енергію.
Незважаючи на широке поширення в промисловості для інтенсифікації технологічних процесів в хімічній і нафтохімічній промисловості (див. Книгу Федоткін І.М. Нємчина А.Ф. Використання кавітації в технологічних процесах - Київ: Вища школа, 1986, 47 с.), Даний спосіб отримання кавітації енергоємний. Для отримання кавітації цим способом необхідно випромінювати акустичні коливання в частотному діапазоні 0,3-35 кГц з інтенсивністю близько 1,5-2,5 Вт / см 2. Що вимагає дорогих, потужних ультразвукових генераторів. Крім того, кавітація утворюється тільки в безпосередній близькості від джерела звукових хвиль і займає в загальній масі рідини незначний обсяг. Остання обставина істотно зменшує ефективність дії кавітації на технологічні процеси, які інтенсифікують з її допомогою. Крім того, виникнення і розвиток кавітації в безпосередній близькості від джерела звукових хвиль руйнівно діє на ультразвуковий генератор, знижуючи його надійність і працездатність.
Однак кавітація, що отримується таким способом, утворюється не по всьому перетину потоку, а тільки в деякій її частині. Вона утворюється під стінами пристроїв (зазвичай це трубки з пережатием - сопла типу Вентурі). Тому не вся рідина бере участь в кавітаційному процесі, а лише її частина. Це знижує ефективність її використання. Крім того, створення й розвиток кавітації під стінами пристроїв руйнівно діє на них і знижує надійність роботи.
Пропонованим винаходом вирішується завдання підвищення ефективності отримання кавітації і збільшення надійності роботи апаратів.
Для досягнення названого технічного результату в способі отримання кавітації, що включає створення в рідини двох гідродинамічних режимів, першого, що забезпечує кавітацію шляхом розгону рідини до швидкості, при якій статичний тиск в ній дорівнює тиску насиченої пари, і другого, що забезпечує гальмування кавітуючій рідини шляхом підвищення статичного тиску до величини припинення в ній кавітації, і подальший відведення рідини, з рідини створюють парні торообразние потоки, в кожному з яких рідина одне тимчасово обертають навколо центральної і кільцевої осей, при цьому обертанням рідини навколо центральної осі створюють в кожному Торообразная потоці у внутрішній області перший гідродинамічний режим, а на периферії - другий гідродинамічний режим, а обертанням рідини в торообразних потоках навколо їх кільцевих осей переміщують рідину з периферії у внутрішню область і назад.
Обертання потоків навколо кільцевої осі в кожній парі торообразних потоків виробляють в протилежних напрямках з утворенням сумарною складової, спрямованої до центру.
Парні торообразние потоки в рідини створюють багато разів.
Рідина відводять з периферії парних торообразних потоків в одному або протилежних напрямках.
Рідина відводять декількома потоками з різних радіусів.
Відмінними ознаками запропонованого способу є створення з рідини парних торообразних потоків, в кожному з яких рідина одночасно обертають навколо центральної і кільцевої осей, при цьому обертанням рідини навколо центральної осі створюють в кожному Торообразная потоці у внутрішній області перший гідродинамічний режим, а на периферії - другий гідродинамічний режим, а обертанням рідини в торообразних потоках навколо їх кільцевих осей переміщують рідину з периферії у внутрішню область і назад. Его дозволяє інтенсифікувати процес кавітації за рахунок додавання енергії односпрямованих течій двох обертових в різні боки потоків і переміщення області кавітації від периферії до центру і завдяки цьому розширити область кавітації, підвищити ефективність отримання кавітації і збільшити надійність роботи установки для здійснення способу кавітації рідини за рахунок виключення дії кавітуючій рідини на оболонку, що оточує потоки.
Парні торообразние потоки в рідини створюють багато разів для збільшення ефективності кавітації рідини.
Рідина відводять з периферії парних торообразних потоків в одному або протилежних напрямках для запобігання руйнуванню стінок відвідних патрубків або з різних радіусів з метою поділу її за складом або щільності.
На фіг.1 наведена схема апарату для здійснення способу отримання кавітації;
На фіг.2 - розріз А-А на фіг.1;
На Фіг.3 - розріз Б-Б на фіг.1;
На фіг.4 приведена схема апарату з розширеною областю кавітації.
