RU114133U1 - Кавитирующее устройство - Google Patents
Кавитирующее устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU114133U1 RU114133U1 RU2011116759/06U RU2011116759U RU114133U1 RU 114133 U1 RU114133 U1 RU 114133U1 RU 2011116759/06 U RU2011116759/06 U RU 2011116759/06U RU 2011116759 U RU2011116759 U RU 2011116759U RU 114133 U1 RU114133 U1 RU 114133U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavitator
- channels
- pipe
- outlet
- equal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
1. Кавитирующее устройство, включающее входной и выходной патрубки, кавитатор с каналами, расположенными по концентрической окружности, соединительные фланцы, отличающееся тем, что в выходном патрубке дополнительно смонтированы отбойник и тормоз, последовательно соединенные между собой и с кавитатором, причем выходной патрубок выполнен двухколенным в виде сужающегося конуса, переходящего в цилиндр с площадью поперечного сечения, равной суммарной площади сечения каналов, выполненных в кавитаторе, при этом отбойник установлен по оси выходного патрубка с длиной, равной длине конической части патрубка, а тормоз смонтирован в цилиндрической части выходного патрубка. ! 2. Кавитирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы в кавитаторе выполнены по касательным к концентрической окружности с углом наклона α к продольной оси кавитатора, равным отношению . ! 3. Кавитирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что соотношение наружного диаметра отбойника dотб и внутреннего диаметра dц цилиндрического патрубка выдержано в пределах 0,3…0,5.
Description
Полезная модель относится к области кавитационной техники, в частности, к устройствам для нагрева жидкостей посредством кавитационного эффекта и может быть использована для повышения эффективности нагрева жидкостей в гидродинамических кавитационных термогенераторах, водонагревателях, теплогенерирующих устройствах и других тепловых приборах.
Кавитационный эффект заключается в том, что в жидкости образуются полости (каверны, пузырьки), заполненные парами жидкости, которые получаются в результате местного уменьшения давления жидкости ниже критического значения, равного давлению насыщающих паров жидкости при данной температуре. При увеличении давления жидкости пузырьки «схлопываются» с выделением тепла.
Известен гидродинамический кавитационный реактор по авторскому свидетельству СССР №1287934 [1], содержащий трубопровод в виде трубы Вентури, сотовый выпрямитель и кавитаторы, установленные в проточной камере трубы Вентури. Кавитаторы установлены на осевом стержне в три ряда и представляют собой диски или конусы, служащие для турбулизации потока жидкости и образования каверн на задней их стороне. При «схлопывании» каверн в их объеме повышаются давление и температура, образуется ударная волна, которая воздействует на свойства обрабатываемой жидкости.
Известное устройство имеет следующие недостатки:
- кавитаторы, установленные в проточной камере, очень незначительно влияют на понижение давления жидкости из-за их малой площади, в результате чего образование кавитационных каверн будет затруднено;
- кавитаторы почти не влияют на увеличение скорости жидкости и, стало быть, на уменьшение давления в жидкости;
- интенсивность нагрева жидкости и КПД устройства в результате будут незначительными.
Известно устройство для нагрева жидкости по патенту РФ №2162571 [2], в котором для повышения температуры нагрева жидкости дополнительно используется вставка, выполненная в виде перфорированной перегородки, установленной в инжекционном патрубке. Перфорированная перегородка установлена на расстоянии 20…150 мм от выходного отверстия инжекционного патрубка. Каналы в перегородке равномерно распределены по поверхности перегородки, диаметр каналов составляет 0,5…5 мм. При прохождении жидкости через каналы перегородки в жидкости образуются тороидальные каверны (кавитационные пузырьки), пульсирующие на выходе струй по их периферии. В кавернах с большой частотой происходят электрические разряды, энергия которых при «схлопывании» каверн переходит в тепловую, за счет чего происходит генерирование тепла в жидкости.
Недостатками известного устройства являются:
- низкая интенсивность кавитации жидкости, так как кавитационные зоны образуются только на выходе из каналов перегородки;
- отсутствие кавитации жидкости во всем ее объеме;
- незначительный КПД устройства и низкая температура нагрева жидкости. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является гидродинамический кавитационный реактор по авторскому свидетельству СССР №1283272 [3]. Устройство, взятое за прототип, состоит из входного и выходного патрубков и кавитатора, установленного в соединительных фланцах. В кавитаторе по концентрической окружности (в один или два ряда) выполнены каналы, расширяющиеся к выходу жидкости. На стороне входа жидкости в кавитаторе установлен отражательный конус, сужающий живое сечение входного патрубка. На выходе из каналов образуются кавитационные зоны с пузырьками. Поступая в выходной патрубок, где давление жидкости возрастает, пузырьки «схлопываются» с выделением тепла.
Недостатками известного устройства являются:
- низкая активность кавитационного процесса и малый объем кавитационных зон;
- незначительное выделение тепла, следствием чего является низкая температура нагрева жидкости и малый КПД устройства.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение интенсивности кавитационного процесса, увеличение теплопроизводительности и термического КПД кавитирующего устройства.
