EA032109B1 - Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity - Google Patents

Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity Download PDF

Info

Publication number
EA032109B1
EA032109B1 EA201600159A EA201600159A EA032109B1 EA 032109 B1 EA032109 B1 EA 032109B1 EA 201600159 A EA201600159 A EA 201600159A EA 201600159 A EA201600159 A EA 201600159A EA 032109 B1 EA032109 B1 EA 032109B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
liquid medium
cavitation
liquid
bubbles
vapour
Prior art date
Application number
EA201600159A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201600159A1 (en
Inventor
Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ
Татьяна Петровна БЕЛОБОЖНАЯ
Денис Дмитриевич ШАТАЛОВ
Original Assignee
Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ filed Critical Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ
Publication of EA201600159A1 publication Critical patent/EA201600159A1/en
Publication of EA032109B1 publication Critical patent/EA032109B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/008—Processes for carrying out reactions under cavitation conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

The invention relates to methods for acting on a liquid medium using cavitation, and can be used in various technical fields for the purpose of cooling a liquid medium. The method can be used for various types of liquids, including polluted, due to insensitivity to the liquid medium quality. In the present cooling method, the phenomenon of cavitation is induced in a liquid, and conditions are created for the floating up and growth of cavitation bubbles and for evaporation of liquid medium vapour inward the cavitation bubbles. In a non-moving liquid medium, cavitation is induced in a near-surface layer of the liquid using an acoustic, ultrasonic or hydrodynamic effect; in a directed stream of liquid medium, cavitation is induced as a result of the liquid flowing over the surface of contoured solid bodies placed in the liquid medium. In a non-moving liquid medium, the pressure of the vapour above the surface of the liquid medium is altered in a pulsed manner by means of closing and opening of a vapour discharge pipe using an interrupter valve. In a directed flow of liquid medium, a gas is introduced from outside to cavitation bubbles at the point at which the pressure in the bubbles is at its lowest. In case of a rotating liquid medium, due to rotation of a closed container filled with the liquid, balanced relative to the rotation axis and having a central perforated pipe with low heat conduction, a vacuum cavitation pocket is formed along the rotation axis, and liquid medium is evaporated intensely inward the pipe due to depression. Vapour is discharged from the container using two valves - an inlet valve and an outlet valve. The inlet valve is opened at an appropriate preset pressure drop in the cavitation pocket to admit the liquid medium. Vapour discharge from the container is provided by opening the outlet valve that takes place with a delay after opening the inlet valve as a result of a hydrodynamic impact of the incoming flow. The theoretical limit to which a liquid medium can be cooled by the method according to the invention is the temperature of the liquid medium freezing at a given pressure. The proposed cooling method is saving from the standpoint of energy supplied.

