RU2288777C1 - Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus - Google Patents
Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288777C1 RU2288777C1 RU2005117678/15A RU2005117678A RU2288777C1 RU 2288777 C1 RU2288777 C1 RU 2288777C1 RU 2005117678/15 A RU2005117678/15 A RU 2005117678/15A RU 2005117678 A RU2005117678 A RU 2005117678A RU 2288777 C1 RU2288777 C1 RU 2288777C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic
- oil
- rotor
- disk
- pos
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки различных жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате (РПАА). Оно может быть использовано в химической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, микробиологической, фармацевтической, пищевой, парфюмерной, кормовой, энергетике, химико-фотографической и других отраслях промышленности, дорожном строительстве, для проведения звукохимических реакций, обессоливания и обезвоживания нефти, для снижения вязкости различных жидкостей, в частности нефти и нефтепродуктов, для увеличения выхода светлых фракций при перегонке нефти, для удаления из нефти серы и ее соединений, для выращивания и заглушки бактерий, для изготовления различных эмульсионных лекарственных форм, для получения искусственной крови, для гомогенизации, пастеризации и стерилизации молока и молочных продуктов, при производстве спирта, для приготовления различных смесей, пюре и т.д., для производства различных косметических препаратов, в том числе и экстрактов, для экстрагирования различных веществ из различного сырья, для получения водобитумных эмульсий, для получения водотопливных эмульсий и т.д.The invention relates to methods for processing various fluid media in a rotary pulsation acoustic apparatus (RPAA). It can be used in chemical, oil production, oil refining, microbiological, pharmaceutical, food, perfumery, feed, energy, chemical-photographic and other industries, road construction, for soundchemical reactions, desalination and dehydration of oil, to reduce the viscosity of various liquids, in particular, oil and oil products, to increase the yield of light fractions during oil distillation, to remove sulfur and its compounds from oil, to grow and plug bacteria , for the manufacture of various emulsion dosage forms, for the production of artificial blood, for the homogenization, pasteurization and sterilization of milk and dairy products, in the production of alcohol, for the preparation of various mixtures, purees, etc., for the production of various cosmetic preparations, including extracts, for the extraction of various substances from various raw materials, to obtain water-bitumen emulsions, to obtain water-fuel emulsions, etc.
Известен способ обработки жидкотекучих сред (Патент РФ №2090253, кл. В 01 F 7/00 Бл. №26, 20.09.97) в роторно-пульсационном аппарате, заключающийся в том, что обработку ведут в условиях дополнительного акустического воздействия статора на среду колебаниями различной частоты и амплитуды, частоту при этом регулируют числом оборотов ротора, а амплитуду - моментом инерции массы диска вращающего ротора. По этому способу удается получить дисперсии гидрофобных защищаемых компонентов цветного проявления, применяемых в кинофотопромышленности с размерами частиц 0,1 мкм (0,1-10-6 м), а также проводить пастеризацию и стерилизацию в молочных продуктах. Недостатком этого способа является то, что в нем используются дополнительные акустические колебания (воздействия) статора на обрабатываемую среду. Эти колебания имеют значительно меньшую интенсивность и частоту по сравнению с акустическими излучениями колеблющегося ротора, более того, иногда технически более выгодно вести обработку, когда статор выполняет роль акустического зеркала, т.е. он максимально отражает падающие на него акустические волны, создаваемые вращающимся ротором в обрабатываемой среде. Интенсивность акустического излучения по этому способу составляет 100...150 Вт/см2, а частота излучения находится в пределах 100...16000 Гц. Этот способ не позволяет получать стабильные во времени результаты (воспроизводимость и повторяемость результатов) при обработке различных сред, например, при пастеризации молока, при обеззараживании сточных вод, содержащих микроорганизмы и т.д., что сдерживает его широкое практическое применение в различных областях народного хозяйства.A known method of processing a fluid medium (RF Patent No. 2090253, class B 01
Известен способ обработки жидкотекучих сред (авторское свидетельство СССР №1479088 кл. В 01 F 7/28. 15.05.89), заключающийся в том, что обработку жидкотекучей среды ведут в условиях гидроакустического воздействия, например, на суспензию минеральных удобрений акустическими колебаниями с определенной интенсивностью и частотой, которые возникают в радиальном зазоре между ротором и статором с наложением на них вибраций статора, обусловленных его периодическим отжатием от ротора. Используя этот способ можно получать, например, водотопливные эмульсии с размерами частиц по диаметру 0,6...0,8 мкм. Такие эмульсии обладают невысокой устойчивостью во времени - порядка 0,5 года. Кроме того, обработка по этому способу гидрофобных защищаемых компонентов цветного проявления не позволяет получать приемлемые результаты, т.к. средний диаметр частиц дисперсной фазы имеет значение порядка 0,5...1,0 мкм. Этот способ в целом характеризуется низкими частотами до 4 кГц акустического излучения с низкой интенсивностью J=50...60 Вт/см2, что делает его неприемлемым, например, для проведения звукохимических реакций, для получения высококачественных водобитумных эмульсий, пастеризации и стерилизации в жидкотекучих средах и т.д.A known method of processing a fluid medium (USSR author's certificate No. 1479088 class B 01 F 7/28. 05/15/89), which consists in the fact that the processing of a fluid medium is carried out under hydroacoustic effects, for example, on a suspension of mineral fertilizers by acoustic vibrations with a certain intensity and the frequency that occur in the radial clearance between the rotor and the stator with imposing on them the vibrations of the stator due to its periodic squeezing from the rotor. Using this method it is possible to obtain, for example, water-fuel emulsions with particle sizes in diameter of 0.6 ... 0.8 μm. Such emulsions have low stability over time - about 0.5 years. In addition, the processing by this method of hydrophobic protected components of color development does not allow to obtain acceptable results, because the average particle diameter of the dispersed phase is of the order of 0.5 ... 1.0 μm. This method is generally characterized by low frequencies up to 4 kHz of acoustic radiation with a low intensity J = 50 ... 60 W / cm 2 , which makes it unacceptable, for example, for soundchemical reactions, for high-quality water-bitumen emulsions, pasteurization and sterilization in fluid environments etc.
