RU152620U1

RU152620U1 - ULTRASONIC FLOWING REACTOR FOR CAVITATION TREATMENT OF HIGH VISCOUS LIQUIDS

Info

Publication number: RU152620U1
Application number: RU2014146060/05U
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Хмелёв; Роман Николаевич Голых; Андрей Викторович Шалунов; Сергей Сергеевич Хмелёв; Роман Сергеевич Доровских
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ"
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-06-10

Abstract

Ультразвуковой проточный реактор, состоящий из технологической камеры с устройствами ввода-вывода и источника ультразвукового воздействия, отличающийся тем, что технологическая камера выполнена из полых цилиндров, имеющих продольные пазы в диаметрально противоположных стенках, полые цилиндры размещены параллельно и соединены между собой каналами прямоугольного сечения, ширина которых соответствует длине полых цилиндров, высота не превосходит половины разницы между внутренним диаметром цилиндрической камеры и внешним диаметром излучателя источника ультразвукового воздействия, устройства ввода-вывода выполнены в виде каналов прямоугольного сечения с поперечными размерами, соответствующими размерам каналов, соединяющих между собой полые цилиндры, источник ультразвукового воздействия выполнен в виде последовательно размещенных и акустически связанных между собой пьезоэлектрических преобразователей, количество которых соответствует количеству полых цилиндров технологической камеры, промежуточных устройств, каждое из которых имеет фланцевый узел герметичного присоединения к торцу полого цилиндра технологической камеры, и размещенных соосно внутри каждого полого цилиндра излучателей, выполненных в виде стержня ступенчато-переменного диаметра с переходами между участками разного диаметра, причем максимальный диаметр стержня меньше внутреннего диаметра полого цилиндра, расстояние между переходами от максимального до минимального диаметра излучателя соответствует половине длины волны ультразвуковых колебаний в материале излучателя, на внутренней поверхности цилиндрических объемов тUltrasonic flow reactor, consisting of a technological chamber with input / output devices and an ultrasonic source, characterized in that the technological chamber is made of hollow cylinders having longitudinal grooves in diametrically opposite walls, hollow cylinders are placed in parallel and connected by rectangular channels, the width which corresponds to the length of the hollow cylinders, the height does not exceed half the difference between the inner diameter of the cylindrical chamber and the outer diameter of an ultrasonic source radiation source, input-output devices are made in the form of rectangular channels with transverse dimensions corresponding to the dimensions of the channels connecting the hollow cylinders, the ultrasonic source is made in the form of piezoelectric transducers arranged in series and acoustically interconnected, the number of which corresponds to the number of hollow cylinders of the process chamber, intermediate devices, each of which has a flange assembly attaching to the end face of the hollow cylinder of the process chamber, and emitters arranged coaxially inside each hollow cylinder, made in the form of a rod of stepwise variable diameter with transitions between sections of different diameters, the maximum diameter of the rod being less than the internal diameter of the hollow cylinder, the distance between the transitions from maximum to minimum the diameter of the emitter corresponds to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of the emitter, on the inner surface of the cylindrical volumes t

Description

Предлагаемое техническое решение - полезная модель относится к устройствам, предназначенным для интенсификации процессов химических технологий в жидких и жидкодисперсных средах с помощью ультразвуковых (УЗ) колебаний высокой интенсивности.The proposed technical solution is a utility model that relates to devices designed to intensify the processes of chemical technologies in liquid and liquid dispersed media using high-intensity ultrasonic (US) vibrations.

В связи с необходимостью увеличения скорости протекания ряда физико-химических процессов, получения однородных наполненных структур, повышения прочности получаемых композиционных материалов (после отверждения связующего) возникает потребность в разработке устройств, позволяющих эффективно перемешивать, диспергировать твердые частицы или капли эмульсии в несущей жидкой высоковязкой среде до микронных (1…10 мкм) или субмикронных размеров.Due to the need to increase the speed of a number of physicochemical processes, to obtain homogeneous filled structures, to increase the strength of the resulting composite materials (after curing the binder), there is a need to develop devices that can efficiently mix, disperse solid particles or droplets of an emulsion in a carrier liquid highly viscous medium to micron (1 ... 10 microns) or submicron sizes.