Задача решена тем, что в кавитирующем устройстве, включающем входной и выходной патрубки, кавитатор с каналами, расположенными по концентрической окружности; соединительные фланцы, в выходном патрубке дополнительно смонтированы отбойник и тормоз, последовательно соединенные между собой и с кавитатором, причем выходной патрубок выполнен двухколенным в виде сужающегося конуса, переходящего в цилиндр с площадью поперечного сечения, равной суммарной площади сечения каналов, выполненных в кавитаторе, при этом отбойник установлен по оси выходного патрубка с длиной, равной длине конической части патрубка L, а тормоз смонтирован в цилиндрической части выходного патрубка. Каналы в кавитаторе выполнены по касательным к концентрической окружности с углом наклона α к продольной оси кавитатора равным отношению .
Соотношение наружного диаметра отбойника и внутреннего диаметра цилиндрического патрубка выдержано в пределах 0,3…0,5.
Полезная модель иллюстрируется чертежами. На фигуре 1 изображено предлагаемое кавитирующее устройство в продольном разрезе. На фигуре 2 изображен кавитатор на виде слева (вид А) и дан разрез В-В через один из каналов кавитатора. На фигуре 3 дан вид справа (вид Б) на тормоз и отбойник.
Предлагаемое кавитирующее устройство представляет собой трубчатую конструкцию, состоящую из входного патрубка 1, двухколенного выходного патрубка, имеющего конический патрубок 2 и цилиндрический патрубок 3. Входной патрубок 1 и выходной конический патрубок 2 соединены между собой посредством фланцев 4. Концы патрубков 1 и 3 также снабжены фланцами для монтажа устройства в трубопроводной системе.
Между фланцами 4 смонтирован кавитатор 5, представляющий собой диск с каналами 6 для прохода жидкости из патрубка 1 в патрубки 2 и 3. К кавитатору 5 одним концом прикреплен отбойник 7, представляющий собой полый или цельный стержень. К другому концу отбойника прикреплен тормоз 8, представляющий собой несколько пластин, скрепленных между собой в виде продольного оперения.
Отбойник 7 смонтирован по оси конического патрубка 2, а тормоз - по оси цилиндрического патрубка 3. Длина отбойника равна длине конического патрубка 2.
Каналы 6 в кавитаторе выполнены по концентрической окружности и равномерно распределены по длине этой окружности. Оси каналов расположены по касательной к концентрической окружности и наклонены к продольной оси кавитатора под углом α равным отношению .
Наружный диаметр dотб отбойника 7 выполнен равным 0,3…0,5 от внутреннего диаметра dц цилиндрического патрубка 3. Площадь сечения цилиндрического патрубка 3 принята равной суммарной площади сечения каналов 6, выполненных в кавитаторе 5.
Предлагаемое кавитирующее устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается во входной патрубок 1, откуда через каналы 6 поступает в выходной конический патрубок 2. На выходе из каналов 6 скорость струй жидкости возрастает в 3-5 раз по сравнению со скоростью потока во входном патрубке. Давление жидкости в соответствии с законом Бернулли уменьшается во столько же раз, во сколько раз увеличивается скорость потока. По границам струй возникают кавитационные зоны, в которых происходит интенсивное образование кавитационных каверн. Так как каналы 6 расположены по касательным к концентрической окружности, струи жидкости на выходе из каналов образуют вращающийся поток жидкости, при этом турбулентность потока возрастает. Возрастает также скорость потока в целом, что приводит к дополнительному образованию кавитационных каверн.
При движении потока в коническом выходном патрубке благодаря наличию отбойника 7 и конической форме патрубка 2 «живое» сечение патрубка уменьшается по мере продвижения жидкости. Это обстоятельство обусловливает дополнительное увеличение скорости потока жидкости к концу патрубка 2, что приводит к интенсификации образования каверн в жидкости, причем по всему ее объему. Наличие отбойника препятствует образованию противотока течения и способствует перекрытию малоактивной разреженной зоны по оси устройства, которая не участвует в кавитационном процессе.
В цилиндрическом патрубке 3 благодаря наличию тормоза 8 турбулентный поток жидкости преобразуется в ламинарный поток, скорость потока резко падает, давление жидкости возрастает, что приводит к активному «схлопыванию» каверн, что сопровождается интенсивным тепловыделением. Образовавшееся при этом тепло расходуется на нагрев жидкости.
Повышению интенсивности кавитационного процесса способствует также то, что угол наклона α каналов к продольной оси кавитатора составляет . Указанный угол является оптимальным, так как обеспечивает эффективное закручивание потока с минимальным соударением струй с корпусом конического патрубка и, соответственно, с наименьшими потерями кинетической энергии потока жидкости. Так как длина отбойника равна длине конического патрубка, то наращивание скорости потока жидкости происходит на всей длине патрубка, причем процесс увеличения скорости идет с постоянным ускорением, что способствует повышению интенсивности кавитационного процесса по всей длине патрубка. Равенство площади сечения цилиндрического патрубка 3 и суммарной площади сечения каналов способствует образованию «подпора» в коническом и цилиндрическом патрубках и увеличивает время нахождения жидкости в кавитационных зонах, что, в свою очередь, способствует процессу теплопередачи от каверн к жидкости.