Description

Изобретение относится к способам воздействия на жидкую среду с использованием кавитации и может быть использовано в различных областях техники для охлаждения жидкой среды. Способ может использоваться для различных типов жидкости, включая загрязненные, благодаря нечувствительности к качеству жидкой среды. В способе охлаждения вызывают явление кавитации в жидкости, создают условия для всплытия и роста кавитационных пузырьков и испарения пара жидкой среды внутрь кавитационных пузырьков. В неподвижной жидкой среде кавитацию создают в приповерхностном слое жидкости акустическим, ультразвуковым либо гидродинамическим воздействием, в направленном потоке жидкой среды - обтеканием поверхности спрофилированных твердых тел, помещенных в жидкую среду. В неподвижной жидкой среде импульсно меняют давление пара над поверхностью жидкой среды, для чего перекрывают и открывают патрубок отвода пара клапаном-прерывателем. В направленном потоке жидкой среды подводят газ извне к кавитационным пузырькам в момент наибольшего разрежения в них. В случае вращающейся жидкой среды - за счет вращения заполненной жидкостью замкнутой емкости, сбалансированной относительно оси вращения, с центральным перфорированным патрубком с низкой теплопроводностью, создают вакуумную кавитационную полость вдоль оси вращения, внутрь патрубка за счет разрежения активно испаряют жидкую среду. Отвод пара из емкости производят с использованием двух клапанов - впускного и выпускного. Впускной клапан открывают при соответствующем заданном падении давления в кавитационной полости и впускают жидкую среду. Отвод пара из емкости обеспечивается открытием выпускного клапана, происходящим с задержкой после открытия впускного клапана в результате гидродинамического удара входящего потока. Теоретическим пределом, до которого можно охладить жидкую среду предлагаемым способом, является температура замерзания жидкой среды при данном давлении. Предлагаемый способ охлаждения является экономичным с точки зрения подводимой энергии.The invention relates to methods of influencing a liquid medium using cavitation and can be used in various fields of technology for cooling a liquid medium. The method can be used for various types of liquids, including contaminated ones, due to insensitivity to the quality of the liquid medium. In the cooling method, they cause cavitation in a liquid, create conditions for the emergence and growth of cavitation bubbles and evaporation of a vapor of a liquid medium inside the cavitation bubbles. In a stationary liquid medium, cavitation is created in the surface layer of a liquid by acoustic, ultrasonic or hydrodynamic action, in a directed flow of a liquid medium by flowing around the surface of profiled solids placed in a liquid medium. In a stationary liquid medium, the vapor pressure above the surface of the liquid medium is pulsed, for which purpose the steam branch pipe is closed and opened with a shut-off valve. In a directed flow of a liquid medium, gas is supplied from outside to cavitation bubbles at the time of the greatest rarefaction in them. In the case of a rotating liquid medium, due to the rotation of a closed container filled with liquid, balanced relative to the axis of rotation, with a central perforated nozzle with low thermal conductivity, a vacuum cavitation cavity is created along the axis of rotation, the liquid medium is actively evaporated into the nozzle due to rarefaction. Steam is removed from the tank using two valves - inlet and outlet. The inlet valve is opened with a corresponding predetermined pressure drop in the cavitation cavity and a liquid medium is admitted. Steam is removed from the tank by opening the exhaust valve, which occurs with a delay after opening the intake valve as a result of hydrodynamic shock of the incoming stream. The theoretical limit to which the liquid medium can be cooled by the proposed method is the freezing point of the liquid medium at a given pressure. The proposed cooling method is economical in terms of energy input.

032109 В1032 109 B1

Изобретение относится к способам воздействия на жидкую среду с разрывом ее сплошности, и может быть использовано в различных областях техники для охлаждения жидкой среды. Способ может использоваться для различных типов жидкости, включая загрязненные, благодаря нечувствительности способа к качеству жидкой среды.The invention relates to methods for influencing a liquid medium with a break in its continuity, and can be used in various fields of technology for cooling a liquid medium. The method can be used for various types of liquids, including contaminated ones, due to the insensitivity of the method to the quality of the liquid medium.

Из уровня техники известно явление кавитации в жидкости (Рождественский В. В. Кавитация Судостроение, 1977. Сиротюк М. Г. Акустическая кавитация - М.: Наука, 2008).The phenomenon of cavitation in a liquid is known from the prior art (Rozhdestvensky VV Cavitation Shipbuilding, 1977. Sirotyuk M. G. Acoustic cavitation - M .: Nauka, 2008).

Известен также опыт, когда в колбу помещают небольшое количество воды и начинают откачивать из колбы воздух. В результате откачки воздуха и паров воды вместе с ним усиливается процесс испарения, в ходе которого происходит отвод тепла от воды. При медленной откачке понижение температуры жидкости компенсируется за счет поступления теплоты из окружающей среды, поэтому температура воды остается постоянной, и при снижении давления в колбе ниже давления насыщенного пара при данной температуре вода начинает кипеть. При быстрой откачке вода не успевает получить тепло от окружающей среды и, так как температура воды начинает понижаться, возможность ее закипания уменьшается. Дальнейшее продолжение быстрой откачки приводит к понижению температуры жидкости до точки замерзания.Experience is also known when a small amount of water is placed in a flask and air is pumped out of the flask. As a result of pumping out air and water vapor, the evaporation process is intensified with it, during which heat is removed from the water. With slow pumping, lowering the temperature of the liquid is compensated by the heat from the environment, therefore, the water temperature remains constant, and when the pressure in the flask decreases below the saturated vapor pressure at this temperature, the water begins to boil. With rapid pumping, water does not have time to get heat from the environment and, since the temperature of the water begins to drop, the possibility of boiling decreases. Further continued rapid pumping leads to a decrease in the temperature of the liquid to the freezing point.