Для диспергирования частиц в жидкой высоковязкой технологической среде и их равномерного распределения по объему среды используются устройства, представляющие собой механические мешалки [1, 2], гидравлические аппараты [3, 4] и др. Все они характеризуются низкой производительностью, высокой энергоемкостью и невозможностью диспергирования частиц до размеров менее 100 мкм, а также неспособностью равномерного распределения частиц в жидкой высоковязкой среде.For dispersing particles in a high-viscosity liquid technological medium and their uniform distribution over the volume of the medium, devices are used, which are mechanical mixers [1, 2], hydraulic apparatuses [3, 4], etc. All of them are characterized by low productivity, high energy intensity and the inability to disperse particles to sizes less than 100 microns, as well as the inability to evenly distribute particles in a highly viscous liquid medium.

Неэффективность известных устройств обусловлена физическими принципами воздействия за счет механического перемешивающего воздействия и обуславливает необходимость реализации УЗ воздействия.The inefficiency of the known devices is due to the physical principles of the impact due to the mechanical mixing effect and necessitates the implementation of ultrasonic treatment.

Известны проточные реакторы [5-7] для кавитационной обработки высоковязких жидкостей, предназначенные для интенсификации физико-химических процессов в жидких и жидкодисперсных средах с помощью ультразвуковых колебаний высокой интенсивности, включающие генератор электрических колебаний ультразвуковой частоты (18…40 кГц) и источник ультразвукового воздействия в виде колебательной системы, осуществляющей преобразование электрических колебаний в механические ультразвуковые. Формируемые ультразвуковые колебания через рабочий инструмент вводятся в обрабатываемые технологические среды. Вблизи излучающей поверхности рабочего инструмента источника ультразвукового воздействия создается кавитационная зона, в которой обеспечивается эффективное перемешивание и диспергирование гетерогенных неоднородностей.Known flow reactors [5-7] for cavitation treatment of highly viscous liquids designed to intensify physicochemical processes in liquid and liquid dispersed media using high-intensity ultrasonic vibrations, including an ultrasonic frequency electric oscillator (18 ... 40 kHz) and an ultrasonic source in as an oscillatory system that converts electrical vibrations into mechanical ultrasonic. Formed ultrasonic vibrations through the working tool are introduced into the processed technological environment. A cavitation zone is created near the emitting surface of the working tool of the source of ultrasonic exposure, in which efficient mixing and dispersion of heterogeneous heterogeneities is ensured.

Поскольку кавитирующая среда характеризуется большим коэффициентом поглощения (более 20 дБ/м), на малом расстоянии (менее 5 см) от излучающей поверхности рабочего инструмента интенсивность УЗ колебаний падает до порогового значения и кавитация прекращается.Since the cavitating medium is characterized by a large absorption coefficient (more than 20 dB / m), at a small distance (less than 5 cm) from the radiating surface of the working tool, the intensity of ultrasonic vibrations drops to a threshold value and cavitation ceases.

Так как зона эффективного УЗ воздействия вблизи излучающей поверхности имеет ограниченный размер, применяются источники ультразвукового воздействия с увеличенной поверхностью излучения рабочего инструмента. На основе использования такого источника УЗ воздействия реализован ультразвуковой проточный реактор для обработки высоковязких жидкостей [8], наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому техническому решению и принятый за прототип.Since the zone of effective ultrasonic exposure near the emitting surface is of limited size, ultrasonic sources with an increased radiation surface of the working tool are used. Based on the use of such a source of ultrasonic treatment, an ultrasonic flow reactor for processing highly viscous liquids is implemented [8], which is closest in technical essence to the proposed technical solution and adopted as a prototype.

Ультразвуковой проточный реактор для кавитационной обработки высоковязких жидкостей, принятый за прототип, состоит из технологической камеры с устройствами ввода-вывода и источника ультразвукового воздействия.The ultrasonic flow reactor for cavitation treatment of highly viscous liquids, adopted as a prototype, consists of a process chamber with input-output devices and an ultrasonic source.