Известен акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате (патент РФ №2145255, кл. В 01 F 7/00,10.02.2000, Бюл. №4) заключающийся в том, что обработку ведут в условиях веерных колебаний плоскости диска вращающегося ротора при их различной форме, частоте, интенсивности относительно статора. Форму веерных колебаний, их частоту и интенсивность регулируют изменением мощности, затрачиваемой на вращение диска ротора. Этот способ позволяет значительно расширить частотный диапазон воздействия ротора на обрабатываемую среду, значительно повысить интенсивность акустического излучения в роторно-пульсационном акустическом аппарате. Это позволяет использовать этот способ для получения ультратонких дисперсий гидрофобных защищаемых компонентов цветного проявления, используемых в кинофотопромышленности, проводить процессы в жидкотекучих средах: обеззараживания, пастеризации, стерилизации и т.д. Недостатком этого способа является то, что на высоких частотах веерные колебания диска ротора распространяются только на периферию диска. Таким образом, не вся плоскость вращающегося диска ротора излучает в это время в обрабатываемую жидкотекучую среду акустические колебания.A known acoustic method for processing liquid media in a rotary pulsating acoustic apparatus (RF patent No. 2145255, class 01
Известен акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате (патент РФ №2162363, кл. В 01 F 7/00, 27.01.2001, Был. №3), как наиболее близкий аналог предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков, взятый нами за прототип, заключающийся в том, что эту обработку ведут посредством волнового воздействия на обрабатываемую среду чередующимися и повторяющимися периодическими волнами сжатия, разряжения, сжатия генерируемых веерными, и/или зонтичными, и/или комбинированными веерно-зонтичными колебаниями диска вращающегося ротора различной формы, частоты, амплитуды и интенсивности. Этот способ позволяет получить более широкую гамму частот, излучаемых в обрабатываемую среду вращающимся диском ротора, увеличить интенсивность этого излучения и, как следствие этого, расширить область использования этого способа, получить более качественные результаты по его применению. Недостатком этого способа является то, что не все виды колебаний и частот задействованы в процессе генерирования в обрабатываемую жидкотекучую среду периодически повторяющихся и чередующихся волн сжатия, разряжения, сжатия.A known acoustic method of processing fluid in a rotary pulsating acoustic apparatus (RF patent No. 2162363, class B 01
Техническим эффектом изобретения является повышение эффективности обработки жидкотекучих сред (ОЖС): экстракции, растворения, эмульгирования, диспергирования, деэмульгирования, проведения звукохимических реакций, проведения микробиологических процессов, гомогенизации и т.д. путем генерирования в ОЖС низкочастотных высокоинтенсивных акустических колебаний.The technical effect of the invention is to increase the efficiency of processing fluid media (OZHS): extraction, dissolution, emulsification, dispersion, demulsification, sound-chemical reactions, microbiological processes, homogenization, etc. by generating low-frequency high-intensity acoustic vibrations in the OJL.
Сущность изобретения характеризуется следующей совокупностью существенных признаков, обеспечивающих достижение указанного эффекта. Обработку жидкотекучих сред ведут в роторно-пульсационном акустическим аппарате волновым воздействием на обрабатываемую среду периодически чередующимися и повторяющимися волнами сжатия-разряжения-сжатия генерируемыми колебаниями плоскости диска вращающегося ротора различной частоты, амплитуды и интенсивности, согласно изобретению, эти волны генерируются продольными, перпендикулярно плоскости диска листовыми колебаниями этого диска.The invention is characterized by the following set of essential features that achieve this effect. The processing of fluid media is carried out in a rotary-pulsating acoustic apparatus by the wave action on the medium being processed periodically alternating and repetitive compression-vacuum-compression waves generated by oscillations of the disk plane of a rotating rotor of various frequencies, amplitudes and intensities, according to the invention, these waves are generated longitudinally, perpendicular to the sheet plane of the disk vibrations of this disk.
Ведение акустической обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате волновым воздействием на обрабатываемую среду периодически чередующимися и повторяющимися волнами сжатия, разряжения, сжатия генерируемыми листовыми колебаниями диска вращающегося ротора, приводит к тому, что в области низких частот, где интенсивность акустического излучения диска ротора максимальная, удается получить стабильный процесс этого излучения и, как следствие этого, стабильный процесс обработки жидкотекучих сред. Снижение частоты акустического воздействия на ОЖС приводит к увеличению времени этого воздействия (времени экспозиции) как бы их "постоянной", "неизменной" волны сжатия, разряжения, сжатия на различные объекты, находящиеся в ОЖС. Это приводит к тому, что эти объекты (частицы жидкой или твердой фазы, различные микроорганизмы, частицы сырья при экстрагировании, частицы крахмалосодержащего сырья, молекулы и т.д.) успевают деформироваться или изменить свой химический потенциал под действием высокой акустической интенсивности, достигающей 105 Вт/см2.The acoustic treatment of liquid fluids in a rotary-pulsating acoustic apparatus by the wave action on the medium being processed periodically alternating and repeating compression, rarefaction, compression waves generated by sheet vibrations of a disk of a rotating rotor leads to the fact that in the low frequency region where the intensity of acoustic radiation of the rotor disk is maximum , it is possible to obtain a stable process of this radiation and, as a result of this, a stable process for the treatment of fluid media. Reducing the frequency of acoustic exposure to the OZHD leads to an increase in the time of this exposure (exposure time) as it were their "constant", "unchanged" waves of compression, discharge, compression on various objects located in the OZHS. This leads to the fact that these objects (particles of a liquid or solid phase, various microorganisms, particles of raw materials during extraction, particles of starch-containing raw materials, molecules, etc.) manage to deform or change their chemical potential under the influence of high acoustic intensity, reaching 10 5 W / cm 2 .
Существенными отличительными признаками изобретения является то, что обработку жидкотекучих сред ведут волновым воздействием на обрабатываемую среду периодически чередующимися и повторяющимися волнами сжатия-разряжения-сжатия генерируемыми продольными, перпендикулярно плоскости диска листовыми колебаниями диска вращающегося ротора.The essential distinguishing features of the invention is that the processing of fluid media is carried out by a wave action on the medium being processed by periodically alternating and repetitive compression-vacuum-compression waves generated by longitudinal, perpendicular to the plane of the disk sheet vibrations of the disk of the rotating rotor.
Сравнительный анализ предлагаемого изобретения с известными техническими решениями позволяет нам сделать вывод о новизне и соответствии условию изобретательского уровня этого технического решения.A comparative analysis of the invention with known technical solutions allows us to conclude about the novelty and compliance with the condition of the inventive step of this technical solution.
