RU2177824C1 - Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment - Google Patents

Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment Download PDF

Info

Publication number
RU2177824C1
RU2177824C1 RU2001108440/12A RU2001108440A RU2177824C1 RU 2177824 C1 RU2177824 C1 RU 2177824C1 RU 2001108440/12 A RU2001108440/12 A RU 2001108440/12A RU 2001108440 A RU2001108440 A RU 2001108440A RU 2177824 C1 RU2177824 C1 RU 2177824C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
nozzle
zone
plate
section
Prior art date
Application number
RU2001108440/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.П. Наборщиков
Original Assignee
Наборщиков Иван Петрович
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 Наборщиков Иван Петрович filed Critical Наборщиков Иван Петрович
Priority to RU2001108440/12A priority Critical patent/RU2177824C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2177824C1 publication Critical patent/RU2177824C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: dispersion, emulsifying and other kinds of fluid media treatment. SUBSTANCE: method includes formation of flow of fluid medium in the form of N flat jets, each changed three times in shape and area of cross-sections; introduction of formed flat jets with excited hydrodynamic pulsations into zone of treatment in which N flexible obstacles are cantilevered to provide for collision of each jet with free end of respective obstacles, with subsequent formation in each point of fluid medium of parametric resonance vibrations acting on medium ingredients; simultaneous increase of amplitude of vibration of each flexible obstacle under conditions of resonance to extend cavitation zone through entire treatment zone and withdrawal of treated fluid medium from treatment zone. Device for method embodiment has a body with inlet hole, diaphragm with N inlet nozzles, package of flexible parallel plates in number corresponding to that of nozzles. Each nozzle consists of three parts: conically convergent, cylindrical and slotted ones. Each obstacle plate free end has frontal edge formed by two-sided bevels and located with eccentrically with respect to nozzle axis. EFFECT: higher efficiency of generation of vibrations of fluid media, extended cavitation zone, higher productivity of device, and stable in time dispersions, suspensions, and other fluid media suitable for prolonged storage without impairing the properties attained in treatment. 11 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области диспергирования, эмульгирования и иных обработок текучей среды, а точнее заявляемое изобретение касается способа обработки неоднородной текучей среды и устройства для осуществления этого способа. The invention relates to the field of dispersion, emulsification and other fluid treatments, and more specifically, the claimed invention relates to a method for processing a heterogeneous fluid and a device for implementing this method.

Изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, пищевой и других областях промышленности с целью получения любых видов дисперсных систем, суспензий твердых и волокнистых веществ, эмульсий, коллоидных и истинных растворов, насыщения жидкостей газами, причем особенно эффективно при получении дисперсий труднорастворимых, плохо совмещающихся и слипающихся веществ. The invention can be used in the chemical, petrochemical, pulp and paper, food and other industries with the aim of obtaining any kind of dispersed systems, suspensions of solid and fibrous substances, emulsions, colloidal and true solutions, saturation of liquids with gases, and is especially effective in obtaining dispersions of sparingly soluble poorly combining and sticking together substances.

Известны способ генерирования колебаний давления в жидкой среде, заключающийся в подаче жидкости под давлением и закручивании ее с образованием вихря, и гидродинамический генератор колебаний для осуществления названного способа, содержащий проточную вихревую камеру с продольным каналом подвода управляющего потока - патент США 3768520, кл. F 15 C 1/16. Возбуждение колебаний происходит за счет взаимодействия осевого потока нагнетаемой жидкости с управляющим вихревым потоком, который формируют и усиливают с помощью другого источника жидкости. A known method of generating pressure fluctuations in a liquid medium, which consists in supplying liquid under pressure and twisting it with the formation of a vortex, and a hydrodynamic oscillator for implementing the above method, containing a flowing vortex chamber with a longitudinal channel for supplying a control flow - US patent 3768520, cl. F 15 C 1/16. The excitation of oscillations occurs due to the interaction of the axial flow of the injected fluid with the control vortex flow, which is formed and amplified using another source of fluid.

Недостатками этих способа и устройства являются необходимость в двух источниках расхода жидкости и применение специальных средств формирования управляющего потока, что ограничивает область применения генератора. The disadvantages of this method and device are the need for two sources of fluid flow and the use of special means of forming a control flow, which limits the scope of the generator.

Известен способ, описанный в книге Кардашева Г. А. , Михайлова П. Е. Тепломассообменные акустические процессы и аппаратура, Москва, 1973 г. , с. 110, согласно которого текучую среду, подлежащую обработке, направляют под действием избыточного давления в зону обработки, при этом формируют поток обрабатываемой среды в виде струи путем уменьшения его поперечного сечения и вводят под действием избыточного давления сформированную струю в зону обработки, содержащую упругую консольно закрепленную пластину. Возбуждают в среде гармонические акустические колебания и увеличивают амплитуду этих колебаний в условиях резонанса с колебаниями упругой пластины. Поток среды формируют путем его резкого сужения при переходе от круглого сечения потока к плоскому. Увеличение амплитуды гармонических акустических колебаний осуществляют с образованием кавитационной зоны, подбирая условия резонанса с помощью упругой пластины, установленной по оси плоской струи, при скорости потока 20 м/с. The known method described in the book of Kardashev G. A., Mikhailov P. E. Heat and mass acoustic processes and apparatus, Moscow, 1973, p. 110, according to which the fluid to be treated is directed under the influence of excess pressure into the treatment zone, while forming the flow of the processed medium in the form of a jet by reducing its cross section and injected under the action of excessive pressure the formed jet into the treatment zone containing an elastic cantilever fixed plate . Harmonic acoustic vibrations are excited in the medium and the amplitude of these vibrations is increased under resonance conditions with vibrations of the elastic plate. The medium flow is formed by its sharp narrowing during the transition from a circular cross section to a flat one. An increase in the amplitude of harmonic acoustic vibrations is carried out with the formation of a cavitation zone, selecting resonance conditions using an elastic plate mounted along the axis of a plane jet at a flow velocity of 20 m / s.

При осуществлении этого способа для гидродинамического диспергирования используют аппарат, который содержит корпус с патрубками, в котором помещено диспергирующее устройство - гидродинамический излучатель, состоящий из щелевого сопла и гибкой резонансной пластины, закрепленной в узловых точках по оси струи, вытекающей из сопла. Под действием струи пластина возбуждается и колеблется на одной из собственных частот. На обеих сторонах пластины возникают завихрения, которые срываясь с поверхности пластины, вызывают периодические импульсы давления в обрабатываемой среде. When implementing this method for hydrodynamic dispersion, an apparatus is used that contains a housing with nozzles in which a dispersing device is placed - a hydrodynamic emitter consisting of a slot nozzle and a flexible resonant plate fixed at nodal points along the axis of the jet flowing from the nozzle. Under the action of the jet, the plate is excited and oscillates at one of the natural frequencies. On both sides of the plate there are turbulences that break off the surface of the plate and cause periodic pressure pulses in the medium to be treated.

Достигнув щели сопла, эти импульсы модулируют струю жидкости. Пластина выполняет роль механического резонатора и одновременно управляет работой гидродинамического излучателя, генерирующего акустические колебания. В условиях резонанса амплитуда акустических колебаний резко возрастает, возникает кавитация, при которой происходит диспергирование. Having reached the nozzle slit, these pulses modulate the liquid stream. The plate acts as a mechanical resonator and at the same time controls the operation of a hydrodynamic emitter generating acoustic vibrations. Under resonance conditions, the amplitude of acoustic vibrations increases sharply, cavitation occurs, at which dispersion occurs.