В принятом за прототип проточном реакторе рабочий инструмент источника УЗ воздействия размещен внутри цилиндрического технологического объема, через который реализуется проток обрабатываемой жидкости. Технологический объем прототипа содержит внутренние отражающие выступы на его стенках, которые могут иметь трапецеидальный, параболический или овальный профиль. Они обеспечивают усиление колебаний в формируемой стоячей волне.In the flow reactor adopted for the prototype, the working tool of the ultrasonic impact source is located inside the cylindrical technological volume through which the flow of the processed liquid is realized. The technological volume of the prototype contains internal reflective protrusions on its walls, which may have a trapezoidal, parabolic or oval profile. They provide amplification of oscillations in the generated standing wave.

Основное достоинство прототипа заключается в том, что излучение происходит радиально от рабочего инструмента в виде стержня и поэтому зоны кавитационного воздействия (эффективной обработки вязких жидкостей) распределены по всему объему практически равномерно (доля объема, занимаемого зоной развитой кавитации, составляет 40…50%).The main advantage of the prototype is that the radiation comes radially from the working tool in the form of a rod and therefore the cavitation zone (effective treatment of viscous fluids) is distributed almost uniformly throughout the volume (the fraction of the volume occupied by the developed cavitation zone is 40 ... 50%).

Вместе с тем, анализ функциональных возможностей прототипа позволил выявить следующие существенные недостатки:However, the analysis of the functionality of the prototype revealed the following significant disadvantages:

1. Недостаточный для реализации процессов в промышленных масштабах объем обрабатываемой жидкости из-за малых размеров (длина менее 5 см) кавитационных зон.1. Insufficient volume of the processed liquid for the implementation of processes on an industrial scale due to the small size (length less than 5 cm) of cavitation zones.

2. Большая металлоемкость конструкции из-за конструктивных особенностей и сплошности отражателей, которые занимают до 50% от объема обрабатываемой среды, единовременно находящейся в аппарате.2. The large metal consumption of the structure due to the design features and continuity of the reflectors, which occupy up to 50% of the volume of the processed medium, located at the same time in the apparatus.

3. Высокое гидравлическое сопротивление (более 2 кПа) при протекании жидкостей с вязкостью свыше 400 мПа-с через реактор, обусловленное тем, что отражатели перекрывают сечение потока.3. High hydraulic resistance (more than 2 kPa) when liquids with a viscosity of more than 400 MPa-s flow through the reactor, due to the fact that the reflectors overlap the flow cross section.

Все перечисленные недостатки обуславливают низкую производительность УЗ обработки высоковязких сред (не более 10 л/час).All these shortcomings cause low productivity of ultrasonic treatment of highly viscous media (not more than 10 l / h).

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков прототипа, а именно, на создание устройства, обеспечивающего увеличение доли объема зоны развитой кавитации без уменьшения полного объема обрабатываемой жидкости с одновременным снижением гидравлического сопротивления при ее протоке.The proposed technical solution is aimed at eliminating the disadvantages of the prototype, namely, to create a device that provides an increase in the volume fraction of the developed cavitation zone without reducing the total volume of the processed fluid while reducing hydraulic resistance during its flow.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известном ультразвуковом проточном реакторе для кавитационной обработки высоковязких жидкостей, состоящем из технологической камеры с устройствами ввода-вывода и источника ультразвукового воздействия, технологическая камера выполнена из нескольких полых цилиндров, имеющих продольные пазы в диаметрально противоположных стенках, полые цилиндры размещены параллельно и соединены между собой каналами прямоугольного сечения, ширина которых соответствует длине полых цилиндров, высота не превосходит половины разницы между внутренним диаметром цилиндрической камеры и внешним диаметром излучателя источника ультразвукового воздействия. Устройства ввода-вывода выполнены в виде каналов прямоугольного сечения с поперечными размерами, соответствующими размерам каналов, соединяющих между собой полые цилиндры. Источник ультразвукового воздействия выполнен в виде последовательно размещенных и акустически связанных между собой пьезоэлектрических преобразователей, количество которых соответствует количеству полых цилиндров технологической камеры, промежуточных устройств, каждое из которых имеет фланцевый узел герметичного присоединения к торцу полого цилиндра технологической камеры, и размещенных соосно внутри каждого полого цилиндра излучателей, выполненных в виде стержня ступенчато-переменного диаметра с переходами между участками разного диаметра. Причем максимальный диаметр стержня меньше внутреннего диаметра полого цилиндра, расстояние между переходами от максимального до минимального диаметра излучателя соответствует половине длины волны ультразвуковых колебаний в материале излучателя. На внутренней поверхности цилиндрических объемов технологической камеры, напротив переходов от максимального до минимального диаметра излучателей, установлены пластинчатые отражатели, имеющие форму усеченных конусов, направленных вершинами друг к другу и содержащие перфорации размером менее четверти длины волны УЗ колебаний в среде.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in the known ultrasonic flow reactor for cavitation treatment of highly viscous liquids, consisting of a process chamber with input / output devices and an ultrasonic source, the process chamber is made of several hollow cylinders having longitudinal grooves in diametrically opposite walls, hollow cylinders are placed in parallel and interconnected by channels of rectangular cross section, the width of which corresponds to the length of the hollow cylinders, the height does not exceed half the difference between the inner diameter of the cylindrical chamber and the outer diameter of the emitter of the source of ultrasonic exposure. I / O devices are made in the form of channels of rectangular cross section with transverse dimensions corresponding to the sizes of channels connecting hollow cylinders to each other. The source of ultrasonic action is made in the form of piezoelectric transducers arranged in series and acoustically interconnected, the number of which corresponds to the number of hollow cylinders of the process chamber, intermediate devices, each of which has a flange unit for tight connection to the end face of the hollow cylinder of the process chamber, and placed coaxially inside each hollow cylinder emitters made in the form of a rod of stepwise variable diameter with transitions between sections p znogo diameter. Moreover, the maximum diameter of the rod is less than the internal diameter of the hollow cylinder, the distance between the transitions from the maximum to the minimum diameter of the emitter corresponds to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of the emitter. On the inner surface of the cylindrical volumes of the technological chamber, opposite the transitions from the maximum to the minimum diameter of the emitters, plate reflectors are installed in the form of truncated cones directed with their vertices towards each other and containing perforations of less than a quarter wavelength of ultrasonic vibrations in the medium.