На фиг.1 представлен диск ротора 9 РПАА, совершающий продольные, перпендикулярно плоскости диска листовые колебания, литерой "У" обозначены узлы этих колебаний, а литерой "П" - пучности колебаний диска ротора. Узел колебаний - это то место на диске ротора, амплитуда колебаний которого равна нулю, т.е. в этом месте диск ротора не колеблется в данное мгновение. Пучность колебаний - это то место на диске ротора, амплитуда колебаний которого максимальна. Стрелками "а" показано направление бегущих волн листовых колебаний, распространяющихся по диску продольно, вдоль плоскости диска ротора. На фиг.2 представлен РПАА, в котором осуществляется предлагаемый способ, его продольный разрез. Стрелками "б" показано колебательное перемещение диска ротора, которое осуществляется перпендикулярно плоскости диска ротора, благодаря чему на его поверхностях возникают пучности и узлы. На фиг.3 - сечение А-А фиг.2. На фиг.4 представлен опытный образец РПАА, на котором осуществлены все приведенные примеры во всех областях, представленных ниже. На фиг.5 представлена эмульсионная система, находящаяся возле неподвижного диска ротора. На фиг.6 представлена частица дисперсной фазы, находящаяся в покое или под действием незначительных возмущений со стороны среды со схемой действия сил притяжения (взаимодействия) на поверхность частицы фазы со стороны самой фазы и со стороны среды. На фиг.7 представлено действие периодически чередующихся и повторяющихся волн сжатия-разряжения-сжатия генерируемых листовыми колебаниями диска вращающегося ротора на частицы дисперсной фазы эмульсии, показана деформация этих частиц под действием этих волн. На фиг.8 представлена деформированная под действием волн сжатия-растяжения-сжатия генерируемых диском вращающегося ротора частица дисперсной фазы эмульсии и схема действия на поверхность деформированной частицы фазы сил притяжения со стороны самой фазы и со стороны среды. На фиг.9 представлено действие акустических волн сжатия-разряжения-сжатия на различного рода трещины, имеющиеся на поверхностях различных твердых тел при диспергировании суспензий, при экстрагировании и других процессах. На фиг.10 представлено действие этих же волн на поры пористого тела, например, при экстрагировании. На фиг.11 представлена частица крахмалосодержащего сырья. На фиг.12 представлена группа зерен крахмала, находящаяся в воде с микротрещинами между зернами, в которых действуют знакопеременные силы от действия в воде волн сжатия-разряжения-сжатия. На фиг.13 представлено действие этих же знакопеременных сил на микротрещины находящиеся на поверхности этого зерна. На фиг.14 представлен график зависимости интенсивности акустического излучения J [Вт/см2] от частоты f [кГц] излучения диска вращающегося ротора РПАА. На фиг.15 изображен кристалл соли, покрытый гидрофобной оболочкой находящейся в сырой нефти. На фиг.16 представлен кристалл соли, находящийся в перенасыщенном водном растворе, окруженном адсорбционным слоем асфальто-смолистых веществ с механическими примесями. На фиг.17 изображен тот же кристалл соли с разрушенной под действием акустических волн сжатия-разряжения-сжатия гидрофобной оболочкой. На фиг.18 изображен процесс коалесценции капель воды, находящейся в нефти под действием низкочастотных акустических волн высокой интенсивности. На фиг.19 представлена дисперсионная структура нефти (поз.36, 37). На фиг.20 представлено действие акустических волн сжатия-разряжения-сжатия на дисперсные структуры нефти. На фиг.21 представлено действие акустических волн на макромолекулы нефти (поз.38). На фиг.22 представлено действие акустических волн сжатия - растяжения - сжатия на надмолекулярную структуру нефти. На фиг.23 представлен график хранения обработанного в РПАА и не обработанного цельного молока. На фиг.24 представлена принципиальная схема стенда "Лазерный интерферометр". На фиг.25 представлены схемы диспергирования эмульсий, на фиг.26 - частица дисперсной фазы с векторами скорости движения среды в районе полюсов частицы.Figure 1 shows the disk of the
В таблице №1 приведены параметры акустической добротности для различных конструкционных материалов. Акустическая добротность это параметр, численно характеризующий во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний при резонансных частотах больше амплитуды колебаний при частотах ниже резонансных при одинаковых амплитудах вынуждающих колебаний. В таблице №2 приведены результаты по получению водобитумных эмульсий, в таблице №3 приведены результаты экстрагирования пектина по предлагаемому способу в сравнении со способом получения пектина по патенту РФ №2123266, кл. А 23 L 1/0524, С 08 В 37/06. В таблице №4 приведены параметры сусла полученного по предлагаемому способу в сравнении с традиционным, в таблице №5 приведены показатели спирта при сбраживании сусла необработанного и обработанного в РПАА, эти две таблицы №4 и №5 касаются производства спирта. В таблице №6 приведены результаты обессоливания нефти, в таблице №7 - результаты обезвоживания нефти; в таблицах №6 и №7 исходная обводненность - 20%, содержание солей -61825 мг/л. В таблице №8 - изменение температуры вспышки, в таблице №9 - изменение вязкости, в таблице №10 изменение температуры застывания, в таблице №11 - изменение выхода светлых фракций при перегонке нефти. В таблицах №№8-11 образцы 1 соответствуют не обработанной в РПАА нефти, образцы 2-4 соответствуют нефти, обработанной в РПАА при различных режимах. Результаты, приведенные в таблицах №№8 -11 получены на нефтеперерабатывающем заводе. В таблице №12 приведены показатели не обработанного и обработанного в РПАА молока, в таблице №13 приведены результаты восстановления молока из сухого молока. В таблице №14 представлены результаты "заглушки" бактерий.Table 1 shows the parameters of acoustic quality factor for various structural materials. Acoustic Q-factor is a parameter that numerically characterizes how many times the amplitude of forced oscillations at resonant frequencies is greater than the amplitude of oscillations at frequencies lower than resonant at the same amplitudes of the forced oscillations. Table No. 2 shows the results for the production of water-bitumen emulsions, table No. 3 shows the results of the extraction of pectin by the proposed method in comparison with the method of producing pectin according to the patent of the Russian Federation No. 2123266, class. A 23