Недостатком указанного способа является низкая эффективность диспергирования, причиной которой является неравномерность обработки частиц дисперсной фазы из-за неустойчивости узкой зоны кавитации. Кавитация возникает в ограниченном объеме среды, поэтому не все частицы дисперсной фазы успевают попасть в зону ее действия. The disadvantage of this method is the low dispersion efficiency, the reason for which is the uneven treatment of the particles of the dispersed phase due to the instability of the narrow cavitation zone. Cavitation occurs in a limited volume of the medium, therefore, not all particles of the dispersed phase manage to get into the zone of its action.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство, в котором используется аналогичный способ, известный из авт. свид-ва SU 797751, МКИ В 01 F 11/02, опубл. 23.01.81. Устройство содержит корпус с расположенными на противоположных торцах входным соплом и пакетом консольно закрепленных упругих пластин. Корпус выполнен в виде двух последовательно расположенных цилиндрических элементов, при этом цилиндрический элемент, имеющий меньший диаметр, содержит диафрагму, формирующую входное сопло, а цилиндрический элемент, имеющий больший диаметр, содержит пакет консольно закрепленных упругих пластин, установленных параллельно друг другу с зазорами, равными 3-5 мм. Пластины с торца, обращенного в сторону сопла, имеют скос кромки на всю толщину под углом 45o и скос по ширине пластины под углом 25-30o.The closest analogue of the invention is a device that uses a similar method known from ed. certificate of authority SU 797751, MKI B 01 F 11/02, publ. 01/23/81. The device comprises a housing with an inlet nozzle and a package of cantilevered elastic plates located on opposite ends. The housing is made in the form of two cylindrical elements in series, the cylindrical element having a smaller diameter contains a diaphragm forming the inlet nozzle, and the cylindrical element having a larger diameter contains a package of cantilevered elastic plates mounted parallel to each other with gaps equal to 3 -5 mm. The plates from the end facing the nozzle have a bevel edge to the entire thickness at an angle of 45 o and a bevel across the width of the plate at an angle of 25-30 o .

Недостатком аналога является низкая эффективность обработки сред, например диспергирования и гомогенизации суспензий, так как операции способа и конструктивные элементы устройства не обеспечивают создание интенсивных гидродинамических процессов в обрабатываемой среде, в том числе обширной зоны кавитации. A disadvantage of the analogue is the low efficiency of processing media, for example, dispersion and homogenization of suspensions, since the method operations and the structural elements of the device do not ensure the creation of intensive hydrodynamic processes in the medium being treated, including an extensive cavitation zone.

В основу заявляемого изобретения положена задача путем повышения эффективности генерирования колебаний текучей среды за счет увеличения диапазона частот колебаний в каждой точке зоны обработки и расширения кавитационной зоны создать способ обработки неоднородной текучей среды и устройство для осуществления этого способа, обеспечивающие при повышенной производительности получение стабильных во времени дисперсий, суспензий, эмульсий и иных жидких сред, пригодных для длительного хранения без ухудшения полученных в процессе обработки свойств. The basis of the claimed invention is the task of increasing the efficiency of generating fluctuations in the fluid by increasing the range of frequency of vibrations at each point of the treatment zone and expanding the cavitation zone to create a method for processing a heterogeneous fluid and a device for implementing this method, providing high-performance production of stable dispersions in time , suspensions, emulsions and other liquid media suitable for long-term storage without deterioration obtained during processing and properties.

Указанная задача решается способом, включающим формирование потока текучей среды в виде плоской струи путем резкого уменьшения его поперечного сечения, введение под действием избыточного давления сформированной плоской струи в зону обработки, содержащую гибкое консольно закрепленное препятствие движению струи, возбуждение в текучей среде гармонических акустических колебаний и увеличение амплитуды возбужденных колебаний в условиях резонанса с колебаниями названного гибкого препятствия с образованием кавитационной зоны, воздействующей на ингредиенты текучей среды, и вывод обработанной текучей среды из зоны обработки, в котором согласно изобретению поток разбивают на N плоских струй, при формировании каждой из которых троекратно изменяют форму и площадь ее поперечного сечения так, что на входе в зону обработки каждая струя имеет плоскопараллельную форму с возбужденными в ней гидродинамическими пульсациями, при этом в зоне обработки напротив каждой из сформированных струй размещают гибкое препятствие и осуществляют столкновение каждой струи со свободным концом соответствующего гибкого препятствия с последующим формированием в каждой точке текучей среды параметрических резонансных колебаний, которые воздействуют на ингредиенты текучей среды, затем одновременно увеличивают амплитуду колебаний каждого гибкого препятствия в условиях резонанса с параметрическими резонансными колебаниями и расширяют упомянутую кавитационную зону на всю зону обработки. This problem is solved by a method that includes the formation of a fluid stream in the form of a flat jet by drastically reducing its cross section, introducing under the influence of excessive pressure a formed flat jet into the treatment zone containing a flexible cantilever fixed obstacle to the movement of the jet, excitation of harmonic acoustic vibrations in the fluid and increasing the amplitudes of the excited vibrations under resonance conditions with the vibrations of this flexible obstacle with the formation of a cavitation zone, fluid to the ingredients, and the withdrawal of the treated fluid from the treatment zone, in which according to the invention the stream is divided into N flat jets, each forming three times the shape and cross-sectional area so that at the entrance to the treatment zone each jet has a plane-parallel form with hydrodynamic pulsations excited in it, while a flexible obstacle is placed in the processing zone opposite each of the generated jets and each jet collides with the free end Compliant with flexible obstacle subsequent formation at each point fluid parametric resonant oscillations that affect fluid ingredients were then simultaneously increase the amplitude of oscillation of each flexible obstacle in the conditions of resonance with the parametric resonance vibrations and expanding said cavitation zone to the entire treatment area.

Благодаря изобретению стало возможно повысить амплитуду колебаний, радиус зоны воздействия гидродинамических пульсаций и таким образом высокопроизводительно осуществлять эффективное получение дисперсий различных типов, суспензий и эмульсий, например, типа мазут в воде, присадка в смазочном материале, присадка в жидком топливе, пригодных для длительного хранения без ухудшения полученных в процессе обработки свойств. Thanks to the invention, it has become possible to increase the amplitude of the oscillations, the radius of the zone of influence of hydrodynamic pulsations, and thereby efficiently produce dispersions of various types, suspensions and emulsions, for example, fuel oil in water, an additive in a lubricant, an additive in liquid fuel, suitable for long-term storage without deterioration of the properties obtained during processing.

Согласно изобретению для уменьшения гидравлических сопротивлений целесообразно вывод обработанной текучей среды из зоны обработки осуществлять при давлении, значение которого отличается от давления, при котором поток текучей среды вводят в зону обработки, на 0,5-1,0 атм. According to the invention, in order to reduce hydraulic resistance, it is advisable to withdraw the treated fluid from the treatment zone at a pressure that differs from the pressure at which the fluid flow is introduced into the treatment zone by 0.5-1.0 atm.

Согласно изобретению целесообразно для повышения эффективности обработки перед формированием потока текучей среды в виде N плоских струй осуществлять воздействие на эти струи электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. According to the invention, it is advisable to increase the processing efficiency before forming a fluid stream in the form of N flat jets to influence these jets with electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave, optical.

Для повышения эффективности обработки согласно изобретению целесообразно после введения в зону обработки сформированных N плоских струй осуществлять воздействие на эти струи электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. To increase the processing efficiency according to the invention, it is advisable, after introducing N flat jets formed into the treatment zone, to influence these jets with electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave, optical.

Поставленная задача решена также созданием устройства для обработки текучей среды, содержащего корпус, имеющий выходное отверстие и диафрагму, формирующую входное сопло, при этом в корпусе напротив сопла консольно закреплен пакет параллельных упругих пластин, в котором согласно изобретению диафрагма имеет N сопел, а пакет параллельных упругих пластин содержит эти пластины в количестве, соответствующем количеству сопел, каждое из которых по длине выполнено из трех участков, первый из которых имеет конически сходящуюся форму, переходящую во второй участок, выполненный цилиндрическим, который переходит в третий участок, выполненный щелевидным, при этом каждая пластина из указанного пакета пластин размещена напротив соответствующего сопла и каждая пластина на своем свободном конце имеет острую фронтальную кромку, обращенную в сторону соответствующего сопла, образованную двухсторонними скосами, выполненными по толщине каждой пластины и образующими по существу прямой угол, при этом длина одного из скосов больше длины другого скоса, а фронтальная кромка каждой пластины размещена с эксцентриситетом относительно продольной оси каждого сопла и отстоит от выходного торца этого сопла на расстояние от 1 до 5 мм. The problem is also solved by creating a device for processing a fluid containing a housing having an outlet and a diaphragm forming an inlet nozzle, while in the case opposite the nozzle, a stack of parallel elastic plates is fixed cantileverly, in which according to the invention the diaphragm has N nozzles and the stack of parallel elastic plates contains these plates in an amount corresponding to the number of nozzles, each of which is made of three sections along the length, the first of which has a conically converging shape, passing in the second section, made cylindrical, which goes into the third section, made slit-like, with each plate from the specified package of plates placed opposite the corresponding nozzle and each plate at its free end has a sharp front edge facing the corresponding nozzle formed by bilateral bevels made along the thickness of each plate and forming a substantially right angle, while the length of one of the bevels is greater than the length of the other bevel, and the front edge of each plate azmeschena eccentrically relative to the longitudinal axis of each nozzle and spaced from the exit end of the nozzle at a distance of 1 to 5 mm.