Сущность технического решения поясняются фиг. 1 и фиг. 2. На фиг. 1 схематично показана конструкция предлагаемого устройства, на фиг. 2. представлена схема распространения колебаний в объеме обрабатываемой жидкости, поясняющая влияние отражателей.The essence of the technical solution is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2. In FIG. 1 schematically shows the design of the proposed device, in FIG. 2. A diagram of the propagation of oscillations in the volume of the processed fluid is presented, explaining the effect of reflectors.

Представленный на фиг. 1 ультразвуковой проточный реактор для кавитационной обработки высоковязких жидкостей состоит из технологической камеры 1 с устройствами ввода-вывода 2 и 3. Технологическая камера 1 выполнена из полых цилиндров 4, имеющих продольные пазы 5 в диаметрально противоположных стенках. Полые цилиндры размещены параллельно и соединены между собой каналами 6 прямоугольного сечения, ширина которых соответствует длине полых цилиндров, высота не превосходит половины разницы между внутренним диаметром цилиндрической камеры и внешним диаметром излучателя 7 источника ультразвукового воздействия 8. Устройства ввода-вывода 2 и 3 выполнены в виде каналов прямоугольного сечения с поперечными размерами, соответствующими размерам каналов 6, соединяющих между собой полые цилиндры 4 технологической камеры 1.Presented in FIG. 1, an ultrasonic flow reactor for cavitation treatment of highly viscous liquids consists of a technological chamber 1 with input / output devices 2 and 3. The technological chamber 1 is made of hollow cylinders 4 having longitudinal grooves 5 in diametrically opposite walls. Hollow cylinders are placed in parallel and interconnected by channels 6 of rectangular cross section, the width of which corresponds to the length of the hollow cylinders, the height does not exceed half the difference between the inner diameter of the cylindrical chamber and the outer diameter of the emitter 7 of the ultrasonic source 8. The input-output devices 2 and 3 are made in the form channels of rectangular cross section with transverse dimensions corresponding to the sizes of channels 6 connecting hollow cylinders 4 of the process chamber 1.