Аппарат (см. фиг.2, 3 и 4) содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. В корпусе 1 с зазором установлены статоры 4 с помощью упругих элементов (лопаток, стоек, обечайки и т.д.) статора 5. На торцах статоров 4, обращенных в противоположную сторону от корпуса 1, размещены коаксиальные цилиндры 6, в которых выполнены проточные каналы 7. На валу 8 установлен ротор 9 с помощью упругих лопаток 10 и втулки 11. На торцах диска ротора размещены коаксиальные цилиндры 12, в которых выполнены проточные каналы 13. Ротор 9 выполнен из титана или титановых сплавов, т.к. акустическая добротность этого материала наибольшая из известных и доступных металлов и их сплавов. Статоры 4 выполнены из титана или титановых сплавов и имеют массу, близкую по значению массе ротора. Статоры выполняют роль акустических резонаторов, колеблющихся с теми же частотами, что и вращающийся ротор. Фиг.5 поз.9 - диск ротора, 14 - частицы дисперсной фазы, 15 - дисперсионная среда; фиг.6 - поз.16 силы молекулярного взаимодействия точки на поверхности частицы фазы 14 со средой 15, поз.17 силы молекулярного взаимодействия той же точки на поверхности частицы фазы 14 с самой фазой; фиг.7 - поз.9 - стенка диска ротора совершающего вынужденные колебания и генерирующего в среду 15 периодически чередующихся и повторяющихся волн сжатия 18 и разряжения 19; фиг.8 - элемент фиг.7, а именно частица фазы 14, деформированная волнами сжатия 18, разряжения 19, в результате чего результирующие силы взаимодействия точки на поверхности фазы с самой фазой поз.17 "работают" на разделение, т.е. диспергирование частицы фазы 14; фиг.9 - поз.15 - среда; поз.20 - твердое тело, поз.21 - трещины на поверхности твердого тела 20, поз.22 - знакопеременные пульсирующие силы, возникающие от действия волн сжатия (18) - разряжения (19) - сжатия (18), действующие на стенки поверхностных трещин 21; поз.23 - трещины в твердом теле 20, возникающие от действия сил 22; фиг.10 - поз.24 - пористое тело, поз, 25 - сквозные поры, поз.26 - замкнутые поры (полости); фиг.11, 12, 13 - поз.27 - мякинная оболочка крахмалосодержащего сырья, поз.28 - зерно крахмала, на фиг.9-13 поз.15 - среда растворителя или вода. На фиг.14 представлена графически зависимость интенсивности акустического излучения J от частоты f, поз.29 - интенсивность акустического излучения роторно-пульсационного аппарата (РПА), поз.30 - интенсивность акустического излучения ультразвукового диспергатора низкочастотного (УЗДН), поз.31 - интенсивность акустического излучения роторно-пульсационного акустического аппарата (РПАА). Фиг.15 поз.32 - кристалл соли, поз.33 - адсорбционный слой асфальто-смолистых веществ (гидрофобный слой), поз.34 - нефть. Фиг.16 поз.35 - перенасыщенный водный раствор соли. Фиг.17 то же, что на фиг.15 и 16, но с разрушенным гидрофобным слоем (33). Фиг.18 поз.35 - капля воды, поз.36 - направление (вектор скорости) движения капли воды (35) под действием разности (градиента) давления волн сжатия (18) - разряжения (19), сжатия (18). Фиг.19 - поз.36 - ядро дисперсной структуры, состоящее из асфальтенов или частиц механических примесей, поз.37 сольватная оболочка. Фиг.20 - действие акустических волн сжатия (18), разряжения (19) на дисперсную структуру нефти. На фиг.21 - действие акустических волн на макромолекулы (38) нефти, приводящие их к разрушению, на фиг.22 - действие волн на надмолекулярную структуру нефти, поз.39 - надмолекулярная структура нефти.The apparatus (see figure 2, 3 and 4) contains a
Для получения листовых колебаний диска ротора во время работы РПАА, т.е. во время его вращения необходимо сделать следующее. Диск ротора 9 установить в державку стенда "Лазерный интерферометр" представленного на фиг.24. С помощью генератора поз.54, усилителя поз.55 и пъезо-излучателя поз.49 привести диск ротора 9 в вынужденные колебания, при этом частоту возбуждения генератора поз.54 менять плавно от 0 Гц. С помощью микрофона поз.48 и шумомера поз.52 следить за интенсивностью колебаний диска ротора 9. Как только эта интенсивность J достигнет максимального значения, что соответствует резонансным колебаниям диска, произвести с помощью оптической системы стенда (лазера поз.50, полупрозрачного зеркала поз.45, зеркал поз.44, линз поз.46, голографической фотопластины поз.47) фотографирование формы этого колебания. Это будет первая форма колебаний данного диска ротора и эта форма будет аналогична форме простого колебания листа, т.е. соответствовать продольным, перпендикулярно плоскости диска листовыми колебаниями диска ротора, распространение и перемещение которых представлены на фиг.1 и фиг.2.To obtain sheet vibrations of the rotor disk during RPAA operation, i.e. during its rotation, you must do the following. The
Колебания этого же диска ротора на больших частотах, генерируемых генератором поз.54, будет иметь сложную форму. Эти формы представлены в патентах РФ №2145255, Кл. В 01 F 7/00, Бюл. 4, 10.02. 2004, №2162363, кл. В 01 F 7/00, Бюл.3,. 27.01.2001, а именно: веерные, зонтичные и комбинированные веерно-зонтичные колебания. Для представленного на фиг.4 РПАА частота, при которой возникают первые, листовые колебания диска ротора, соответствует 215 Гц. Для каждого типа-размера диска ротора и его материала, титановых сплавов ВТ-5, ВТ-8, ВТ-9, ВТ-20 и т.д. эта частота будет иметь другое, свое значение.Oscillations of the same rotor disk at high frequencies generated by the generator pos. 54 will have a complex shape. These forms are presented in RF patents No. 2145255, Cl. B 01
Далее диск ротора 9 снимается со стенда и устанавливается в роторно-пульсационный акустический аппарат (РПАА). Аппарат включают в работу. При этом частоту его вращения плавно увеличивают от 0 об/мин. С помощью анализатора спектра, например, СКЧ-3, или любого другого, см. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. Под ред. В.В.Клюева - Машиностроение, 1978. - 448 с, ил, стр.286-287. Табл.1 "Технические характеристики отечественных анализаторов спектра" устанавливают такую частоту вращения ротора, при которой максимальная амплитуда колебаний акустических излучений диска ротора, а следовательно, и аппарата в целом, будет происходить для данного аппарата на частоте акустического излучения порядка 215 Гц.Next, the
В этом случае, согласно работе: Островский Ю.И. и др. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. - М.: Наука, 1988, 248 с. стр.228, форма колебаний диска ротора будет такой же, как и на стенде, т.е. будет листовой. Для одинакового типа-размера диска ротора и одинакового материала, из которого он изготовлен, эта частота будет отличатся от стендовой на незначительную величину из-за погрешности при их изготовлении, и она (частота) легко определяется с помощью анализатора спектра.In this case, according to the work: Ostrovsky Yu.I. et al. Holographic interference methods for measuring strains. - M .: Nauka, 1988, 248 p. p.228, the oscillation shape of the rotor disk will be the same as on the stand, i.e. will be leafy. For the same type-size of the rotor disk and the same material from which it is made, this frequency will differ from the bench by a small amount due to an error in their manufacture, and it (frequency) is easily determined using a spectrum analyzer.
Таким образом, осуществляется промышленное применение этой формы колебаний, а именно промышленно используются листовые колебания диска ротора аппарата при его вращении.Thus, the industrial application of this form of vibration is carried out, namely, sheet vibrations of the rotor disk of the apparatus during its rotation are industrially used.
Далее аппарат с установленным в нем диском ротора работает на частотах его вращения (числах оборотов), определенных как указано выше и соответствующих при этом листовым колебаниям диска ротора.Further, the apparatus with the rotor disk installed in it operates at the frequencies of its rotation (revolutions) determined as described above and corresponding to the sheet vibrations of the rotor disk.