Благодаря изобретению стало возможно повысить амплитуду колебаний, радиус зоны воздействия гидродинамических пульсаций в объеме обрабатываемой среды и таким образом высокопроизводительно осуществлять эффективное получение дисперсий различных типов, суспензий и эмульсий, например, типа мазут в воде, присадка в смазочном материале, присадка в жидком топливе. Thanks to the invention, it has become possible to increase the amplitude of the oscillations, the radius of the zone of influence of hydrodynamic pulsations in the volume of the medium being processed, and thus it is highly efficient to efficiently obtain dispersions of various types, suspensions and emulsions, for example, fuel oil in water, additive in lubricant, additive in liquid fuel.

В соответствии с изобретением для создания условий эффективного перемешивания обрабатываемой среды в процессе гидродинамических воздействий целесообразно, чтобы корпус был выполнен из магнитного материала, а упругие пластины выполнены из немагнитного материала. In accordance with the invention, in order to create conditions for effective mixing of the medium being processed during hydrodynamic influences, it is advisable that the body is made of magnetic material and the elastic plates are made of non-magnetic material.

В соответствии с изобретением целесообразно, чтобы каждая пластина имела толщину, больше или равную ширине прямоугольного щелевидного среза каждого сопла, и ширину, равную или меньше половине длины этой пластины и больше или равную длине прямоугольного щелевидного среза каждого сопла, что обеспечивает достижение практически предельных скоростей гидродинамических пульсаций в текучей среде. In accordance with the invention, it is advisable that each plate has a thickness greater than or equal to the width of the rectangular slit-like section of each nozzle, and a width equal to or less than half the length of this plate and greater than or equal to the length of the rectangular slit-like section of each nozzle, which ensures the achievement of practically maximum hydrodynamic velocities pulsations in the fluid.

Для вовлечения в обработку всего объема текучей среды в соответствии с изобретением целесообразно, чтобы расстояние между пластинами по существу было равно расстоянию между крайней пластиной и стенкой корпуса. In order to engage the entire fluid volume in accordance with the invention, it is advisable that the distance between the plates is substantially equal to the distance between the end plate and the wall of the housing.

В соответствии с изобретением целесообразно, чтобы стенки диафрагмы на третьем щелевидном участке каждого сопла были параллельны между собой, а длина каждого щелевидного участка в 2,5-3 раза больше ширины щелевидного среза каждого сопла. In accordance with the invention, it is advisable that the walls of the diaphragm in the third slit-like section of each nozzle be parallel to each other, and the length of each slit-like section is 2.5-3 times the width of the slit-like section of each nozzle.

В соответствии с изобретением целесообразно, чтобы в непосредственной близости снаружи корпуса перед диафрагмой по направлению движения потока был размещен генератор электромагнитных импульсов, в том числе ультразвуковых, сверхвысокочастотных или оптических импульсов, или акустических колебаний. In accordance with the invention, it is advisable that in the immediate vicinity of the outside of the housing in front of the diaphragm in the direction of flow, an electromagnetic pulse generator, including ultrasonic, microwave or optical pulses, or acoustic vibrations be placed.

В соответствии с изобретением целесообразно, чтобы в непосредственной близости снаружи корпуса после диафрагмы по направлению движения потока был размещен генератор электромагнитных импульсов, в том числе ультразвуковых, сверхвысокочастотных или оптических импульсов, или акустических колебаний. In accordance with the invention, it is advisable that in the immediate vicinity of the outside of the housing after the diaphragm, a generator of electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave or optical pulses, or acoustic vibrations, be placed in the direction of flow.

Дальнейшие цели и преимущества заявляемого изобретения станут ясны из последующего подробного описания способа обработки неоднородной текучей среды, устройства для осуществления этого способа, конкретных примеров выполнения этого способа и чертежей, на которых
фиг. 1 изображает устройство для обработки текучей среды, выполненное согласно изобретению, продольный разрез;
фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1;
фиг. 3 - гибкую пластину, выполненную согласно изобретению, изометрия.
Further objectives and advantages of the claimed invention will become apparent from the following detailed description of a method for processing a heterogeneous fluid, a device for implementing this method, specific examples of this method and the drawings, in which
FIG. 1 depicts a fluid processing apparatus according to the invention, a longitudinal section;
FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1;
FIG. 3 - a flexible plate made according to the invention, isometry.

Заявляемый способ обработки неоднородной текучей среды включает создание зоны обработки, содержащей N консольно закрепленных гибких препятствий необтекаемой формы, где N равно по меньшей мере двум; формирование потока неоднородной текучей среды в виде N струй в условиях трехкратного изменения формы и площади поперечного сечения каждой струи и резкого уменьшения ее поперечного сечения с приданием каждой струе плоскопараллельной формы на стадии ее введения в зону обработки. Согласно заявляемому способу благодаря выполнению вышеуказанных условий формирования каждая струя вводится в зону обработки с возбужденными в ней гидродинамическими пульсациями и под действием избыточного давления. В качестве примера можно сказать, что при введении сформированной плоской струи в зону обработки при давлении от 12 до 15 атм скорость истечения текучей среды составляет 15-30 м/с. The inventive method of processing a heterogeneous fluid includes creating a processing zone containing N cantilevered flexible obstacles of non-streamlined shape, where N is at least two; the formation of an inhomogeneous fluid stream in the form of N jets under conditions of a three-fold change in the shape and cross-sectional area of each jet and a sharp decrease in its cross-section, giving each jet a plane-parallel shape at the stage of its introduction into the treatment zone. According to the claimed method, due to the above formation conditions, each jet is introduced into the treatment zone with hydrodynamic pulsations excited in it and under the influence of excessive pressure. As an example, we can say that when a formed flat stream is introduced into the treatment zone at a pressure of 12 to 15 atm, the fluid velocity is 15-30 m / s.

Согласно изобретению в зоне обработки напротив каждой сформированной струи размещают гибкое препятствие. Количество этих препятствий равно количеству сформированных струй. According to the invention, a flexible obstacle is placed in the treatment zone opposite each formed jet. The number of these obstacles is equal to the number of jets formed.

Каждую сформированную указанным образом струю направляют на свободный конец установленного по оси этой струи препятствия и осуществляют столкновение каждой струи со свободным концом соответствующего гибкого препятствия. Под действием струи в каждом гибком препятствии возбуждаются вертикальные колебания - гибкое препятствие колеблется на одной из собственных частот. В основном собственная частота колебаний гибкого препятствия составляет значение

Figure 00000002
Гц, где d - толщина препятствия, см; l - длина препятствия, см; Е - модуль Юнга, дин/см2; ρ - плотность материала препятствия, г/см3.Each jet formed in this way is directed to the free end of the obstacle installed along the axis of this jet and each jet collides with the free end of the corresponding flexible obstacle. Under the action of a jet, vertical vibrations are excited in each flexible obstacle — a flexible obstacle oscillates at one of its natural frequencies. Basically, the natural vibration frequency of a flexible obstacle is
Figure 00000002
Hz, where d is the thickness of the obstacle, cm; l is the length of the obstacle, cm; E is Young's modulus, dyne / cm 2 ; ρ is the density of the material of the obstacle, g / cm 3 .

При этом на обеих сторонах препятствия возникают завихрения текучей среды. Moreover, turbulence of the fluid occurs on both sides of the obstacle.

Срывающиеся с поверхностей препятствий завихрения текучей среды и собственные колебания гибких препятствий возбуждают в текучей среде гармонические акустические колебания в виде периодических импульсов давления. Fluid swirls breaking from the obstacle surfaces and the natural vibrations of flexible obstacles excite harmonic acoustic vibrations in the form of periodic pressure pulses in the fluid.