Источник ультразвукового воздействия выполнен в виде последовательно размещенных и акустически связанных между собой пьезоэлектрических преобразователей 9, количество которых соответствует количеству полых цилиндров технологической камеры, промежуточных устройств 10, каждое из которых имеет фланцевый узел 11 герметичного присоединения к торцу полого цилиндра технологической камеры, и размещенных соосно внутри каждого полого цилиндра излучателей 7, выполненных в виде стержня ступенчато-переменного диаметра с радиальными переходами между участками разного диаметра. Плавные переходы позволяют создать необходимую площадь излучающей поверхности и снизить концентрацию механических напряжений в узлах переходов, чтобы предотвратить разрушение материала излучателя в ходе ультразвукового воздействия.The source of ultrasonic action is made in the form of sequentially placed and acoustically connected piezoelectric transducers 9, the number of which corresponds to the number of hollow cylinders of the process chamber, intermediate devices 10, each of which has a flange assembly 11 for tight connection to the end face of the hollow cylinder of the process chamber, and placed coaxially inside each hollow cylinder of emitters 7 made in the form of a rod of stepwise variable diameter with radial transitions between sections of different diameters. Smooth transitions allow you to create the necessary area of the radiating surface and reduce the concentration of mechanical stresses in the nodes of the transitions to prevent the destruction of the material of the emitter during ultrasonic exposure.

Максимальный диаметр стержня выбран меньше внутреннего диаметра полого цилиндра. Расстояние между переходами от максимального до минимального диаметра излучателя соответствует половине длины волны ультразвуковых колебаний в материале излучателя. Выбор такого расстояния между переходами необходим для обеспечения высокой амплитуды колебаний поверхности излучателей 7 (более 20 мкм) за счет резонансных явлений в материале рабочего инструмента излучателя.The maximum diameter of the rod is chosen smaller than the internal diameter of the hollow cylinder. The distance between the transitions from the maximum to the minimum diameter of the emitter corresponds to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of the emitter. The choice of such a distance between the transitions is necessary to ensure a high amplitude of oscillations of the surface of the emitters 7 (more than 20 μm) due to resonance phenomena in the material of the working tool of the emitter.

На внутренней поверхности цилиндрических объемов технологической камеры, напротив переходов от максимального до минимального диаметра излучателей, установлены пластинчатые отражатели 12, имеющие форму усеченных конусов, попарно направленных вершинами друг к другу. Угол образующей отражателей составляет 1/4 от угла образующей радиальных переходов. Такое значение угла образующей отражателей обеспечивает формирование продольных стоячих волн вблизи стенки полого цилиндра 4, что поясняется фиг.2.On the inner surface of the cylindrical volumes of the technological chamber, opposite the transitions from the maximum to the minimum diameter of the emitters, plate-shaped reflectors 12 are installed, having the shape of truncated cones, pairwise directed with their vertices towards each other. The angle of the generatrix of the reflectors is 1/4 of the angle of the generatrix of the radial transitions. This value of the angle of the generatrix of the reflectors provides the formation of longitudinal standing waves near the wall of the hollow cylinder 4, which is illustrated in figure 2.

В отражателях 12 выполнены перфорации 13, имеющие размер, не превышающий четверти длины волны УЗ колебаний в среде. Наличие перфораций в отражателях снижает гидравлическое сопротивление потоку жидкости и обеспечивает дополнительное перемешивание жидкости в полостях цилиндров 4 для увеличения однородности УЗ обработки.Perforations 13 are made in the reflectors 12, having a size not exceeding a quarter of the wavelength of ultrasonic vibrations in the medium. The presence of perforations in the reflectors reduces the hydraulic resistance to the fluid flow and provides additional mixing of the fluid in the cavities of the cylinders 4 to increase the uniformity of ultrasonic treatment.

Поскольку ширина прямоугольного сечения устройств ввода-вывода 2 и 3 и каналов 4, соединяющих полые цилиндры между собой, соответствует длине полых цилиндров, то гидравлическое сопротивление в предлагаемом устройстве не превышает 200 Па, что более чем в 10 раз ниже, чем в прототипе. При этом, пластинчатые отражатели практически не оказывают влияния на гидравлическое сопротивление, поскольку устройства ввода-вывода 2, 3 и каналы 6 сопряжены с пазами 5 в боковых стенках.Since the width of the rectangular section of the input-output devices 2 and 3 and the channels 4 connecting the hollow cylinders to each other corresponds to the length of the hollow cylinders, the hydraulic resistance in the proposed device does not exceed 200 Pa, which is more than 10 times lower than in the prototype. At the same time, plate-like reflectors have practically no effect on hydraulic resistance, since input-output devices 2, 3 and channels 6 are interfaced with grooves 5 in the side walls.

