JP2019531183A - 反応室内の流体渦のエネルギー最適化生成のための装置 - Google Patents
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Abstract
Description
に基づく。ここでp0は、流れのすべての側に存在する静圧であり、
は、流速cによるエネルギーの運動成分に相当する動圧であり、pghは測地圧力成分を表す。流速cは、角速度ωと、長手方向断面において反応室の最外点から出口パイプの外壁に向かって延伸する半径rとの積からもたらされる(c=ω・r)。以下の角速度ωも、流体媒体の回転速度に相当する。
有利には、流体媒体を反応室の上側部分に導入するために高い速度が選択される。
、の近傍での流体媒質の蒸気圧は、達成される角速度または回転速度によって達成することはできない。質量流量について、
が適用される。ここで、
は体積流量を表し、ρは流体媒質の密度を表す。一定の質量流量
および一定の回転運動量Lについて、ここでも、流体媒体の回転速度ひいては角速度ωは、rmaxの減少を受けて著しく上昇する。
となる。
は体積流量であり、bは上面と底面の間隔である。
(ここで、
は体積流量であり、cは平均流速であり、Aは観測点における断面積である)に基づいて、平均流速は断面積の減少と共に増加し、回転運動量の増加をもたらす。
例示的な実施形態
2 反応室の長手方向軸
3 ハウジング、上側部分
4 ハウジング、下側部分
5 中心面
6 送達開口
7 反応室の上側部分に対する接線に位置する、流れ方向において送達開口に隣接する流体入口領域の直径dz
8 半径(反応室の上側部分の底面の、出口パイプの外壁からの間隔)
9 半径rmax(反応室の上側部分内に上面から底面への移行領域の、出口パイプの外壁からの間隔)
10 出口パイプ
11 出口パイプの入口開口(全断面積)
12 出口パイプの出口開口(全断面積)
13 出口パイプの半径r2(長手方向軸から外壁まで)
14 出口パイプの壁厚d
15 流体通路
16 流体通路の反転部
17 ベンチュリ効果を得るためのノズル
18 反応室、上側部分
19 反応室、下側部分
20 反応室の上側部分の上面
21 反応室の上側部分の底面
22 反応室の上側部分内の上面から底面への移行領域
23 上面と底面との間の間隔b
4 反応室の下側部分の底面からの移行部
25 反応室の下側部分の床領域
26 反応室の下側部分の床領域の下方境界
27 長手方向軸に対する設定角度α
28 半径r3(反応室の下側部分の底面の移行部から出口パイプの外壁までの間隔)
29 出口パイプの入口開口と反応室の下側部分の下方境界との間の間隔a
30 上面および底面がもはや一定のまたは減少する間隔を有しない点から反応室の下側部分の床領域の下方境界までの、反応室の下側部分の底面からの間隔z
31 流体入口領域の中心点
32 出口パイプのためのハウジングの上側部分内の開口
33 流体通路のためのハウジングの下側部分内の開口
34 流体入口領域
35 仮想中間面
Claims (13)
- ハウジング(3、4)および出口パイプ(10)を含む、少なくとも1つの誘導流体渦を生成するための流体媒体を受容するための流動力学的反応器設備(1)の形態の装置であって、前記ハウジング(3、4)は、
流体接触側内壁によって、長手方向軸(2)に関して回転対称である、以後反応室(18、19)と呼ぶ流体搬送中空室を形成し、
前記反応室(18、19)は、
前記流体媒体の流れ方向に上側部分(18)と下側部分(19)とに分割されており、前記反応室の前記上側部分(18)は、
上面(20)および底面(21)を有し、
前記上面(20)および/または前記底面(21)は、長手方向軸(27)に対して80°〜115°の設定角度を有し、
前記上面から前記底面への移行領域(22)を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域(22)において、前記出口パイプ(10)の外壁を基準とする最大半径(9)を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域(22)には、前記反応室(18)の前記上側部分の外面に対して接線方向に配置された少なくとも1つの送達開口(6)を有し、流体入口領域(34)が前記流れ方向において前記送達開口に隣接しており、
前記反応室の前記下側部分(19)は、
底面(24)から湾曲した床領域(25)の下方境界への移行部から間隔z(30)において前記流れ方向に延伸し、幾何学的に上昇する形状の流体通路(15)が前記流体媒体を前記出口パイプ(10)の入口開口(11)へと方向転換し、
前記出口パイプ(10)は長手方向軸において回転対称である前記反応室(18、19)の前記長手方向軸(2)と一致し、前記出口パイプ(10)の前記入口開口(11)は、前記流れ方向において、前記湾曲した床領域(25)の下方境界(26)であるものから間隔a(29)をおいて配置されている、装置。 - 前記出口開口(11)に隣接する口の近くの領域において、前記出口パイプ(10)は、ベンチュリ効果を生じさせるためのノズル(17)として具現化されており、前記ベンチュリ効果を生じさせるためのノズル(17)は、ベンチュリまたはラバルノズルとして設計され、前記流体通路(15)の反転部(16)は、前記ベンチュリ効果を達成するための前記ノズル(17)内で終端することを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記流体入口領域(34)が直径dz(7)を有することを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 前記底面(21)から前記反応室の前記下側部分(19)への移行部までの流れ方向において、前記反応室の前記上側部分(18)の前記上面(20)および底面(21)は、反応室の下側部分(19)に入れ、互いから最大で一定のまたは縮小する間隔b(23)を有し、前記間隔b(23)は、前記流体入口領域(34)の前記直径dz(7)の1〜3倍と等価である(b≦3dz)ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記間隔z(30)が、前記流体入口領域の直径dz(7)の少なくとも半分に等しい(z≧(1/2)dz)ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