На схемі (фіг.1-3) показаний корпус 1 апарату для здійснення способу отримання кавітації з парними вихровими патрубками 2. У корпусі апарату 1 показані торообразние потоки рідини 3 і 4 з центральною віссю обертання 5 і кільцевими осями обертання 6, внутрішня область 7 для створення першого гідродинамічного режиму, що забезпечує кавітацію, периферійна область 8 для створення другого гідродинамічного режиму, що забезпечує припинення кавітації в рідині, і патрубки для відводу рідини 9.
Спосіб здійснюється наступним чином.
У корпус 1 (фіг.1-3) апарату для здійснення способу отримання кавітації через парні вихрові патрубки 2 подають рідину. З рідини всередині корпусу 1 апарату створюють парні торообразние потоки 3 і 4. Шляхом обертання рідини в кожному Торообразная потоці 3 і 4 навколо центральної осі 5 створюють високий тиск рідини на периферії 8 і низький тиск у внутрішній області 7. За рахунок створення низького тиску у внутрішній області 7 торообразних потоків 3 і 4 реалізують перший гідродинамічний режим, при якому здійснюють кавітацію. На периферії 8 торообразних потоків 3 і 4 за рахунок створення високого тиску реалізують другий гідродинамічний режим, при якому припиняють кавітацію. Переміщення рідини з периферії 8 у внутрішню область 7 і назад здійснюють шляхом обертання рідини навколо кільцевих осей 6 кожного з торообразних потоків 3 і 4. Тобто здійснюють циркуляцію рідини, що знаходиться на периферії 8 через внутрішню область 7, в якій здійснюють кавітацію, тим самим підвищують кількість рідини, яка бере участь в процесі кавітації.
Парні торообразние потоки 3 і 4 (фіг.4) створюють багато разів і тим самим розширюють область 7, в якій здійснюють кавітацію рідини. Рідина відводять з периферії 8 парних торообразних потоків 3 і 4 в одному або протилежних напрямках через патрубки 9. Цим виключають дію кавітації на відводять рідину патрубки і таким чином підвищують надійність роботи апарату.
Рідина різної щільності або складу відводять з різних радіусів, більш щільна або з великою молекулярною вагою через патрубки, розташовані на максимальних радіусах.
Парні торообразние потоки в рідини створюють багато разів. Це дозволяє досягти найбільшої ефективності кавітації.
Рідина відводять з периферії парних торообразних потоків в одному або протилежних напрямках, ніж виключають руйнівну дію кавітації на відводять рідину патрубки, при необхідності використання кавітуючій рідини вона відводиться з центральної зони по осі 5.
Таким чином, підвищення ефективності отримання кавітації і збільшення надійності роботи апарату досягається тим, що з рідини створюються парні торообразние потоки, в кожному з яких рідина одночасно обертається навколо центральної і кільцевої осей, при цьому обертанням рідини навколо центральної осі створюється в кожному Торообразная потоці у внутрішній області перший гідродинамічний режим, що забезпечує кавітацію, а на периферії - другий гідродинамічний режим, що забезпечує гальмування кавітуючій рідини, а перемещ ється рідина з периферії у внутрішню область і назад шляхом обертання її в торообразних потоках навколо їх кільцевих осей.
1. Спосіб отримання кавітації, що включає створення в рідини двох гідродинамічних режимів, першого, що забезпечує кавітацію, шляхом розгону рідини до швидкості, при якій статичний тиск в ній дорівнює тиску насиченої пари, і другого, що забезпечує гальмування кавітуючій рідини, шляхом підвищення статичного тиску до величини припинення в ній кавітації, і подальший відведення рідини, що відрізняється тим, що з рідини створюють парні торообразние потоки, в кожному з яких рідина одночасно обертають навколо центр альної і кільцевої осей, при цьому обертанням рідини навколо центральної осі створюють в кожному Торообразная потоці у внутрішній області перший гідродинамічний режим, а на периферії - другий гідродинамічний режим, а обертанням рідини в торообразних потоках навколо кільцевих осей переміщують рідину з периферії у внутрішню область і назад .
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що обертання потоків навколо кільцевої осі в кожній парі торообразних потоків виробляють в протилежних напрямках з утворенням сумарною складової, спрямованої до центру.
3. Спосіб за п.1 або 2, який відрізняється тим, що парні торообразние потоки в рідини створюють багато разів.
4. Спосіб за допомогою одного з пп.1-3, що відрізняється тим, що рідина відводять з периферії парних торообразних потоків в одному або протилежних напрямках.
5. Спосіб за допомогою одного з пп.1-4, що відрізняється тим, що рідина відводять декількома потоками з різних радіусів торообразних потоків.