Предлагаемый способ осуществляется в аппарате следующим образом: через входной патрубок 2 в аппарат 1 поступает обрабатываемая жидкотекучая среда (см. приведенные примеры). Под действием насосного эффекта, создаваемого упругими лопатками 10 ротора 9 и стенками проточных каналов 13 ротора 9, вращающегося вместе с втулкой 11 и валом 8, она движется в радиальном направлении, проходя последовательно через проточные каналы 7, выполненные в коаксиальных цилиндрах 6 статоров 4, и проточные каналы 13, выполненные в коаксиальных цилиндрах 12 ротора 9. Здесь она подвергается интенсивному механическому воздействию со стороны вышеуказанных элементов конструкции ротора и статоров, что приводит к интенсивному перемешиванию, растворению, гомогенизации, грубому диспергированию и т.д. При этом эти процессы протекают на макроуровне. Наряду со всем этим в предлагаемом способе возникают листовые колебания плоскости диска вращающегося ротора 9, которые достигают интенсивности - 105 Вт/см2 и выше. На представленной фиг.1 изображены эти листовые колебания плоскости диска ротора 9, полученные с голографических пластин с помощью лазерной интерферометрии (см. фиг.24). Колебания плоскости диска вращающегося ротора возникают вследствие того, что, во-первых, он установлен на втулке 11 с помощью упругих лопаток 10, что позволяет диску совершать эти колебания, а, во- вторых, из-за того, что диск ротора 9 обтекается потоком жидкости с двух сторон, что неизбежно приводит к неравномерному течению жидкости с одной и другой стороны. В силу этого на диск ротора начинает действовать пульсирующее давление, возникающее с разных сторон диска, что и приводит к колебаниям диска ротора 9. Такие же колебания возникают и в односторонних дисках, когда коаксиальные цилиндры 12 с проточными каналами 13 установлены только на одной стороне плоскости диска ротора 9. В этом случае при определенных частотах вращения диска ротора из-за пульсаций давления уже с одной стороны диск ротора совершает точно такие же листовые колебания, обладающие значительно большей интенсивностью, чем все другие акустические колебания, возникающие в аппарате. Регулирование интенсивности акустического воздействия вращающегося ротора осуществляется регулированием затрачиваемой на его вращение мощности и происходит за счет изменения частоты вращения диска ротора. На фиг.21 поз.38 - деформированная под действием акустических волн макромолекула нефти, на фиг.22 - деформация надмолекулярной структуры нефти 39 под действием акустических волн. На фиг.23 поз.40 - исходное не обработанное в РПАА молоко, поз.41 - молоко, обработанное в РПАА при температуре 55°С, поз.42 - молоко, обработанное в РПАА при температуре 70°С, поз.43 - молоко обработанное в РПАА при температуре 80°С, Т° - кислотность молока в градусах Тернера. Фиг.24 поз.44 - зеркало, поз.45 - полупрозрачное зеркало, поз.46 - линза, поз.47 - голографическая фотопластинка, поз.48 - микрофон, поз.49 - пьезоизлучатель, поз.50 - лазер, поз.51 - блок питания лазера, поз.52 - шумомер, поз.53 - осциллограф, поз.54 - генератор, поз.55 - усилитель.The proposed method is carried out in the apparatus as follows: through the
Дисперсные структуры 14, находящиеся в дисперсионной среде 15 фиг.5 и 6 под действием разности результирующих сил 16 и 17, действующих на каждую точку их поверхности со стороны среды 15 и фазы 14, пребывают в стабильном сферическом состоянии из-за того, что результирующие силы 17 взаимодействия поверхностного слоя частиц фазы 14 с самой фазой больше результирующих сил 16 взаимодействия этого слоя со средой. При этом РПАА не работает, диск 9 фиг.4 не колеблется и не генерирует в жидкую среду. При работе РПАА диск ротора 9 совершает листовые колебания, как показано на фиг.1, стенка его колеблется (см. фиг.7) и генерирует в среду 15 периодически чередующиеся и повторяющиеся волны сжатия (18) - разряжения (19) - сжатия (18). Эти волны деформируют частицы дисперсной фазы 14, при этом в области волн сжатия 18 частицы дисперсной фазы 14 сжимаются, образуя шейку, а в области волн разряжения 19 - как бы расширяются, т.е. происходит как бы выдавливание капли частицы фазы 14 из области волны сжатия 18 в область волны разряжения 19. На фиг.8 в увеличенном масштабе показана одна частица жидкой фазы 14, находящаяся в среде 15, деформированная волнами сжатия 18 - разряжения 19, генерируемых листовыми колебаниями вращающегося диска ротора 9. В этом случае результирующие силы 17 взаимодействия поверхности частиц фазы 14 с самой фазой и силы 16 взаимодействия этой поверхности со средой 15 работают на разделение (разрушение, диспергирование и т.д.) частиц этой фазы 14, т.к. результирующая сил 16 и 17 направлена вовнутрь деформированной капли фазы 14. Таким образом, происходит диспергирование жидкой фазы в жидкой среде. На фиг.9 представлено действие волн сжатия 18, разряжения 19 на твердые частицы 20 находящиеся в жидкой среде 15. На поверхности твердых частиц 20 всегда имеются трещины 21. Волны сжатия 18 - разряжения 19, проникая аномально глубоко в эти трещины, создают в них пульсирующее давление, которое в свою очередь создает в этих трещинах знакопеременные силы 22, действующие на поверхность этих трещин 21. Эти знакопеременные силы 22 создают в материале твердого тела 20 усталостные напряжения, которые приводят к усталостному разрушению тела 20 по вновь образованным трещинам 23, которые, как правило, образуется по границам зерен и другим аномалиям в твердых телах. Таким образом, происходит диспергирование твердых частиц 20 фазы в жидкой среде 15. Это позволяет увеличить число этих частиц в среде, увеличить их поверхность, что положительно сказывается, например, на процессах экстрагирования из твердых веществ. При экстрагировании веществ из мягкого, пористого вещества (см. фиг.10) волны сжатия - 18, разряжения - 19, во-первых, деформируют эти частицы сжимая-разжимая их, что значительно увеличивает массообмен между этим телом 24 и жидким растворителем 15, во-вторых, на стенки открытых пор 25 действуют, как и в предыдущем случаи с твердыми веществами, знакопеременные силы, вызывающие деформацию этих пористых тел, а кроме того, за счет действия этих сил 22 происходит разрыв тканей 23 пористых тел 24 с открытием глухих пор 26 и притоком в них растворителя 15, что существенно повышает выход экстрагируемых веществ и интенсифицирует эти процессы. При обработке в РПАА по предлагаемому способу крахмалосодержащего сырья, как показано на фиг.11-13 под действием тех же знакопеременных сил происходит отделение мякинной оболочки 27 от глобул зерен крахмала 28 находящихся в воде 15, отделение зерен крахмала друг от друга (см. фиг.12) и диспергирование самих зерен крахмала (см. фиг.13) на отдельные осколки. На этих фигурах зазоры между зернами крахмала и трещины в самих зернах крахмала обозначены одинаково поз.21, все остальные обозначения совпадают с предыдущими обозначениями и соответствуют им. На фиг.14 представлен график зависимости акустического излучения J [Вт/см2] от частоты этого излучения f [кГц]. Из этого графика видно, что акустическое излучение РПАА поз.31 почти во всем диапазоне излучаемых диском вращающегося ротора частот значительно выше интенсивности излучения УЗДНа поз.30 и значительно выше интенсивности излучения роторно-пульсационного аппарата (РПА) поз.29. Измерения были проведены с помощью шумомера RFT 00017. Наибольшее значение интенсивность акустического излучения достигает на низких частотах, т.е. на тех частотах, которые генерируются именно листовыми колебаниями диска вращающегося ротора. Они достигают значения 105 Вт/см2. На фиг.15 и 16 представлены кристаллы солей 32, находящихся в нефти 34 окруженных слоем 33 асфальто-смолистых веществ (гидрофобный слой) и слоем 35 перенасыщенного водного раствора соли. Под действием акустического излучения высокой интенсивности гидрофобный слой окружающий кристалл соли или кристалл соли с перенасыщенным водным ее раствором разрушаются, а вводимая в нефть пресная вода проникает к кристаллам солей 32 и к их перенасыщенному раствору. Пресная вода при этом разбавляет перенасыщенный водный раствор солей, растворяет и сами кристаллы солей. Таким образом, происходит обессоливание нефти, результаты которого приведены в таблице №6. Процесс обезвоживания нефти заключается в том, что под действием значительной разницы в давлениях между волнами сжатия 18 и волнами разряжения 19, возникающих в нефти, в которой присутствует вода, т.