Ультразвуковой проточный реактор для кавитационной обработки высоковязких жидкостей работает следующим образом.Ultrasonic flow reactor for cavitation treatment of highly viscous liquids works as follows.

Необработанная жидкая технологическая среда (сырье) подводится через устройство ввода 2. Устройство ввода 2 и каналы 6, соединяющие между собой полые цилиндры 4, формируют поступательное движение среды в технологической камере 1 вдоль линий тока 14. Двигаясь вдоль линий тока, частицы жидкой среды последовательно проходят через каждый полый цилиндр 4 в составе технологической камеры 1, подвергаясь УЗ воздействию, и достигают устройства вывода 3. Устройство вывода обеспечивает забор обработанной жидкости из проточного реактора, например, с помощью поршневого насоса.The raw liquid technological medium (raw material) is supplied through the input device 2. The input device 2 and the channels 6 connecting the hollow cylinders 4 form the translational motion of the medium in the technological chamber 1 along the stream lines 14. Moving along the stream lines, the particles of the liquid medium pass sequentially through each hollow cylinder 4 in the composition of the technological chamber 1, undergoing ultrasonic treatment, and reach the output device 3. The output device provides the intake of the treated liquid from the flow reactor, for example, with by the piston pump.

Схема распространения колебаний поясняется фиг. 2.The oscillation propagation pattern is illustrated in FIG. 2.

УЗ колебания, создаваемые поверхностями переходов излучателя 7, распространяются внутри цилиндрического объема 4 в обрабатываемой среде, достигают поверхностей пластинчатых отражателей 12, имеющих форму усеченных конусов, попарно направленных вершинами друг к другу, и отражаются от них, изменяя направление распространения. Угол образующей отражателей α, обозначенный на фиг. 2, составляет 1/4 от угла образующей переходов β. Такое значение угла образующей отражателей обеспечивает формирование продольных стоячих волн вблизи стенки полого цилиндра 4 и формирование зон эффективной кавитационной обработки жидкости.Ultrasonic vibrations created by the transition surfaces of the emitter 7 propagate inside the cylindrical volume 4 in the medium being processed, reach the surfaces of plate reflectors 12 having the shape of truncated cones, paired with their vertices facing each other, and are reflected from them, changing the direction of propagation. The angle of the reflector generatrix α indicated in FIG. 2, is 1/4 of the angle of the generatrix of the transitions β. This value of the angle of the generatrix of the reflectors provides the formation of longitudinal standing waves near the wall of the hollow cylinder 4 and the formation of zones of effective cavitation processing of the liquid.

За счет сложения ультразвуковых колебаний в стоячих волнах их интенсивность вблизи стенки полого цилиндра достигает не менее 80% от интенсивности колебаний вблизи излучателя.Due to the addition of ultrasonic vibrations in standing waves, their intensity near the wall of the hollow cylinder reaches at least 80% of the intensity of vibrations near the emitter.

Проведенные расчеты и экспериментальные исследования позволили установить, что наличие пластинчатых отражателей, обеспечивающих формирование стоячих волн, приводит к увеличению объема зоны развитой кавитации более чем в 2,5 раза в сравнении с прототипом.The calculations and experimental studies have established that the presence of plate reflectors that provide the formation of standing waves leads to an increase in the volume of the developed cavitation zone by more than 2.5 times in comparison with the prototype.

Для определения эффективности созданного устройства и установления его функциональных возможностей были проведены экспериментальные исследования по ультразвуковому диспергированию суспензий волластонита в эпоксидной смоле ЭД-20. В результате сравнительных испытаний с прототипом было установлено уменьшение среднего размера получаемых частиц с 58 до 42 мкм.To determine the effectiveness of the created device and establish its functional capabilities, experimental studies were carried out on ultrasonic dispersion of suspensions of wollastonite in epoxy resin ED-20. As a result of comparative tests with the prototype, a decrease in the average particle size from 58 to 42 microns was found.

Достигнутый при использовании предложенного технического решения меньший диаметр дисперсных частиц в среде позволил увеличить на 36% прочность композиционного материала, получаемого при использовании обработанной жидкодисперсной среды в качестве связующего.Achieved using the proposed technical solution, the smaller diameter of the dispersed particles in the medium made it possible to increase the strength of the composite material obtained by using the treated liquid dispersed medium as a binder by 36%.

Предложенное устройство было разработано и испытано в производственных условиях предприятия ООО «Центр ультразвуковых технологий АлтГТУ» и готовится для промышленного применения.The proposed device was developed and tested in the production environment of the enterprise LLC Center for Ultrasonic Technologies AltGTU and is being prepared for industrial use.

Список литературы, использованной при составлении заявкиList of literature used in the preparation of the application

1. Реактор с мешалкой и способ осуществления полимеризации с использованием такого реактора [Текст]: пат.2492921 РФ МПК B01J 4/00 / Карлофф Р., Хайд Й., Пиккенэккер О. (DE), патентообладатель: Эвоник Рем Гмбх (DE), заявка 2010139556/05 от 28.11.2008, опубл. 20.09.2013.1. A stirred reactor and a method of polymerization using such a reactor [Text]: Patent 24492921 RF IPC B01J 4/00 / Karloff R., Hyde J., Pickenecker O. (DE), Patentee: Evonik Rem GmbH (DE) Application 2010139556/05 of 11.28.2008, publ. 09/20/2013.

2. Мешалка для емкостей с малой горловиной [Текст]: пат.2524602 РФ МПК B01F 7/18, B01F 7/24 / Сидоров В.Н., Ширина Н.Ю., Козлов М.В. (РФ), патентообладатель: ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет» (RU), заявка 2013109334/05 от 01.03.2013, опубл. 27.07.2014.2. Stirrer for containers with a small neck [Text]: Pat. 2524602 RF IPC B01F 7/18, B01F 7/24 / Sidorov VN, Shirina N.Yu., Kozlov MV (RF), patent holder: FSBEI HPE "Yaroslavl State Technical University" (RU), application 2013109334/05 of 03/01/2013, publ. 07/27/2014.

3. Роторно-пульсационный аппарат для получения преимущественно систем «жидкость-жидкость» [Текст]: пат.2299091 РФ МПК B01F 3/08, B01F 7/28 / Сакович Г.В., Василишин М.С., Кухленко А.А., Сысолятин СВ., Карпов А.Г. (РФ), патентообладатель: Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (РФ), заявка 2005135595/15 от 16.11.2005, опубл. 20.05.2007.3. Rotary-pulsation apparatus for producing mainly liquid-liquid systems [Text]: Patent 2299091 RF IPC B01F 3/08, B01F 7/28 / Sakovich G.V., Vasilishin M.S., Kukhlenko A.A. ., Sysolyatin SV., Karpov A.G. (RF), patent holder: Institute of Problems of Chemical and Energy Technologies SB RAS (RF), application 2005135595/15 of 11.16.2005, publ. 05/20/2007.

4. Диспергатор для обработки жидких сред [Текст]: пат.134443 РФ МПК B01F 5/00 / Раткевич И.К. (РФ), Гордеев А.Э. (РФ), Корнеев А.В. (РФ), Саттлер М. (CZ), Кормилицын В.И. (РФ), Сухарев В.Л. (РФ), патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «ФАКТОР» (РФ), заявка 2013107490/05 от 21.02.2013, опубл. 20.11.2013.4. Dispersant for processing liquid media [Text]: Pat. 134443 RF IPC B01F 5/00 / Ratkevich I.K. (RF), A. Gordeev (RF), A. Korneev (RF), Sattler M. (CZ), Kormilitsyn V.I. (RF), Sukharev V.L. (RF), patent holder: FACTOR Limited Liability Company (RF), application 2013107490/05 of 02.21.2013, publ. 11/20/2013.

5. Проточный ультразвуковой кавитационый реактор [Текст]: пат.2446874 РФ МПК B01J 19/10 / Молоствов В.Н. (РФ), патентообладатель: Молоствов Виталий Николаевич (РФ), заявка 2010123394/05 от 08.06.2010, опубл. 10.04.2012.5. Flowing ultrasonic cavitation reactor [Text]: Pat. 24446874 RF IPC B01J 19/10 / Molostvov V.N. (RF), patent holder: Molostvov Vitaliy Nikolaevich (RF), application 2010123394/05 of 06/08/2010, publ. 04/10/2012.

6. Хмелев, В.Н. Повышение эффективности ультразвуковой кавитационной обработки вязких и дисперсных сред / В.Н. Хмелев, Р.Н. Голых, С.С. Хмелев, Р.В. Барсуков, А.В. Шалунов; ООО «Центр ультразвуковых технологий». - Бийск, 2011. - 102 с. - Библиогр.: 23 назв. - Рус. Деп. в ВИНИТИ 25.02.2011 №86-В2011.6. Khmelev, V.N. Improving the efficiency of ultrasonic cavitation treatment of viscous and dispersed media / V.N. Khmelev, R.N. Naked, S.S. Khmelev, R.V. Barsukov, A.V. Shalunov; LLC Center for Ultrasonic Technologies. - Biysk, 2011 .-- 102 s. - Bibliography: 23 titles. - Rus. Dep. at VINITI February 25, 2011 No. 86-V2011.

7. Ультразвуковой кавитационный реактор для обработки и обеззараживания воды: пат. 130601 МПК B02F 1/36 / Кремнев Д.А., Кожевников Ю.А., Малышев В.В., Чижиков А.Г., Сербина Е.В., Орлова Т.В., Пашкина В.И., Козырев Е.Н., Росс М.Ю., Козырева О.Н., Терентьева Н.Н., Чирков В.Г. (РФ), патентообладатель: ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ (РФ), заявка 2013108366/05 от 26.02.2013, опубл. 27.07.2013.7. Ultrasonic cavitation reactor for the treatment and disinfection of water: US Pat. 130601 IPC B02F 1/36 / Kremnev D.A., Kozhevnikov Yu.A., Malyshev V.V., Chizhikov A.G., Serbina E.V., Orlova T.V., Pashkina V.I., Kozyrev E.N., Ross M.Yu., Kozyreva O.N., Terentyeva N.N., Chirkov V.G. (RF), patent holder: GNU VIESKH RUSSELL ECONOMY (RF), application 2013108366/05 of 02.26.2013, publ. 07/27/2013.

8. Ультразвуковой проточный реактор [Текст]: пат.2403085 РФ МПК B01J 19/10 / Борисов Ю.А., Леонов Г.В., Хмелев В.Н., Абраменко Д.С., Хмелев С.С., Шалунов А.В. (РФ), патентообладатель: ГОУ ВПО «АлтГТУ им. И.И. Ползунова» (РФ), заявка 2009115487/05 от 23.04.2009, опубл. 10.11.2010. - прототип.8. Ultrasonic flow reactor [Text]: Patent 2404085 RF IPC B01J 19/10 / Borisov Yu.A., Leonov GV, Khmelev VN, Abramenko DS, Khmelev SS, Shalunov A.V. (RF), patent holder: GOU VPO AltGTU im. I.I. Polzunova "(RF), application 2009115487/05 of 04/23/2009, publ. 11/10/2010. - prototype.

Claims

Ultrasonic flow reactor, consisting of a technological chamber with input / output devices and an ultrasonic source, characterized in that the technological chamber is made of hollow cylinders having longitudinal grooves in diametrically opposite walls, hollow cylinders are placed in parallel and connected by rectangular channels, the width which corresponds to the length of the hollow cylinders, the height does not exceed half the difference between the inner diameter of the cylindrical chamber and the outer diameter of an ultrasonic source radiation source, input-output devices are made in the form of rectangular channels with transverse dimensions corresponding to the dimensions of the channels connecting the hollow cylinders, the ultrasonic source is made in the form of piezoelectric transducers arranged in series and acoustically interconnected, the number of which corresponds to the number of hollow cylinders of the process chamber, intermediate devices, each of which has a flange assembly attaching to the end face of the hollow cylinder of the process chamber, and emitters arranged coaxially inside each hollow cylinder, made in the form of a rod of stepwise variable diameter with transitions between sections of different diameters, the maximum diameter of the rod being less than the internal diameter of the hollow cylinder, the distance between the transitions from maximum to minimum the diameter of the emitter corresponds to half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of the emitter, on the inner surface of the cylindrical volumes t technological chamber, opposite transitions from maximum to minimum diameter of emitters,

lamellar reflectors are installed, having the shape of truncated cones directed vertices towards each other, and containing perforations of less than a quarter wavelength of ultrasonic vibrations in the medium.