Частота возбужденных колебаний текучей среды, вызванных срывающимися с кромки сопла вихрями, определяется, например, зависимостью

Figure 00000003
где U - скорость истечения текучей среды из сопла, Н - расстояние от выходного торца сопла до фронтальной кромки препятствия.The frequency of excited vibrations of the fluid caused by vortices breaking off from the nozzle edge is determined, for example, by the dependence
Figure 00000003
where U is the velocity of the fluid from the nozzle, N is the distance from the outlet end of the nozzle to the frontal edge of the obstacle.

При этом происходит интенсивное перемешивание текучей среды во всем объеме зоны обработки. Это можно объяснить возбуждением в текучей среде взаимодействующих между собой и пластинами вихрей, обтекающих кромки N гибких препятствий с противоположных направлений, и тем самым гидродинамических пульсаций и направленных перемещений обрабатываемой среды - на нижней поверхности каждого препятствия образуется избыток давления обрабатываемой среды, стекающей с верхней поверхности гибкого препятствия, где образуется область пониженного давления. Усредненный перепад этого давления по всей площади каждого из N гибкого препятствия образует гидродинамическую силу. При этом сами вихри противоположной ориентации начинают дрейфовать, обеспечивая тем самым относительное перемещение и приток новой пропорции обрабатываемой среды. Достигнув места введения плоских струй в зону обработки, эти импульсы модулируют колебания каждой струи текучей среды, обеспечивая таким образом положительную обратную связь и незатухающие акустические колебания. Результатом является увеличение амплитуды возбужденных гармонических акустических колебаний в условиях резонанса с колебаниями гибких препятствий. Гибкие препятствия выполняют роль механических резонаторов и одновременно управляют процессами, протекающими в зоне обработки, в том числе генерирующими акустические колебания. In this case, intensive mixing of the fluid occurs in the entire volume of the treatment zone. This can be explained by the excitation in the fluid of vortices interacting with each other and the plates, flowing around the edges of N flexible obstacles from opposite directions, and thereby hydrodynamic pulsations and directed displacements of the medium being processed - an excess of pressure of the medium being generated flows from the upper surface of the flexible medium on the lower surface of each obstacle obstacles where an area of low pressure is formed. The averaged differential pressure over the entire area of each of the N flexible obstacles forms a hydrodynamic force. In this case, the vortices themselves of the opposite orientation begin to drift, thereby ensuring the relative movement and influx of a new proportion of the medium being processed. Having reached the place of introduction of flat jets into the treatment zone, these pulses modulate the oscillations of each jet of fluid, thus providing positive feedback and undamped acoustic vibrations. The result is an increase in the amplitude of the excited harmonic acoustic vibrations under resonance conditions with vibrations of flexible obstacles. Flexible obstacles play the role of mechanical resonators and simultaneously control the processes occurring in the processing zone, including those generating acoustic vibrations.

Таким образом с указанным возбуждением вертикальных колебаний каждого гибкого препятствия, например, с частотой f осуществляют разрыв каждой плоской струи, подаваемой на свободный конец соответствующего гибкого препятствия, и образуют в месте разрыва каждой струи множество завихрений текучей среды, имеющих избыточное давление в центральной части каждого завихрения. Результатом образования множества завихрений является переориентация движения потока и перемещение завихрений вдоль поверхности каждого гибкого препятствия под углом к потоку и в направлении, обратном движению потока. При этом образуется череда перепадов давления в текучей среде в виде возбужденных на плоскопараллельном участке потока гармонических акустических колебаний, сопровождающихся параметрическим резонансным увеличением амплитуды возбужденных колебаний с колебаниями каждого консольно закрепленного гибкого препятствия. Результатом указанного является образование расширенной по зоне обработки кавитационной области, воздействующей на ингредиенты текучей среды. Все ингредиенты текучей среды испытывают воздействия как кавитационной области, так и параметрических резонансных колебаний, возникающих согласно изобретению между двумя соседними препятствиями, иначе говоря, в условно обозначенной нами системе первое препятствие - текучая среда - второе препятствие, соседнее с первым препятствием, в системе второе препятствие - текучая среда - третье препятствие, соседнее со вторым препятствием, и так далее в соответствии с числом препятствий, имеющихся в зоне обработки. Thus, with the indicated excitation of vertical vibrations of each flexible obstacle, for example, with a frequency f, each plane jet is fed to the free end of the corresponding flexible obstacle, and at the place of each jet rupture, there are many fluid vortices having excess pressure in the central part of each vortex . The result of the formation of many vortices is the reorientation of the flow and the movement of the vortices along the surface of each flexible obstacle at an angle to the flow and in the direction opposite to the flow. In this case, a series of pressure drops in the fluid is formed in the form of harmonic acoustic vibrations excited in a plane-parallel section of the flow, accompanied by a parametric resonant increase in the amplitude of the excited vibrations with the vibrations of each cantilevered flexible obstacle. The result of this is the formation of a cavitation region expanded over the treatment zone, affecting the ingredients of the fluid. All fluid ingredients are exposed to both cavitation and parametric resonance vibrations that occur according to the invention between two adjacent obstacles, in other words, in the system we have designated the first obstacle — fluid — the second obstacle adjacent to the first obstacle, the second obstacle in the system - fluid - the third obstacle adjacent to the second obstacle, and so on in accordance with the number of obstacles present in the processing zone.

Таким образом, благодаря заявляемым в настоящем изобретении условиям формирования струй текучей среды, достижения расчетной частоты f колебаний гибких препятствий, создания параметрических резонансных колебаний систем одно гибкое препятствие - текучая среда - другое гибкое препятствие, перемешивания текучей среды по всему объему зоны обработки и расширения кавитационной области стало возможно эффективно воздействовать на ингредиенты текучей среды и эффективно осуществлять, например, разрушение ассоциатов твердых и жидких частиц, повышать гомогенность среды, образовывать тонкодисперсные среды в условиях увеличенной скорости процессов диспергирования, суспендирования, эмульгирования. Thus, due to the conditions of the formation of the fluid jets declared in the present invention, achieving the calculated frequency f of oscillations of flexible obstacles, creating parametric resonant oscillations of the systems, one flexible obstacle is a fluid, another flexible obstacle, mixing the fluid throughout the entire processing zone and expanding the cavitation region it became possible to effectively act on the ingredients of the fluid and to effectively carry out, for example, the destruction of associates of solid and liquid particles, by to increase the homogeneity of the medium, to form finely dispersed media under conditions of an increased speed of the processes of dispersion, suspension, emulsification.

После обработки текучую среду выводят из зоны обработки и направляют на дальнейшее использование. After processing, the fluid is removed from the treatment zone and sent for further use.

В соответствии с изобретением целесообразно вывод обработанной текучей среды из зоны обработки осуществлять при давлении, значение которого отличается от давления, при котором поток текучей среды вводят в зону обработки, на 0,5-1,0 атм, при этом обеспечивается уменьшение гидравлических сопротивлений в зоне обработки. In accordance with the invention, it is advisable to withdraw the treated fluid from the treatment zone at a pressure that differs from the pressure at which the fluid flow is introduced into the treatment zone by 0.5-1.0 atm, while reducing hydraulic resistance in the zone processing.

Согласно изобретению возможно осуществлять увеличение амплитуды гармонических акустических колебаний, устанавливая резонансный режим путем изменения скорости введения в зону обработки потока, которая в наименьшем сечении потока составляет 8-50 м/с. Расширение потока и увеличение амплитуды гармонических акустических колебаний в условиях резонанса при скорости потока в его наименьшем сечении 8-50 м/с обеспечивает формирование устойчивой зоны гидродинамических пульсаций в объеме, что повышает эффективность обработки текучей среды, в том числе диспергирование, эмульгирование, суспендирование. According to the invention, it is possible to increase the amplitude of harmonic acoustic vibrations by setting the resonance mode by changing the speed of introduction into the processing zone of the stream, which in the smallest section of the stream is 8-50 m / s The expansion of the flow and the increase in the amplitude of harmonic acoustic vibrations under resonance conditions at a flow velocity in its smallest section of 8-50 m / s ensures the formation of a stable zone of hydrodynamic pulsations in the volume, which increases the efficiency of processing the fluid, including dispersion, emulsification, and suspension.