е. имеет место обратная эмульсия, мелкие частицы воды 35 движутся по стрелке 36 из области высокого давления 18 в область низкого давления 19 и при вводе в такую нефть деэмульгатора, разрушающего поверхностно-активное вещество (ПАВ) эти капли воды коалесцируют до таких размеров, когда на них начинают действовать отрицательные архимедовы силы, что и разделяет воду и нефть. Результаты обезвоживания нефти приведены в таблице №7. Механизм движения капель воды в нефти под действием разности давлений представлен на фиг.18. На фиг.19 изображена дисперсная структура нефти, а на фиг.20 - действие акустических волн сжатия 18 и волн разряжения 19 на эту структуру. Под действием этих волн происходит разрушение сольватной оболочки 37 ядра 36, состоящего из асфальтенов. При воздействии на ядро 36 акустических колебаний высокой интенсивности оно так же может разрушаться. На фиг.21 представлено действие акустических волн на макромолекулы нефти. Поскольку в этих молекулах энтальпия связи С-S наименьшая, а именно 54 ккал/моль, то очевидно, что разрушение этих молекул происходит по этой связи. Это подтверждается тем, что при дальнейшей перегонке обработанной в РПАА нефти, во-первых, возрастает выделение сероводорода, во-вторых, увеличивается выход светлых фракций, в третьих, снижается вязкость нефти, в четвертых, снижается температура вспышки, в пятых, снижается температура ее застывания. Эти результаты представлены в таблицах №№8-11, где образцы под номером 1 - это исходная, не обработанная в РПАА нефть, образцы под номерами 2-4 - нефть, обработанная в РПАА при различных режимах обработки.Dispersed
Под действием акустических волн высокой интенсивности происходит разрушение бактерий, находящихся в различных жидкостях и, в частности, в молоке. Результаты этого воздействия при обработке молока в РПАА представлены на фиг.23, в таблицах №№12, 13. На фиг.23 по горизонтальной оси отложено время хранения молока в сутках, по вертикальной оси - кислотность молока в Т°, верхний предел кислотности молока - 24Т°, поз.40 - исходное, не обработанное в РПАА цельное молоко, поз.41-43 - молоко, обработанное в РПАА при разных режимах обработки. Максимальный срок хранения пастеризованного молока по ТУ-36 часов (1,5 суток). Из фиг.23 видно, что молоко, обработанное в РПАА, значительно превышает требование ТУ к сроку хранения пастеризованного молока традиционным температурным способом. Из таблицы №12 также видно, что молоко, обработанное в РПАА, имеет значительно более лучшие показатели по ОМЧ (общему микробному числу) и БГКП (бактерий группы кишечной палочки). Из таблицы №13 видно, что молоко, восстановленное по традиционным технологиям, имеет более низкие показатели по сравнению с молоком, восстановленным с помощью РПАА. Авторами были проведены работы по обработке отработанной СОЖ (смазывающе-охлаждающей жидкости), используемой в машиностроении для процессов резания металлов. Отработанная СОЖ имела сильный запах разложения (результат жизнедеятельности в СОЖ микроорганизмов). В результате обработки в РПАА отработанной СОЖ запах разложения полностью исчез, и не возникал в течении месяца при том, что она находилась при температуре 35°С.Under the influence of high-intensity acoustic waves, the destruction of bacteria found in various liquids and, in particular, in milk occurs. The results of this effect when processing milk in RPAA are presented in Fig. 23, in tables No. 12, 13. In Fig. 23, the horizontal axis shows the storage time of milk in days, the vertical axis shows milk acidity in T °, the upper limit of milk acidity - 24 °, pos. 40 - initial, whole milk not processed in RPA, pos. 41-43 - milk processed in RPA under different processing conditions. The maximum shelf life of pasteurized milk according to TU-36 hours (1.5 days). From Fig.23 it can be seen that the milk processed in RPAA significantly exceeds the requirement of TU for the shelf life of pasteurized milk in the traditional temperature way. From table No. 12 it is also seen that milk processed in RPAA has significantly better indicators for TMP (total microbial number) and BGKP (Escherichia coli bacteria). From table No. 13 it is seen that milk restored by traditional technologies has lower rates compared to milk restored using RPAA. The authors carried out work on the processing of spent coolant (cutting fluid) used in mechanical engineering for metal cutting processes. The spent coolant had a strong odor of decomposition (the result of vital functions in the coolant of microorganisms). As a result of processing the spent coolant in the RPAA, the odor of decomposition completely disappeared, and did not occur within a month despite the fact that it was at a temperature of 35 ° C.
В процессе эмульгирования происходит деформация частиц дисперсной фазы, с последующим их дроблением на более мелкие, как показано на фиг.25. Условия для дробления частиц возникают в результате вращательно-поступательного и вихревого (турбулентного) движения частиц фазы и жидкотекучей среды в РПАА, в котором жидкость протекает в зазоре между неподвижным диском-статором и вращающимся диском-ротором. Все частицы (капли) дисперсной фазы вовлекаются в это движение таким образом, что в качестве внешнего воздействия следует рассматривать параметр градиента скорости. Под этим параметром понимается разность по модулю величин векторов скоростей в любых двух точках движущейся жидкости, отнесенных к расстоянию между этими точками. На фиг.26 изображена капля дисперсной фазы 14, находящаяся в среде 15, с действующими на ее полюсах векторами скоростей V1 и V2. Направленные в разные стороны векторы скоростей складываются, а направленные в одну сторону - вычитаются из большего меньший. И эта величина ΔV относится к расстоянию между полюсами капли, т.е. к диаметру капли dk.In the process of emulsification, the particles of the dispersed phase are deformed, followed by their crushing into smaller ones, as shown in Fig. 25. The conditions for particle crushing arise as a result of rotational-translational and vortex (turbulent) motion of phase particles and a fluid medium in the RPAA, in which liquid flows in the gap between the stationary stator disk and the rotating rotor disk. All particles (droplets) of the dispersed phase are involved in this motion in such a way that the velocity gradient parameter should be considered as an external influence. By this parameter we mean the difference modulo the magnitudes of the velocity vectors at any two points of the moving fluid, referred to the distance between these points. On Fig shows a droplet of the dispersed
Механизм эмульгирования, изображенный на фиг.5-8, математически его можно представить следующим образом. Чтобы капля дисперсной фазы 14, находящаяся в состоянии покоя, как показано на фиг.5 и 6, начала деформироваться, необходимо, чтобы любое внешнее воздействие на нее, например динамический напор ΔPд, был бы равен или был бы больше капиллярного давления Рк, создаваемого внутри капли, силами межфазного поверхностного натяжения σ.The emulsification mechanism depicted in figure 5-8, mathematically it can be represented as follows. In order for the droplet of the dispersed
где Рк - капиллярное давление внутри капли дисперсной фазы [Н/м2], σ - межфазное поверхностное натяжение [Н/м], dk - диаметр капли дисперсной фазы [м].where P k is the capillary pressure inside the droplet of the dispersed phase [N / m 2 ], σ is the interfacial surface tension [N / m], d k is the diameter of the droplet of the dispersed phase [m].