- 半径r1(8)が、前記反応室の前記上側部分(18)の前記底面(21)から前記出口パイプ(10)の前記外壁まで中心面(5)に平行な面に沿って延伸する間隔を規定し、半径r3(28)が、前記反応室の前記下側部分(19)の前記底面(24)の前記移行部の始まりから、前記出口パイプ(10)の外壁まで延伸する間隔を規定し、ここでr1(8)は少なくとも前記流体入口領域の前記直径dz(7)と前記間隔r3(28)との合計よりも大きい(r1≧dz+r3)ことを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記反応室の前記上側部分(18)が、前記反応室の前記上側部分(18)の外面に対して接線方向に配置された1つ以上の送達開口(6)を有することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記出口パイプ(10)および/または前記流体通路(15)は、前記長手方向軸(2)に沿って調整可能かつシフト可能であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記流体通路(15)が前記長手方向軸(2)に沿って貫通孔を有することを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の装置を動作させる方法であって、少なくとも1つの体積流が、長手方向軸(2)に沿って並進および回転運動させられるように、処理されるべき流体媒体が、少なくとも1つの送達開口(6)を介して、ハウジング(3、4)の回転対称反応室の上側部分(18)へと少なくとも1つの体積流において誘導され、前記並進および回転運動は、前記流れ方向において前記反応室の下側部分(19)に対して向けられ、前記少なくとも1つの体積流は、回転流体渦を形成し、回転流体渦は流動技術の観点からは乱流境界層を形成し、結果、前記流体渦内に高い遠心力が生じ、前記流体渦は、設置状態において、下向きの並進および回転運動とは反対の上昇運動であるものにおいて、流体通路(15)において出口パイプ(10)の入口開口(11)へと方向転換され、前記少なくとも1つの流体渦の流動力学的処理の結果として、前記流体媒体中に見出される化学物質または微生物の変換ならびに/または機械的および物理的破壊および/またはラジカル化が起こることを特徴とする、方法。
- 前記流体通路(15)内の前記長手方向軸(2)に沿った貫通孔を通して、少なくとも1つの追加の流体媒体を前記出口パイプ(10)の前記入口開口(11)へと吸引することができ、前記流体媒体は、前記少なくとも1つの送達開口(6)に導入される前記流体媒体と同じまたは異なる追加の流体媒体であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
- 流体媒体のおよび流体媒体内での前処理、処理、滅菌、消毒、および/または化学反応の開始のための、請求項1から9のいずれか一項に記載の装置の使用。
- 請求項10または11に記載の方法を実施するために、以下の特徴、すなわち、
ハウジング(3、4)および出口パイプ(10)を有し、前記ハウジング(3、4)は、
流体接触側内壁によって、長手方向軸(2)に関して回転対称である、以後反応室(18、19)と呼ぶ流体搬送中空室を形成し、
前記反応室(18、19)は、
前記流体媒体の流れ方向に上側部分(18)と下側部分(19)とに分割されており、前記反応室の前記上側部分(18)は、
上面(20)および底面(21)を有し、
前記上面(20)および/または前記底面(21)は、前記長手方向軸(27)に対して80°〜115°の設定角度を有し、
前記上面から前記底面への移行領域(22)を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域(22)において、前記出口パイプ(10)の外壁を基準とする最大半径(9)を有し、
前記上面から前記底面への前記移行領域(22)は、前記反応室(18)の前記上側部分の外面に対して接線方向に配置された少なくとも1つの送達開口(6)を有し、流体入口領域(34)が前記流れ方向において前記送達開口に隣接しており、
前記反応室の前記下側部分(19)は、
前記底面(24)から湾曲した床領域(25)の下方境界への移行部から間隔z(30)をおいて前記流れ方向に延伸し、幾何学的に上昇する形状の流体通路(15)が前記流体媒体を前記出口パイプ(10)の入口開口(11)へと方向転換し、
前記出口パイプ(10)は長手方向軸において前記回転対称反応室(18、19)の前記長手方向軸(2)と一致し、前記出口パイプ(10)の前記入口開口(11)は、前記流れ方向において、前記湾曲した床領域(25)の前記下方境界(26)であるものから間隔a(29)をおいて配置されている、請求項1から9に記載の装置の使用。
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