Техническим результатом предлагаемого способа является использование разрыва сплошности жидкой среды для ее охлаждения.The technical result of the proposed method is the use of a continuity gap of a liquid medium for its cooling.

Технический результат достигается тем, что в способе охлаждения вызывают разрыв сплошности жидкой среды кавитацией или иным способом, создают условия для испарения внутрь области разрыва сплошности пара жидкой среды и отвода пара вовне.The technical result is achieved by the fact that in the cooling method they cause a break in the continuity of the liquid medium by cavitation or in another way, create conditions for evaporation into the region of the break in the continuity of the vapor of the liquid medium and the removal of steam outside.

Согласно изобретению при реализации способа охлаждения интенсификация всплытия кавитационных пузырьков достигается в неподвижной жидкой среде импульсным изменением давления пара над поверхностью жидкой среды, для чего перекрывают и открывают патрубок отвода пара клапаномпрерывателем.According to the invention, when implementing a cooling method, the intensification of the emergence of cavitation bubbles is achieved in a stationary liquid medium by a pulsed change in the vapor pressure above the surface of the liquid medium, for which the steam outlet pipe is closed and opened by a valve-breaker.

Согласно изобретению при реализации способа интенсификация охлаждения жидкости в направленном потоке жидкой среды достигается подводом газа извне к кавитационным пузырькам в момент наибольшего разрежения в них.According to the invention, when implementing the method, intensification of liquid cooling in a directed flow of a liquid medium is achieved by supplying gas from the outside to cavitation bubbles at the time of the greatest rarefaction in them.

В неподвижной жидкой среде кавитацию создают в приповерхностном слое жидкости акустическим, ультразвуковым либо гидродинамическим воздействием в направленном потоке жидкой среды обтеканием поверхности спрофилированных твердых тел, помещенных в жидкую среду, во вращающейся жидкой среде - созданием искусственной вакуумной кавитационной полости за счет вращения жидкой среды.In a stationary liquid medium, cavitation is created in the surface liquid layer by acoustic, ultrasonic or hydrodynamic action in a directed flow of a liquid medium by flowing around the surface of profiled solids placed in a liquid medium in a rotating liquid medium - by creating an artificial vacuum cavitation cavity due to rotation of the liquid medium.

Теоретическим пределом, до которого можно охладить жидкую среду предлагаемым способом, является температура замерзания жидкой среды при данном давлении. Предлагаемый способ охлаждения является экономичным с точки зрения подводимой энергии.The theoretical limit to which the liquid medium can be cooled by the proposed method is the freezing point of the liquid medium at a given pressure. The proposed cooling method is economical in terms of energy input.

По совокупности признаков не обнаружен способ охлаждения, аналогичный предлагаемому.By the totality of the signs, a cooling method similar to the proposed one was not found.

Раскрытие и осуществление изобретенияDisclosure and implementation of the invention

Кавитация характеризуется образованием и схлопыванием пузырьков, называемых кавитационными. В предлагаемом способе часть кавитационных пузырьков успевает всплыть до схлопывания. Во время всплытия происходит рост занимаемого ими объема и испарение пара жидкости внутрь пузырьков.Cavitation is characterized by the formation and collapse of bubbles called cavitation. In the proposed method, part of the cavitation bubbles manages to emerge before collapse. During the ascent, the volume occupied by them increases and the vapor of the liquid evaporates into the bubbles.

В случае неподвижной жидкой среды в проходном сечении патрубка отвода пара расположен клапан-прерыватель. Клапан непрерывно вращают, при этом он попеременно перекрывает и открывает проходное сечение патрубка отвода пара. Так как отвод пара осуществляют непрерывно, при открытии проходного сечения происходит разрежение над поверхностью жидкости, при перекрытии проходного сечения происходит возврат к исходному давлению. Импульсное изменение давления над поверхностью жидкости способствуют всплытию кавитационных пузырьков. Постоянный отбор пара из всплывших пузырьков путем создания небольшого разрежения над поверхностью жидкости приводит к интенсивному охлаждению жидкости. Вследствие большого количества образующихся пузырьков (порядка миллиона пузырьков в 1 см3 воды) эффект охлаждения также может быть значительным. По мере охлаждения приповерхностного слоя жидкости естественным образом происходит смена холодных слоев жидкости более теплыми слоями за счет конвекции.In the case of a stationary liquid medium in the passage section of the steam outlet pipe is a shut-off valve. The valve is continuously rotated, while it alternately closes and opens the passage section of the steam outlet pipe. Since steam is discharged continuously, when opening the passage section, rarefaction occurs above the surface of the liquid; when the passage section is closed, there is a return to the initial pressure. A pulsed change in pressure above the surface of the liquid contributes to the emergence of cavitation bubbles. The constant selection of steam from the emerging bubbles by creating a small vacuum above the surface of the liquid leads to intensive cooling of the liquid. Due to the large number of bubbles formed (about a million bubbles in 1 cm 3 of water), the cooling effect can also be significant. As the near-surface liquid layer cools naturally, the cold liquid layers are replaced by warmer layers due to convection.