Динамический напор:Dynamic head:
где ΔРд - динамический напор [Н/м2], ρ - плотность среды [кг/м3], ΔV - разность скоростей V1 и V2 среды в окрестности капли (на полюсах капли) дисперсной фазы [м/сек] (см. фиг.25). Таким образом ΔРд≥Рк (Брагинский Л.Г., Бегичев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: Физические основы и инженерные методы расчета. - Л. Химия, 1984. - 336 л. илл.; стр.198).where ΔР d is the dynamic pressure [N / m 2 ], ρ is the density of the medium [kg / m 3 ], ΔV is the difference between the velocities V 1 and V 2 of the medium in the vicinity of the droplet (at the poles of the droplet) of the dispersed phase [m / s] ( see Fig. 25). Thus ΔР д ≥Р к (Braginsky L.G., Begichev V.I., Barabash V.M. Mixing in liquid media: Physical foundations and engineering methods of calculation. - L. Chemistry, 1984. - 336 l. Ill. ; p. 198).
Интенсивность акустического излучения:Acoustic Intensity:
где J - интенсивность акустического излучения [Вт/м2], Ра - амплитуда акустического давления [Н/м2], Va - амплитуда колебательной скорости [м/сек] (Ультразвук. Под ред. Голяминой И.П. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1979, 400 с). Решая эти три уравнения (1, 2, 3) относительно dk и принимая ΔРд=Pa, ΔV=Va, получим dk≥4·σ/(2·ρ·J2)1/3. Производство любых эмульсий, например, по патенту РФ №2052843, кл G 03 С 7/32, 20.01.96, Бюл. №2, при градиенте скорости в зазоре между ротором и статором qradV=(3,0...8,8)-106 м/сек·м при зазоре δ=10-5 м с диаметром частиц дисперсной фазы порядка 0,05...0,1 мкм (5-8...10-8 м) и σ=6·10-3...10-4 Н/м невозможно, т.к. для начала деформации капель дисперсной фазы диаметром dk=0,05 мкм необходимо, чтобы при зазоре между ротором и статором δ=10-5...5·10-5 м и диаметре ротора 200 мм (0,2 м) частота его вращения была бы в пределах n=5,91·105 об/мин (9,85-103 об/сек), при этом градиент скорости в зазоре между ротором и статором был бы равен qradV=6,19-108 м/сек·м, а не (3,0...8,8)-106 м/сек·м. Создание промышленных РПА с размерами диска ротора 0,2 м и вращающегося с частотой 591000 об/мин (9850 об/сек) в настоящее время представляется проблематичным.where J is the intensity of acoustic radiation [W / m 2 ], P a is the amplitude of the acoustic pressure [N / m 2 ], V a is the amplitude of the vibrational velocity [m / s] (Ultrasound. Edited by Golyamina I.P. Little Encyclopedia M .: Sov. Encyclopedia, 1979, 400 p). Solving these three equations (1, 2, 3) relative to the bearing and d k? P d = P a, ΔV = V a , we obtain d k ≥4 · σ / (2 · ρ · J 2) 1/3. The production of any emulsions, for example, according to the patent of the Russian Federation No. 2052843, class G 03
Необходимо отметить, что обработка жидкотекучих сред в малых зазорах между вращающимся ротором и статором малоэффективна хотя бы в силу того, что через эти зазоры протекает порядка 10% жидкости по сравнению с 90% жидкости, протекающей в проточных каналах. Это вытекает из того, что площадь проточного канала по крайней мере на два порядка больше площади канала, образованного боковым зазором между ротором и статором. Так, при ширине проточного канала 6 мм, учитывая то обстоятельство, что этот канал бывает полностью открыт и полностью закрыт, примем ширину этого канала равным 3 мм. Примем также, что высота проточного канала и высота канала, образованного боковым зазором δ, равны между собой и равны каждый по 10 мм. Таким образом, площадь проточного канала Sпрот=30 мм2, а площадь канала, образованного боковым зазором δ·Sбок (0,01...0,02)-10=0,1...0,2 мм2, (см. кроме того, патент РФ №2138555, кл. С 12 Р 7/06, 05.12.97 и патент РФ №2123266, A 231 L 1/0524, С 08 В 37/06, 20.12.98). Максимальные линейные (окружные) или переносные скорости в этих патентах находятся в пределах V=18,32...99 м/сек при расходе 10...11 т/час, (м3/час) или (0,003 м3/сек). Учитывая то, что минимальная скорость в боковом зазоре равна нулю (см. вышеуказанные патенты), то средняя скорость в зазоре будет равна половине максимальной скорости, т.е. Vcp=9,16...49,5 м/сек. Расход жидкости через канал определяется как произведение скорости течения жидкости на площадь поперечного сечения канала. Таким образом, расход в канале, образованном боковым зазором между ротором и статором, Qзаз =9,16-10-7...9,9·10-6 м /сек. Если учесть, что проточных каналов может быть порядка 60, то расход через один проточный канал составит 5·10-5 м3/сек. Приняв это значение за 100%, определим, что расход жидкости через канал, образованный боковым зазором, составит от 1,83% до 19,8%, т.е. в среднем 10,8%. Здесь необходимо отметить следующее, что в боковой зазор между ротором и статором, равный 0,01...0,02 мм, не сможет попасть ни крахмалосодержащее сырье (см. патент РФ №2138555), ни пектиносодержащее сырье, например свекловичный жом, яблочные и цитрусовые выжимки, амарант (см. патент РФ №2123266), т.к. размеры частиц этого сырья значительно, на порядок или два порядка, больше величины этого зазора. Это обстоятельство подтверждается и тем, что процессы эмульгирования, диспергирования, экстрагирования, пастеризации, проведение звукохимических реакций, изменение дисперсной структуры нефти и нефтепродуктов и т.д. и т.п. протекают и при воздействии: на соответствующие продукты посредством УЗДНа, в котором нет никаких вращающихся частей, нет никакого зазора между ротором и статором, а следовательно, нет градиента скорости в этом зазоре, а есть невращающийся диск, совершающий колебания, генерируемые специальным источником.It should be noted that processing liquid fluids in small gaps between a rotating rotor and a stator is ineffective, if only because about 10% of the fluid flows through these gaps compared to 90% of the fluid flowing in the flow channels. This follows from the fact that the area of the flow channel is at least two orders of magnitude larger than the area of the channel formed by the lateral gap between the rotor and the stator. So, with the width of the
Из приведенных примеров видно, что область применения предлагаемого способа очень широкая. При этом фактически может быть применен однотипный аппарат РПАА (см. фиг.4). При использовании регулируемого по частоте вращения привода аппарата, его с успехом можно применять во всех перечисленных отраслях промышленности.From the above examples it is seen that the scope of the proposed method is very wide. In this case, the RPAA apparatus of the same type can actually be used (see Fig. 4). When using the device drive, regulated on frequency of rotation, of the device, it can be successfully applied in all listed industries.