Для повышения эффективности обработки текучей среды в отношении качества обработки и производительности процесса обработки согласно изобретению возможно перед и/или после формирования потока текучей среды в виде плоской струи осуществлять воздействие на текучую среду электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. In order to increase the efficiency of processing a fluid with regard to the processing quality and productivity of the processing process according to the invention, it is possible, before and / or after the formation of a stream of a fluid stream in the form of a flat jet, to influence the fluid with electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave, optical.

Как показали исследования, под действием акустических и ультразвуковых волн в текучей среде возникают избыточные давления и напряжения растяжения, измеряемые многими атмосферами, а также очень большие скорости, вследствие чего на границе раздела несмешивающихся жидкостей и на границах раздела между жидкими и твердыми телами имеют место особые явления, например, окисляющего и восстанавливающего действия, повышение образования и растворения коллоидных частиц. Studies have shown that under the action of acoustic and ultrasonic waves in a fluid, excessive pressures and tensile stresses, measured by many atmospheres, and also very high velocities arise, as a result of which special phenomena take place at the interface between immiscible liquids and at the interfaces between liquids and solids , for example, oxidizing and reducing action, increasing the formation and dissolution of colloidal particles.

Использование особых явлений, возникающих под действием акустических и ультразвуковых волн на границах раздела фаз, дает основание полагать, что звуковое и ультразвуковое воздействие на примеси в текучей среде, представляющей собой, например, нефтепромысловую сточную воду, позволит
а) получить стойкую эмульсию и суспензию с размерами частиц примесей достаточно высокой степени дисперсности;
б) повысить образование и растворение коллоидных частиц гидроокиси железа в присутствии ионов хлора, которые являются основной составной частью подавляющего большинства нефтепромысловых сточных вод нефтяных месторождений, а также коллоидных частиц, например, других металлов, серы;
в) уменьшить вероятность образования осадка гидрата окиси железа (соответствующей закупорки им пористой среды) за счет восстановления ионов окисного (Fe+++) железа в закисное (Fe++);
г) избежать окисляющего действия на примеси за счет содержания в воде СО2;
д) образовать защитный слой, предохраняющий металл насосного оборудования и трубопроводов от коррозии, за счет тиксотропных свойств ожижения коллоидных суспензий под действием ультразвука.
The use of special phenomena arising under the action of acoustic and ultrasonic waves at the phase boundaries gives reason to believe that the sound and ultrasonic effects on impurities in a fluid, which is, for example, oilfield wastewater, will allow
a) to obtain a stable emulsion and suspension with particle sizes of impurities of a sufficiently high degree of dispersion;
b) increase the formation and dissolution of colloidal particles of iron hydroxide in the presence of chlorine ions, which are the main component of the vast majority of oilfield wastewater from oil fields, as well as colloidal particles, for example, other metals, sulfur;
c) to reduce the likelihood of the formation of a precipitate of iron oxide hydrate (corresponding blockage of the porous medium by it) due to the reduction of iron oxide (Fe +++ ) ions into ferrous (Fe ++ );
g) to avoid the oxidizing effect on impurities due to the content of CO 2 in water;
e) to form a protective layer that protects the metal of the pumping equipment and pipelines from corrosion due to the thixotropic properties of liquefaction of colloidal suspensions under the action of ultrasound.

Таким образом, вышеназванные приемы заявляемого способа обеспечивают интенсивную турбулизацию текучей среды в зоне обработки, создают микро- и макропотоки среды, интенсивное акустическое поле и расширенную по зоне обработки кавитационную область, что позволяет высокопроизводительно осуществлять эффективное получение дисперсий различных типов, суспензий и эмульсий, например, типа мазут в воде, присадка в смазочном материале, присадка в жидком топливе. Thus, the above methods of the proposed method provide intensive turbulization of the fluid in the treatment zone, create micro- and macro-flows of the medium, an intense acoustic field and a cavitation region expanded over the treatment zone, which allows highly efficient efficient production of dispersions of various types, suspensions and emulsions, for example, such as fuel oil in water, an additive in a lubricant, an additive in liquid fuel.

Заявляемый способ целесообразно осуществлять в устройстве, содержащем корпус 1, функцию одной из торцевых стенок которого выполняет диафрагма 2, формирующая N входных сопел 3, где N равно по меньшей мере двум. Предлагаемое устройство может быть размещено, например, в трубопроводе, по которому перемещается текучая среда, требующая соответствующей обработки. Количество сопел зависит от диаметра трубопровода, то есть от диаметра потока, который должен быть обработан. Входные сопла 3 могут быть размещены в диафрагме 2 по ее диаметру или равномерно распределены по поперечному сечению диафрагмы 2, например, в шахматном порядке. Каждое из сопел 3 по длине выполнено из трех участков. Первый участок 4 имеет конически сходящуюся форму, переходящую во второй участок 5, выполненный цилиндрическим, который переходит в третий участок 6, выполненный щелевидным. Стенки диафрагмы 2 на третьем щелевидном участке 6 каждого сопла 3 выполнены параллельными между собой, а длина каждого щелевидного участка 6 в 2,5-3 раза больше ширины щелевидного среза каждого сопла 3. The inventive method, it is advisable to carry out in a device containing a housing 1, the function of one of the end walls of which is performed by a diaphragm 2, forming N input nozzles 3, where N is at least two. The proposed device can be placed, for example, in a pipeline through which a fluid moves, requiring appropriate processing. The number of nozzles depends on the diameter of the pipeline, that is, on the diameter of the stream to be processed. The inlet nozzles 3 can be placed in the diaphragm 2 along its diameter or evenly distributed over the cross section of the diaphragm 2, for example, in a checkerboard pattern. Each of the nozzles 3 in length is made of three sections. The first section 4 has a conically converging shape, passing into the second section 5, made cylindrical, which goes into the third section 6, made slit-like. The walls of the diaphragm 2 on the third slit-like section 6 of each nozzle 3 are made parallel to each other, and the length of each slit-like section 6 is 2.5-3 times greater than the width of the slit-like section of each nozzle 3.

В корпусе 1 напротив сопел 3 консольно закреплен пакет 7 параллельных упругих препятствий, имеющих вид плоскопараллельных пластин 8. Пакет 7 параллельных упругих препятствий содержит указанные пластины 8 в количестве, соответствующем количеству сопел 3, при этом каждая пластина 8 из указанного пакета 7 размещена напротив соответствующего сопла 3, а фронтальная кромка 9 каждой пластины 8 размещена с эксцентриситетом "е" относительно продольной оси а-а каждого сопла 3 и отстоит от выходного щелевидного торца 10 этого сопла 3 на расстояние от 1 до 5 мм. Экспериментально было выявлено, что расстояние от выходного щелевидного торца каждого сопла 3 до фронтальной кромки 9 соответствующей пластины 8, равное 1-5 мм, является оптимальным для возбуждения колебаний пластин 8 при соударении с текучей средой. Таким образом количество, расположение и ориентация пластин 8 должны соответствовать количеству и расположению сопел 3 на диафрагме 2, а также ориентации щелевидных срезов сопел 3. Каждая пластина 8 имеет толщину Н, больше или равную ширине В прямоугольного щелевидного среза каждого сопла 3, и ширину С, равную или меньше половине длины L этой пластины. Расстояние между каждой парой пластин 8 по существу равно расстоянию между крайней пластиной 8 и стенкой 11 корпуса 1. In the housing 1, opposite the nozzles 3, a packet of 7 parallel elastic obstacles having the form of plane-parallel plates 8 is cantilevered. The packet 7 of parallel elastic obstacles contains the indicated plates 8 in an amount corresponding to the number of nozzles 3, with each plate 8 of the specified package 7 placed opposite the corresponding nozzle 3, and the frontal edge 9 of each plate 8 is placed with an eccentricity "e" relative to the longitudinal axis aa of each nozzle 3 and is spaced from 1 to 5 from the output slit-like end face 10 of this nozzle 3 m. It was experimentally found that the distance from the exit slit-like end face of each nozzle 3 to the frontal edge 9 of the corresponding plate 8, equal to 1-5 mm, is optimal for excitation of oscillations of the plates 8 when impacted with a fluid. Thus, the number, location and orientation of the plates 8 must correspond to the number and location of the nozzles 3 on the diaphragm 2, as well as the orientation of the slit-like sections of the nozzles 3. Each plate 8 has a thickness H greater than or equal to the width B of the rectangular slit-like section of each nozzle 3, and the width C equal to or less than half the length L of this plate. The distance between each pair of plates 8 is essentially equal to the distance between the end plate 8 and the wall 11 of the housing 1.

Указанный пакет 7 плоскопараллельных пластин 8 может быть закреплен, например, посредством мембраны 12, расположенной в корпусе 1 напротив места расположения диафрагмы 2 с входными соплами 3. На указанной мембране 12 имеются выходные отверстия 14, предназначенные для вывода обработанной текучей среды из зоны обработки 13, и отверстия, в которых концы пластин закреплены, например, соединением по типу "конус по плоскости". The specified package 7 plane-parallel plates 8 can be fixed, for example, by means of a membrane 12 located in the housing 1 opposite the location of the diaphragm 2 with the inlet nozzles 3. On the specified membrane 12 there are outlet openings 14 designed to withdraw the treated fluid from the treatment zone 13, and holes in which the ends of the plates are fixed, for example, by a cone-in-plane connection.

Как было указано выше, каждая пластина 8 на своем свободном конце имеет обращенную в сторону соответствующего сопла 3 острую фронтальную кромку 9, образованную двухсторонними скосами 15, 16, выполненными по толщине каждой пластины 8 и образующими между собой по существу прямой угол α, при этом длина одного из скосов 15 больше длины другого скоса 16. As mentioned above, each plate 8 at its free end has a sharp front edge 9 facing towards the corresponding nozzle 3, formed by double-sided bevels 15, 16, made across the thickness of each plate 8 and forming a substantially right angle α between them, while the length one of the bevels 15 is longer than the length of the other bevel 16.

Корпус 1 заявляемого устройства в основном выполнен из намагничиваемого материала, а упругие пластины 8 выполнены при этом из ненамагничиваемого материала. The housing 1 of the inventive device is mainly made of magnetizable material, and the elastic plate 8 is made of non-magnetizable material.

Согласно изобретению в непосредственной близости снаружи корпуса 1 перед и/или после диафрагмы 2 по направлению движения потока текучей среды размещен генератор (не показан) электромагнитных импульсов, в том числе ультразвуковых, сверхвысокочастотных или оптических импульсов, или акустических колебаний. According to the invention, a generator (not shown) of electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave or optical pulses, or acoustic vibrations, is placed in the immediate vicinity of the outside of the housing 1 before and / or after the diaphragm 2 in the direction of the fluid flow.

Ниже приводится описание осуществления заявляемого способа с использованием заявляемого устройства на примере обработки нефтепромысловых сточных вод. The following is a description of the implementation of the proposed method using the inventive device as an example of the processing of oil field wastewater.

Поток нефтепромысловых сточных вод с помощью насоса подают по трубопроводу на диафрагму устройства для обработки неоднородной текучей среды, откуда поток направляют в три сопла и при этом разбивается на три струи. В каждом сопле струя сначала попадает в первый участок, имеющий конически сходящуюся форму, затем во второй участок, имеющий форму цилиндра, а затем в третий участок сопла, выполненный щелевидным. Таким образом на входе в зону обработки каждая струя имеет плоскопараллельную форму. В каждой сформированной указанным образом струе развивается продольная волна. При введении сформированной плоской струи в зону обработки устройства при давлении 12-15 атм скорость истечения нефтепромысловых сточных вод составляет, как правило, 15-30 м/с. The flow of oilfield wastewater is pumped through the pipeline to the diaphragm of the device for processing an inhomogeneous fluid, from where the flow is directed into three nozzles and is divided into three jets. In each nozzle, the jet first enters the first section having a conically converging shape, then into the second section having the shape of a cylinder, and then into the third section of the nozzle made slit-like. Thus, at the entrance to the treatment zone, each jet has a plane-parallel shape. In each stream formed in this way, a longitudinal wave develops. When a formed flat jet is introduced into the processing zone of the device at a pressure of 12-15 atm, the flow rate of oilfield wastewater is usually 15-30 m / s.

Возможно перед и/или после формирования потока текучей среды в виде плоской струи осуществлять воздействие на нефтепромысловые сточные воды электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. It is possible, before and / or after the formation of a fluid stream in the form of a flat jet, to effect electromagnetic oil pulses on oilfield wastewater, including ultrasonic, microwave, optical.

В зоне обработки каждая струя сталкивается с выполненной из ненамагничиваемого материала соответствующей упругой пластиной, установленной с эксцентриситетом относительно продольной оси сопла и отстоящей от выходного торца сопла на расстояние от 1 до 5 мм. In the treatment zone, each jet collides with a corresponding elastic plate made of non-magnetizable material, mounted with an eccentricity relative to the longitudinal axis of the nozzle and spaced from 1 to 5 mm from the outlet end of the nozzle.

Столкновение каждой струи происходит со свободным концом соответствующей гибкой пластины, имеющим острую фронтальную кромку. Под действием струи в каждой гибкой пластине возбуждаются вертикальные колебания, частота которых значение

Figure 00000004
Гц, где d - толщина пластины, см; l - длина пластины, см; Е - модуль Юнга, дин/см2; ρ - плотность материала пластины, г/см3.Collision of each jet occurs with the free end of the corresponding flexible plate having a sharp front edge. Under the action of a jet, vertical vibrations are excited in each flexible plate, the frequency of which is
Figure 00000004
Hz, where d is the plate thickness, cm; l is the plate length, cm; E is Young's modulus, dyne / cm 2 ; ρ is the density of the plate material, g / cm 3 .

При этом на обеих сторонах пластины возникают завихрения нефтепромысловых сточных вод, введенных в зону обработки в виде плоских струй. In this case, on both sides of the plate there are turbulence of oil wastewater introduced into the treatment zone in the form of flat jets.

Срывающиеся с поверхностей пластины завихрения нефтепромысловых сточных вод и собственные колебания гибких пластин возбуждают в среде нефтепромысловых сточных вод гармонические акустические колебания в виде периодических импульсов давления. Oil field wastewater swirls and intrinsic vibrations of flexible plates tearing off the surface of the plate excite harmonic acoustic oscillations in the form of periodic pressure pulses in the environment of oil field wastewater.

При этом происходит интенсивное перемешивание нефтепромысловых сточных вод во всем объеме зоны обработки. Достигнув места введения плоских струй в зону обработки, эти периодические импульсы давления модулируют колебания каждой струи нефтепромысловых сточных вод, обеспечивая таким образом положительную обратную связь и незатухающие акустические колебания. Результатом является увеличение амплитуды возбужденных гармонических акустических колебаний в условиях резонанса с колебаниями гибких пластин. Одновременно происходит параметрическое резонансное увеличение амплитуды возбужденных колебаний с колебаниями каждой консольно закрепленной гибкой пластины. Результатом указанного является образование расширенной по зоне обработки кавитационной области, воздействующей на ингредиенты нефтепромысловых сточных вод. Все ингредиенты нефтепромысловых сточных вод испытывают воздействия как кавитационной области, так и параметрических резонансных колебаний, возникающих между двумя соседними пластинами. In this case, intensive mixing of oil wastewater occurs in the entire volume of the treatment zone. Having reached the point of introduction of the flat jets into the treatment zone, these periodic pressure pulses modulate the vibrations of each jet of oilfield wastewater, thus providing positive feedback and undamped acoustic vibrations. The result is an increase in the amplitude of the excited harmonic acoustic vibrations under resonance conditions with vibrations of flexible plates. At the same time, a parametric resonant increase in the amplitude of the excited oscillations occurs with the vibrations of each cantilevered flexible plate. The result of this is the formation of a cavitation area expanded over the treatment zone, affecting the ingredients of oilfield wastewater. All ingredients of oilfield wastewater are exposed to both the cavitation field and the parametric resonant vibrations that occur between two adjacent plates.

Обработанные нефтепромысловые сточные воды затем выводят из зоны обработки при давлении, значение которого отличается от давления, при котором поток нефтепромысловых сточных вод вводят в зону обработки, на 0,5-1,0 атм. Treated oilfield wastewater is then removed from the treatment zone at a pressure that differs from the pressure at which the oilfield wastewater stream is introduced into the treatment zone by 0.5-1.0 atm.

Под действием акустических и ультразвуковых волн в нефтепромысловой сточной воде возникают избыточные давления и напряжения растяжения, вследствие чего на границе раздела между жидкостью и частицами примесей имеют место особые явления, например, окисляющего и восстанавливающего действия, благодаря которым получают стойкую эмульсию и суспензию с размерами частиц примесей достаточно высокой степени дисперсности (например, 1,5; 2,0 мкм); повышают образование и растворение коллоидных частиц гидроокиси железа в присутствии ионов хлора, которые являются основной составной частью подавляющего большинства нефтепромысловых сточных вод нефтяных месторождений, а также коллоидных частиц, например, других металлов, серы; уменьшается вероятность образования осадка гидрата окиси железа (соответствующей закупорки им пористой среды) за счет восстановления ионов окисного (Fe+++) железа в закисное (Fe++); исключается окисляющее действие на примеси за счет содержания в воде СO2; образуется защитный слой, предохраняющий металл насосного оборудования и трубопроводов от коррозии, за счет тиксотропных свойств ожижения коллоидных суспензий под действием ультразвука. Таким образом нефтепромысловые сточные воды, прошедшие обработку, заявляемую в настоящем изобретении, имеют сниженную в 2-3 раза коррозионную активность, растворы, получаемые на выходе из устройства, приближаются к коллоидным растворам, обеспечивают в 1,5 раза приемистость нагнетательных скважин, уменьшение количества отложений на стенках оборудования.Under the action of acoustic and ultrasonic waves in oilfield wastewater, excessive pressures and tensile stresses arise, as a result of which at the interface between the liquid and the particles of impurities there are special phenomena, for example, oxidizing and reducing effects, due to which a stable emulsion and suspension with particle sizes of impurities are obtained a sufficiently high degree of dispersion (for example, 1.5; 2.0 microns); increase the formation and dissolution of colloidal particles of iron hydroxide in the presence of chlorine ions, which are the main component of the vast majority of oilfield wastewater from oil fields, as well as colloidal particles, for example, other metals, sulfur; the probability of the formation of a precipitate of iron oxide hydrate (corresponding blockage of the porous medium by it) is reduced due to the reduction of iron oxide (Fe +++ ) ions into ferrous (Fe ++ ); eliminates the oxidizing effect on impurities due to the content in the water of CO 2 ; a protective layer is formed that protects the metal of the pumping equipment and pipelines from corrosion due to the thixotropic properties of liquefaction of colloidal suspensions under the action of ultrasound. Thus, the oilfield wastewater that has undergone the treatment of the present invention has a 2–3-fold reduction in corrosion activity, the solutions obtained at the outlet of the device approach colloidal solutions, provide 1.5 times the injectivity of injection wells, and a decrease in the amount of deposits on the walls of the equipment.

Как указывалось выше предлагаемый способ может быть использован для различных видов обработки текучих сред, содержащих как жидкие, так и твердые фазы, а также трудно смешиваемых жидкостей, например автомобильный бензин с присадками, масла для автомобилей с присадками, жидкие полимеры и тому подобное. Бензин, масла, прошедшие указанную обработку, приобретают следующие свойства: увеличивается срок сохранения качества, то есть присадки в условиях температурного воздействия не выпадают в осадок, повышается стабильность и срок сохранения качества, сокращается образование вредных продуктов сгорания и уменьшается их выброс в атмосферу. As indicated above, the proposed method can be used for various types of processing fluids containing both liquid and solid phases, as well as difficult to mix liquids, for example automobile gasoline with additives, oils for automobiles with additives, liquid polymers and the like. Gasoline, oils that have undergone the specified processing acquire the following properties: the quality preservation period is increased, that is, additives under conditions of temperature influence do not precipitate, the stability and quality preservation period are increased, the formation of harmful combustion products is reduced and their emission into the atmosphere is reduced.

Таким образом полученная с использованием предлагаемого способа и устройства текучая среда характеризуется равномерным распределением одного ингредиента в другом или высокой дисперсностью твердой фазы в жидкой, а также способностью полученных сред к продолжительной стабильности во времени, что позволяет хранить полученный целевой продукт длительное время без ухудшения его свойств. Thus, the fluid obtained using the proposed method and device is characterized by a uniform distribution of one ingredient in another or a high dispersion of the solid phase in the liquid, as well as the ability of the media obtained to have long-term stability over time, which makes it possible to store the obtained target product for a long time without compromising its properties.

Claims (11)

1. Способ обработки неоднородной текучей среды, включающий формирование потока текучей среды в виде струи путем уменьшения его поперечного сечения, введение под действием избыточного давления сформированной струи в зону обработки, содержащую гибкое консольно закрепленное, размещенное напротив сформированной струи препятствие ее движению в виде пакета параллельных упругих пластин для осуществления столкновения струи с их свободными концами, возбуждение в текучей среде гармонических акустических колебаний с образованием кавитационной зоны, воздействующей на ингредиенты текучей среды, и вывод обработанной текучей среды из зоны обработки, отличающийся тем, что поток разбивают на N плоских струй, при формировании каждой из которых троекратно изменяют форму и площадь ее поперечного сечения так, что на входе в зону обработки каждая струя имеет плоскопараллельную форму с возбужденными в ней гидродинамическими пульсациями, при этом в зоне обработки каждую пластину препятствия размещают напротив каждой из сформированных струй для их столкновения с последующим формированием в каждой точке текучей среды параметрических резонансных колебаний, создания параметрических резонансных колебаний, систем одно гибкое препятствие - текучая среда - другое гибкое препятствие, одновременного увеличения амплитуды колебаний каждого гибкого препятствия в условиях резонанса с параметрическими резонансными колебаниями, что расширяет кавитационную зону на всю зону обработки. 1. A method of processing an inhomogeneous fluid, including forming a fluid stream in the form of a jet by reducing its cross section, introducing under the influence of excessive pressure the formed jet into the treatment zone, containing a flexible cantilever mounted, located opposite the formed jet obstruction to its movement in the form of a packet of parallel elastic plates for the collision of the jet with their free ends, the excitation in the fluid of harmonic acoustic vibrations with the formation of cavitation the zone affecting the ingredients of the fluid, and the withdrawal of the treated fluid from the treatment zone, characterized in that the flow is divided into N flat jets, during the formation of each of which three times change the shape and cross-sectional area so that at the entrance to the treatment zone each jet has a plane-parallel shape with hydrodynamic pulsations excited in it, while in the processing zone each obstacle plate is placed opposite each of the generated jets for their collision with the subsequent we use at each point of the fluid parametric resonant vibrations, creating parametric resonant vibrations, systems, one flexible obstacle - the fluid - another flexible obstacle, while increasing the oscillation amplitude of each flexible obstacle under resonance conditions with parametric resonant vibrations, which extends the cavitation zone to the entire processing zone . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вывод обработанной текучей среды из зоны обработки осуществляют при давлении, значение которого отличается от давления, при котором поток текучей среды вводят в зону обработки, на 0,5-1,0 атм. 2. The method according to p. 1, characterized in that the output of the treated fluid from the treatment zone is carried out at a pressure whose value differs from the pressure at which the fluid flow is introduced into the treatment zone by 0.5-1.0 atm. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед формированием потока текучей среды в виде N плоских струй осуществляют воздействие на текучую среду электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. 3. The method according to p. 1, characterized in that before the formation of the fluid flow in the form of N plane jets, the fluid is exposed to electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave, optical. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после введения в зону обработки сформированных N плоских струй осуществляют воздействие на эти струи электромагнитными импульсами, в том числе ультразвуковыми, сверхвысокочастотными, оптическими. 4. The method according to p. 1, characterized in that after the introduction of the formed N flat jets into the treatment zone, they are exposed to electromagnetic pulses by electromagnetic pulses, including ultrasonic, microwave, optical. 5. Устройство для обработки неоднородной текучей среды, содержащее корпус, имеющий входное отверстие, диафрагму, формирующую входное сопло, и расположенный напротив него консольно закрепленный пакет упругих параллельных пластин, каждая из которых на своем свободном конце имеет обращенную в сторону сопла фронтальную кромку, отличающееся тем, что диафрагма имеет N сопел, каждое из которых по длине состоит из трех участков, первый из которых имеет конически сходящуюся форму, переходящую во второй участок, выполненный цилиндрическим, переходящим в третий участок, выполненный щелевидным, пакет параллельных упругих пластин включает их в количестве, равном количеству сопел, при этом каждая пластина размещена напротив соответствующего сопла, ее фронтальная кромка образована двусторонними скосами, выполненными по толщине каждой пластины и образующими по существу прямой угол, причем длина одного из скосов больше длины другого скоса, а фронтальная кромка каждой пластины размещена с эксцентриситетом относительно продольной оси сопла и отстоит от выходного торца этого сопла на расстояние от 1 до 5 мм. 5. A device for processing an inhomogeneous fluid containing a housing having an inlet, a diaphragm forming an inlet nozzle, and a cantilevered package of elastic parallel plates located opposite it, each of which has a front edge facing the nozzle at its free end, characterized in that the diaphragm has N nozzles, each of which in length consists of three sections, the first of which has a conically converging shape, passing into the second section, made cylindrical, transition In the third section, made slit-like, the package of parallel elastic plates includes them in an amount equal to the number of nozzles, each plate placed opposite the corresponding nozzle, its front edge formed by bilateral bevels made across the thickness of each plate and forming a substantially right angle the length of one of the bevels is greater than the length of the other bevel, and the front edge of each plate is eccentric relative to the longitudinal axis of the nozzle and is spaced from the outlet end of this nozzle by p distance from 1 to 5 mm. 6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что корпус выполнен из магнитного материала, а упругие пластины выполнены из немагнитного материала. 6. The device according to p. 5, characterized in that the housing is made of magnetic material, and the elastic plate is made of non-magnetic material. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что каждая пластина имеет толщину, большую или равную ширине прямоугольного щелевидного среза каждого сопла, и ширину, равную или меньшую половины длины этой пластины и большую или равную длине прямоугольного щелевидного среза каждого сопла. 7. The device according to p. 6, characterized in that each plate has a thickness greater than or equal to the width of the rectangular slit-like section of each nozzle, and a width equal to or less than half the length of this plate and greater than or equal to the length of the rectangular slit-like section of each nozzle. 8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что расстояние между пластинами по существу равно расстоянию между крайней пластиной и стенкой корпуса. 8. The device according to p. 5, characterized in that the distance between the plates is essentially equal to the distance between the extreme plate and the wall of the housing. 9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что стенки диафрагмы на третьем щелевидном участке каждого сопла параллельны между собой, а длина каждого щелевидного участка в 2,5-3 раза больше ширины щелевидного среза каждого сопла. 9. The device according to claim 7, characterized in that the walls of the diaphragm on the third slit-like section of each nozzle are parallel to each other, and the length of each slit-like section is 2.5-3 times the width of the slit-like section of each nozzle. 10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в непосредственной близости снаружи корпуса перед диафрагмой по направлению движения потока размещен генератор электромагнитных импульсов, в том числе ультразвуковых, сверхвысокочастотных или оптических импульсов, или акустических колебаний. 10. The device according to p. 6, characterized in that in the immediate vicinity of the outside of the housing in front of the diaphragm in the direction of flow, an electromagnetic pulse generator is placed, including ultrasonic, microwave or optical pulses, or acoustic vibrations. 11. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в непосредственной близости снаружи корпуса после диафрагмы по направлению движения потока размещен генератор электромагнитных импульсов, в том числе ультразвуковых, сверхвысокочастотных или оптических импульсов, или акустических колебаний. 11. The device according to p. 6, characterized in that in the immediate vicinity of the outside of the housing after the diaphragm in the direction of flow, an electromagnetic pulse generator is placed, including ultrasonic, microwave or optical pulses, or acoustic vibrations.
RU2001108440/12A 2001-04-02 2001-04-02 Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment RU2177824C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108440/12A RU2177824C1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001108440/12A RU2177824C1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2177824C1 true RU2177824C1 (en) 2002-01-10

Family

ID=20247796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001108440/12A RU2177824C1 (en) 2001-04-02 2001-04-02 Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2177824C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2476261C1 (en) * 2011-09-15 2013-02-27 Дмитрий Михайлович Пастухов Method of exciting acoustic vibrations in fluid medium and apparatus (versions) for realising said method
RU2493630C2 (en) * 2008-10-30 2013-09-20 Анатолий Анатольевич Борматов Method and apparatus for affecting semiconductor and electric media in order to control properties thereof through electromagnetic pulses
RU2608488C2 (en) * 2011-08-11 2017-01-18 Дюрр Экоклин Гмбх Device to create fluid medium pulsating jet subjected to action of pressure
RU207971U1 (en) * 2021-09-13 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России) Shower head for preparation of oil dispersion baths

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАРДАШЕВА Г.А., МИХАЙЛОВА П.Е. Тепломассообменные акустические процессы и аппаратура. - М.: Машиностроение, 1973, с.110. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493630C2 (en) * 2008-10-30 2013-09-20 Анатолий Анатольевич Борматов Method and apparatus for affecting semiconductor and electric media in order to control properties thereof through electromagnetic pulses
RU2608488C2 (en) * 2011-08-11 2017-01-18 Дюрр Экоклин Гмбх Device to create fluid medium pulsating jet subjected to action of pressure
RU2476261C1 (en) * 2011-09-15 2013-02-27 Дмитрий Михайлович Пастухов Method of exciting acoustic vibrations in fluid medium and apparatus (versions) for realising said method
WO2013039429A2 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 Pastukhov Dmitri Mikhailovich Method for exciting acoustic vibrations in a fluid medium and device for the implementation thereof (variants)
WO2013039429A3 (en) * 2011-09-15 2013-05-16 Pastukhov Dmitri Mikhailovich Method for exciting acoustic vibrations in a fluid medium and device for the implementation thereof (variants)
RU207971U1 (en) * 2021-09-13 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ «НМИЦ РК» Минздрава России) Shower head for preparation of oil dispersion baths

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0062111B1 (en) Enhancing liquid jet erosion
US3278165A (en) Method and apparatus for generating acoustic vibrations in flowing fluids
US4877516A (en) Manipulating particulate matter
EP0300964B1 (en) Apparatus for mixing media capable of flowing
RU2325959C2 (en) Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating
RU2177824C1 (en) Method of treatment of nonuniform fluid medium and device for its embodiment
JP2014198327A (en) Method and apparatus for producing fine bubble
Ziada Interaction of a jet-slot oscillator with a deep cavity resonator and its control
RU2301916C2 (en) Method of action onto rheological properties of fluid medium
CN108160601B (en) Ultrasonic cleaning method
US7044163B1 (en) Drag reduction in pipe flow using microbubbles and acoustic energy
RU2309006C1 (en) Device for treatment of the fluid medium
RU2034638C1 (en) Method of obtaining dispersed systems and apparatus for its realization
Keshmiri et al. Surfactant sorption on a single air bubble in an ultrasonic standing acoustic wave field
Gallego-Juarez New technologies in high-power ultrasonic industrial applications
RU2476261C1 (en) Method of exciting acoustic vibrations in fluid medium and apparatus (versions) for realising said method
Khmelev et al. Effectiveness increase of ultrasonic cavitational processing of viscous liquid media
RU74317U1 (en) HYDRODYNAMIC DISPERSANTER AND RESONANCE PLATE FOR HIM
RU26197U1 (en) HYDRODYNAMIC DISPERSANT
RU99086U1 (en) ACOUSTIC ACTIVATION GENERATOR
US10233097B2 (en) Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same
RU2399746C1 (en) Device for wave processing of productive formations
JPH0398634A (en) Ultrasonic wave dispersion and emulsification method
RU2015749C1 (en) Hydrodynamic vibration generator
RU2434674C1 (en) Device for physicochemical treatment of fluids

Legal Events

Date Code Title Description
QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20020429

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20020429

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090403