В случае направленного потока жидкой среды в области возникновения кавитации, за поверхностью спрофилированного твердого тела расположено выходное сечение патрубка подвода газа с установленным в нем клапаном-регулятором давления. В случае попадания выходного сечения патрубка внутрь кавитационного пузырька клапан открывается при понижении давления в пузырьке ниже установленного давления открытия клапана, кавитационный пузырек заполняется газом, что приводит к росту и всплытию пузырька и испарению пара жидкой среды внутрь пузырька. Патрубок может сообщаться с атмосферой при использовании атмосферного воздуха в качестве газа.In the case of a directed flow of a liquid medium in the region of cavitation, an exit section of a gas supply pipe with a pressure regulating valve installed in it is located behind the surface of the profiled solid. If the outlet cross section of the nozzle enters the cavitation bubble, the valve opens when the pressure in the bubble decreases below the set valve opening pressure, the cavitation bubble is filled with gas, which leads to the growth and rise of the bubble and vaporization of the liquid vapor inside the bubble. The pipe can communicate with the atmosphere when using atmospheric air as a gas.

В случае вращающейся жидкой среды - за счет вращения заполненной жидкостью замкнутой емкости, сбалансированной относительно оси вращения, с центральным перфорированным патрубком с низкой теплопроводностью, создают вакуумную кавитационную полость вдоль оси вращения, внутрь патрубка за счет разрежения активно испаряют жидкую среду. Отвод пара из емкости производят с испольIn the case of a rotating liquid medium, due to the rotation of a closed container filled with liquid, balanced relative to the axis of rotation, with a central perforated nozzle with low thermal conductivity, a vacuum cavitation cavity is created along the axis of rotation, the liquid medium is actively evaporated into the nozzle due to rarefaction. Steam is removed from the tank using

- 1 032109 зованием двух клапанов - впускного и выпускного. Впускной клапан открывают при соответствующем заданном падении давления в кавитационной полости и впускают жидкую среду. Входящий в патрубок поток жидкой среды является жидким поршнем, совершающим гидродинамический удар и сжимающим паровую фазу до высокой степени сжатия с соответствующим повышением температуры пара. Отвод пара из емкости обеспечивается открытием выпускного клапана, происходящим с задержкой после открытия впускного клапана в результате гидродинамического удара входящего потока. Теплоту высокотемпературного пара отводят и полезно используют.- 1 032109 by the name of two valves - inlet and outlet. The inlet valve is opened with a corresponding predetermined pressure drop in the cavitation cavity and a liquid medium is admitted. The fluid flow entering the nozzle is a fluid piston, performing a hydrodynamic shock and compressing the vapor phase to a high degree of compression with a corresponding increase in the temperature of the vapor. Steam is removed from the tank by opening the exhaust valve, which occurs with a delay after opening the intake valve as a result of hydrodynamic shock of the incoming stream. The heat of high-temperature steam is removed and used advantageously.