Соотношение наружного диаметра отбойника и внутреннего диаметра цилиндрического патрубка, равное 0,3…0,5, является оптимальным, так как это позволяет создать в коническом патрубке кольцевое пространство, в котором развивается максимальная скорость потока, соответственно, пониженное давление жидкости и, в конечном итоге, наилучшие условия для развития кавитационного процесса без дополнительного увеличения давления нагнетаемой жидкости.
Таким образом, предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом позволяет обеспечить повышение интенсивности кавитационного процесса, увеличение теплопроизводительности и термического КПД устройства.
Предлагаемая полезная модель кавитирующего устройства может быть использована в гидродинамических термогенераторах как вставка для дополнительного нагрева жидкостей, а также для обработки различных жидких технологических смесей.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1287934. Кл. B01J 19/24. Гидродинамический кавитационный реактор / Ивченко В.М., Есиков С.А.; опубл. 7.02.1985, БИ №5.
2. Патент РФ №2162571. Кл. F24D 3/02, F24H 4/02. Устройство для нагрева жидкости / Потапов Ю.С. и др.; опубл. 27.01.2001.
3. Авторское свидетельство СССР №1283272. Кл. D21В 1/36. Гидродинамический кавитационный реактор / Солоницын Р.А. и др.; опубл. 15.01.1987, БИ №2.
Перечень позиций к заявке
«Кавитирующее устройство»
1 - входной патрубок
2 - выходной конический патрубок
3 - выходной цилиндрический патрубок
4 - соединительные фланцы
5 - кавитатор
6 - каналы
7 - отбойник
8 - тормоз
Claims (3)
1. Кавитирующее устройство, включающее входной и выходной патрубки, кавитатор с каналами, расположенными по концентрической окружности, соединительные фланцы, отличающееся тем, что в выходном патрубке дополнительно смонтированы отбойник и тормоз, последовательно соединенные между собой и с кавитатором, причем выходной патрубок выполнен двухколенным в виде сужающегося конуса, переходящего в цилиндр с площадью поперечного сечения, равной суммарной площади сечения каналов, выполненных в кавитаторе, при этом отбойник установлен по оси выходного патрубка с длиной, равной длине конической части патрубка, а тормоз смонтирован в цилиндрической части выходного патрубка.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116759/06U RU114133U1 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Кавитирующее устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116759/06U RU114133U1 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Кавитирующее устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU114133U1 true RU114133U1 (ru) | 2012-03-10 |
Family
ID=46029427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116759/06U RU114133U1 (ru) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Кавитирующее устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU114133U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198183U1 (ru) * | 2020-01-27 | 2020-06-23 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК НЕФТЕХИМАЛЬЯНС" | Реактор комплексного кавитационного и волнового воздействия |
-
2011
- 2011-04-27 RU RU2011116759/06U patent/RU114133U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198183U1 (ru) * | 2020-01-27 | 2020-06-23 | Общество с ограниченной ответственностью "НПК НЕФТЕХИМАЛЬЯНС" | Реактор комплексного кавитационного и волнового воздействия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106517412B (zh) | 一种强剪切式中心射流空化发生器 | |
RU2568480C2 (ru) | Устройство для спрямления потока в закрытых трубопроводах | |
CN104828884B (zh) | 一种可形成大范围空化的多层嵌套式空化器 | |
RU2526550C2 (ru) | Теплогенерирующий струйный аппарат | |
US9932246B2 (en) | Pulse cavitation processor and method of using same | |
WO2007040423A1 (fr) | Procede de production d'energie par mouvements rotatifs et en va-et-vient et dispositif de transformation et d'extraction d'energie dans des milieux liquides | |
CN203935832U (zh) | 带导流翅片的旋涡流空化器 | |
RU114133U1 (ru) | Кавитирующее устройство | |
CN104591315A (zh) | 一种新型水力空化器 | |
CN106669584A (zh) | 一种强剪切式环形射流空化发生器 | |
RU2516638C1 (ru) | Кавитатор | |
RU1773469C (ru) | Роторный аппарат | |
RU2581630C1 (ru) | Вихревой струйный аппарат для дегазации жидкостей | |
EP1808651A2 (en) | Cavitation thermogenerator and method for heat generation by the caviation thermogenerator | |
RU174490U1 (ru) | Кавитатор | |
RU169527U1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
RU134076U1 (ru) | Устройство для тепломассоэнергообмена | |
RU171985U1 (ru) | Поточный струйный смеситель | |
RU2282115C1 (ru) | Теплогенератор гидравлический | |
RU2543866C1 (ru) | Устройство для очистки и утилизации отходящих дымовых газов | |
CN209778442U (zh) | 一种涡流反应布水装置 | |
RU2231004C1 (ru) | Роторный кавитационный насос-теплогенератор | |
RU159236U1 (ru) | Струйный гидравлический смеситель | |
RU162344U1 (ru) | Устройство подготовки потока | |
RU2618883C1 (ru) | Гидродинамический смеситель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130428 |