На фиг.24 представлена схема стенда "Лазерный интерферометр", на котором получен снимок, представленный на фиг.1. Диск ротора 9 установлен в оправке на станине. Через полупрозрачное зеркало 45, линзу 46 лазерный луч от лазера 50 падает на диск ротора 9. Часть этого луча, отражаясь от зеркала 45 с помощью зеркал 44 и линзы 46, попадает на голографическую фотопластинку 47. К диску ротора 9, в его торец, подведен пьезоизлучатель 49, который может быть подведен и к оси, на которой установлен диск ротора 9. С помощью генератора 54, усилителя 55 и пьезоизлучателя 49 в диске ротора 9 генерируются колебания. С помощью микрофона 48, шумомера 52 и осциллографа 53 определяется максимальное звучание диска ротора 9, т.е. определяется максимальная амплитуда его колебаний (резонансные колебания). При этом на фотопластине 47 происходит наложение невозмущенного луча лазера, прошедшего через отражающие зеркала 44, с возмущенным лучом лазера, отразившегося от колеблющегося ротора. Экспонирование фотопластины 47 происходит тогда, когда частота, генерируемая системой возбуждения пьезоизлучателя 49, совпадает с собственной частотой колебаний диска ротора 9. Диск ротора 9 при этом не вращается, а только совершает колебательное движение, однако из литературных источников известно, что вращающийся диск ротора совершает точно такие же колебания, как и диск, находящийся на этом стенде (Островский Ю.И. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. - М.: Наука, 1988, 248 с.)On Fig presents a diagram of the stand "Laser interferometer", which received the picture presented in figure 1. The
Экономический эффект от использования предлагаемого способа заключается в том, что с его помощью можно проводить более полно химические реакции, увеличить выход светлых фракций при перегонке нефти, более качественно готовить нефть на стадии ее подготовки для дальнейшей переработки, снижать вязкость нефтепродуктов, снижать температуру их вспышки и температуру их застывания, проводить процессы пастеризации и стерилизации, процессы экстрагирования, получение высокоустойчивых ультратонких эмульсий и суспензий и т.д. при сравнительно небольших энергетических затратах.The economic effect of using the proposed method lies in the fact that it can be used to more fully carry out chemical reactions, increase the yield of light fractions during oil distillation, better prepare oil at the stage of its preparation for further processing, reduce the viscosity of oil products, lower their flash point and their pour point, pasteurization and sterilization processes, extraction processes, obtaining highly stable ultrathin emulsions and suspensions, etc. at a relatively low energy cost.
** РПАА - по предлагаемому способу в роторно-пульсацнонном акустическом аппарате,
*** ЭБК - эмульсия битумная катионная, ЭБК-1, 2, 3, эмульсия быстро-, средне- и медленнораспадающаяся, соответственно* LEM-1 - laboratory emulsion machine;
** RPAA - according to the proposed method in a rotary-pulsatonic acoustic apparatus,
*** EBK - cationic bitumen emulsion, EBK-1, 2, 3, the emulsion is fast-, medium- and slowly decaying, respectively
Параметры сусла после обработки на РПАА.Table 4
Parameters of the wort after processing at RPAA.
Сравнительные показатели спирта при сбраживании сусла необработанного и обработанного на РПААTable 5
Comparative indicators of alcohol in the fermentation of wort untreated and processed at RPA
ОбессоливаниеTable 6
Desalination
ОбезвоживаниеTable 7
Dehydration
Результаты обработки цельного молокаTable 12
Whole milk processing results
3,2
7,52.7
3.2
7.5
1/6
1/21/8
1/6
1/2
35
3535
35
35
2100
25001100
2100
2500
Нет
НетNo
No
No
0,5
0,30.6
0.5
0.3
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005117678/15A RU2288777C1 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005117678/15A RU2288777C1 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2288777C1 true RU2288777C1 (en) | 2006-12-10 |
Family
ID=37665532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005117678/15A RU2288777C1 (en) | 2005-06-07 | 2005-06-07 | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2288777C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175742U1 (en) * | 2017-06-05 | 2017-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Hydroacoustic unit with flow modulation |
-
2005
- 2005-06-07 RU RU2005117678/15A patent/RU2288777C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU175742U1 (en) * | 2017-06-05 | 2017-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") | Hydroacoustic unit with flow modulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jordens et al. | Sonofragmentation: effect of ultrasound frequency and power on particle breakage | |
Challis et al. | Ultrasound techniques for characterizing colloidal dispersions | |
JP6235051B2 (en) | Ultrasonic and acoustophoretic techniques for water-oil separation for use in producing water | |
Mirzaie et al. | Effect of ultrasonic waves on flux enhancement in microfiltration of milk | |
Ramisetty et al. | Ultrasound-assisted antisolvent crystallization of benzoic acid: effect of process variables supported by theoretical simulations | |
US3826740A (en) | Method and apparatus for treating multi-phase systems | |
Xie et al. | Local hydrodynamic investigation by PIV and CFD within a Dynamic filtration unit under laminar flow | |
Narducci et al. | An assessment of the use of ultrasound in the particle engineering of micrometer-scale adipic acid crystals | |
RU2288777C1 (en) | Acoustic method of treatment of fluid media in rotary pulsation acoustic apparatus | |
Varga et al. | Classification of the bifurcation structure of a periodically driven gas bubble | |
Li et al. | Cake-layer deposition, growth, and compressibility during microfiltration measured and modeled using a noninvasive ultrasonic technique | |
US20060156924A1 (en) | Method for stabilizing bubbles within a cavitation chamber | |
Teipel et al. | Comminution of crystalline material by ultrasonics | |
Tiwari et al. | Particle breakage using wet mill, ultrasonic, and hydrodynamic cavitation | |
Liu et al. | Probing the Effects of Ultrasound-Generated Nanobubbles on Hydrate Nucleation: Implications for the Memory Effect | |
RU2162363C1 (en) | Acoustic method for treatment of fluid media in rotor-pulsation acoustic apparatus | |
Al-Jumaily et al. | On the Development of Emulsion Destabilization Technologies for Dairy Industry | |
Gielen et al. | Ultrasonic precipitation of manganese carbonate: Reactor design and scale-up | |
Brujan et al. | Shock wave emission from a hemispherical cloud of bubbles in non-Newtonian fluids | |
Gallego-Juárez et al. | Technologies and applications of airborne power ultrasound in food processing | |
Wu et al. | Nonlinear behavior of a liquid containing uniform bubbles: comparison between theory and experiments | |
Falconer et al. | Influence of Cavitation Activity on the Sonocrystallization of p-Aminobenzoic Acid | |
RU2090253C1 (en) | Method of treatment of fluid media and rotary pulsating apparatus for realization of this method | |
Tani et al. | Quantitative evaluation of hemolysis in bovine red blood cells caused by acoustic cavitation under pulsed ultrasound | |
Beal et al. | A study of emulsification with ultrasonic waves I |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090608 |