Claims (2)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ охлаждения жидкости путем разрыва сплошности жидкой среды, при котором вызывают явление кавитации в жидкости, создают условия для всплытия и роста кавитационных пузырьков и испарения пара жидкой среды внутрь кавитационных пузырьков, отличающийся тем, что пар, находящийся над поверхностью жидкости, отводят вовне и импульсно меняют давление пара над поверхностью, для чего перекрывают и открывают патрубок отвода пара клапаном-прерывателем.1. The method of cooling the liquid by breaking the continuity of the liquid medium, which causes the phenomenon of cavitation in the liquid, creates the conditions for the emergence and growth of cavitation bubbles and vaporization of the liquid vapor inside the cavitation bubbles, characterized in that the vapor above the surface of the liquid is removed and pulse pressure of the steam above the surface is changed, for which they shut off and open the steam outlet pipe with a breaker valve. 2. Способ по п.1, в котором условия для всплытия и роста кавитационных пузырьков и испарения пара жидкой среды внутрь кавитационных пузырьков создают тем, что подводят газ извне к кавитационным пузырькам в момент наибольшего разрежения в них.2. The method according to claim 1, in which the conditions for the emergence and growth of cavitation bubbles and vaporization of the liquid vapor inside the cavitation bubbles are created by supplying gas from the outside to the cavitation bubbles at the time of the greatest rarefaction in them.
EA201600159A 2014-01-27 2014-01-27 Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity EA032109B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EA2014/000001 WO2015110124A1 (en) 2014-01-27 2014-01-27 Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201600159A1 EA201600159A1 (en) 2016-07-29
EA032109B1 true EA032109B1 (en) 2019-04-30

Family

ID=53680857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201600159A EA032109B1 (en) 2014-01-27 2014-01-27 Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA032109B1 (en)
WO (1) WO2015110124A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135276C1 (en) * 1997-09-19 1999-08-27 Машошин Игорь Федорович Method and apparatus for generating microlepton emission to affect substances and materials
RU2282492C2 (en) * 2003-08-21 2006-08-27 Владимир Ильич Кормилицын Method of treatment of materials and device for realization of this method
US20120318671A1 (en) * 2007-12-20 2012-12-20 Mccutchen Co. Electrohydraulic and shear cavitation radial counterflow liquid processor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135276C1 (en) * 1997-09-19 1999-08-27 Машошин Игорь Федорович Method and apparatus for generating microlepton emission to affect substances and materials
RU2282492C2 (en) * 2003-08-21 2006-08-27 Владимир Ильич Кормилицын Method of treatment of materials and device for realization of this method
US20120318671A1 (en) * 2007-12-20 2012-12-20 Mccutchen Co. Electrohydraulic and shear cavitation radial counterflow liquid processor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROZHDESTVENSKY V. V. Kavitatsia. Leningrad, Izdatelstvo "Sudostroenie". 1977, p. 5, lines 1-20, p. 6-20 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201600159A1 (en) 2016-07-29
WO2015110124A1 (en) 2015-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015110760A1 (en) Facility and method for treating water pumped in a natural environment by evaporation/condensation
RU2415813C1 (en) Device to clean water of impurities
EA032109B1 (en) Method for cooling a liquid medium by disruption of continuity
RU2393995C1 (en) Method of desalinating sea water and installation for desalinating sea water
RU2738576C2 (en) Vacuum deaeration plant (versions)
RU2013122383A (en) METHOD FOR CLEANING AND DRYING MINE GAS AND ASSOCIATED OIL GAS AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2019113146A (en) NUCLEAR PLANT WITH VENTILATION SYSTEM
RU2394773C1 (en) Device for purifying oil-containing waste water
CN104428577A (en) Method and apparatus for vaporising carbon dioxide-rich liquid
RU2553880C2 (en) Sea water desalination unit and process
JP5917225B2 (en) Low pressure steam heating device
RU2392231C1 (en) Method of petroleum-containing sewage fluid treatment
RU106311U1 (en) VACUUM VAPOR JET PUMP
RU2659711C1 (en) Hot-water device and method of its operation
RU145825U1 (en) LIQUID HEATING UNIT
Liang et al. Flash evaporation characteristics of ethanol solution droplets under depressurization
RU2011148191A (en) METHOD FOR COOLING OF METALLURGICAL FURNACE NODES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
JP2013204877A (en) Low pressure steam heating device
RU2650972C1 (en) Device for vacuum deaeration (variants)
WO2003040039A1 (en) An ultra-efficient and instantaneously vaporizing device for desalinating seawater
RU2175953C1 (en) Device for hot water degassing
RU169751U1 (en) Water purifier by freezing it
RU45401U1 (en) DEVICE FOR REMOVING THE SOLVENT FROM LIQUID SLUDGE FORMED BY CHEMICAL CLEANING OF THE PRODUCT
RU2316680C2 (en) Jet-mixing gas-heater of liquid
RU2013148713A (en) METHOD OF WORK OF THE WATER CLEANER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM