RU2304261C1 - Method and device for heat and mass exchange - Google Patents
Method and device for heat and mass exchange Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304261C1 RU2304261C1 RU2006109050/06A RU2006109050A RU2304261C1 RU 2304261 C1 RU2304261 C1 RU 2304261C1 RU 2006109050/06 A RU2006109050/06 A RU 2006109050/06A RU 2006109050 A RU2006109050 A RU 2006109050A RU 2304261 C1 RU2304261 C1 RU 2304261C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- vortex tubes
- acoustic
- cylindrical
- conical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к акустическим (например, ультразвуковым) способам тепломассоэнергообмена жидких, газовых, газожидкостных смесей, взвесей и дисперсий в механофизико-химических процессах превращения, кроме этого, таким способом воздействуют на воду с целью нагрева ее как теплоносителя.The invention relates to acoustic (for example, ultrasonic) methods of heat and mass energy exchange of liquid, gas, gas-liquid mixtures, suspensions and dispersions in mechanophysical and chemical conversion processes, in addition, in this way they act on water to heat it as a coolant.
Известны способы интенсификации тепломассоэнергообмена акустическим возбуждением проходных потоков продуктов путем передачи жидкости колебательной энергии с помощью источника механических колебаний, взаимодействующего с жидкостью. Используется этот способ в гидродинамических ультразвуковых излучателях с пластинчатыми и стержневыми резонансными колебательными устройствами, в вихревых и роторно-пульсационных аппаратах. Другим способом интенсификации тепломассоэнергообмена акустическим возбуждением может быть взаимодействие струйных потоков между собой путем передачи кинетической энергии одного потока другому. Этот способ используется в струйно-вихревых аппаратах (инжекторах, вихревых трубах), в которых происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую с последующим тепломассоэнергообменом взаимодействующих сред. В результате такого взаимодействия возникает резонанс и кавитационный эффект в результате чего рвутся связи между молекулами и атомами, при восстановлении которых выделяется энергия в виде тепла. На этой основе работают теплогенераторы.Known methods of intensifying heat and mass transfer by acoustic excitation of through-flow products by transferring liquid vibrational energy using a source of mechanical vibrations interacting with the liquid. This method is used in hydrodynamic ultrasonic emitters with plate and rod resonant oscillating devices, in vortex and rotary-pulsating devices. Another way to intensify heat and mass energy exchange by acoustic excitation can be the interaction of jet streams with each other by transferring the kinetic energy of one stream to another. This method is used in jet-vortex devices (injectors, vortex tubes) in which the potential energy is converted into kinetic energy, followed by heat and mass transfer of interacting media. As a result of such an interaction, a resonance and a cavitation effect arise, as a result of which bonds between molecules and atoms are broken, during the restoration of which energy is released in the form of heat. Heat generators work on this basis.
Известен способ резонансного возбуждения жидкости и устройство для нагревания жидкости [патент РФ 2232630, 7 B01J 19/10, опубликован 20.07.04], в котором способ резонансного возбуждения основан на обработке жидкости источником механических колебаний на частоте из ряда основных частот, подчиняющегося определенной эмпирической зависимости. Способ нагревания жидкости основан на акустической обработке жидкости и включает ее подачу в полость вращающегося рабочего колеса и выпуск из полости через ряд выходных отверстий в периферийной кольцевой стенке рабочего колеса в кольцевую камеру, а затем в сборную камеру при соблюдении определенных соотношений между частотой вращения рабочего колеса, радиуса периферийной стенки и резонансной частоты. К недостаткам этого способа следует отнести сложность технической реализации этого способа, избирательность возбуждения, многофакторная зависимость резонансного возбуждения от геометрических, частотных параметров и ограниченная возможность использования этого способа для проведения других тепломассоэнергообменных процессов.There is a method of resonant excitation of a liquid and a device for heating the liquid [
Наиболее близким по технической сущности является способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления [патент РФ 2268772, 7 B01J 19/10, 7 B01F 11/02, опубликован 27.01.2006], при котором возбуждение осуществляется с помощью сообщенных между собой вихревых труб, путем частичного соприкосновения встречно направленных поверхностно-наружных слоев двух и более вихревых потоков на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационного взаимодействия, происходящего в зоне пересечения вихревых труб. Устройство для осуществления этого способа выполнено в виде двух и более вихревых труб, сообщенных между собой с помощью частичного пересечения их по образующим.The closest in technical essence is the method of heat and mass energy exchange and a device for its implementation [
Однако этот способ и устройство имеют ряд недостатков. Во-первых, при движении вихрей по трубам уменьшается центробежная сила из-за взаимодействия вихрей, в результате чего уменьшается плотность и объем кавитационного пространства. Во-вторых, уменьшается кинетическая энергия и, как результат, уменьшается диапазон частот акустического резонанса. Кроме этого, разрушение вихревых потоков в акустической камере идет длительное время, то есть энергия акустического возбуждения при разрушении потоков расходуется неэффективно, с точки зрения деструктивного преобразования агрегатного состояния продукта. Таким образом, происходит уменьшение мощности акустического воздействия на продукт.However, this method and device have several disadvantages. Firstly, when the vortices move through the pipes, the centrifugal force decreases due to the interaction of the vortices, as a result of which the density and volume of the cavitation space decreases. Secondly, the kinetic energy decreases and, as a result, the frequency range of acoustic resonance decreases. In addition, the destruction of vortex flows in the acoustic chamber takes a long time, that is, the energy of acoustic excitation during the destruction of flows is spent inefficiently, from the point of view of the destructive transformation of the state of aggregation of the product. Thus, there is a decrease in the power of acoustic exposure to the product.
Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, является усовершенствование способа и устройства тепломассоэнергообмена по патенту РФ 2268772, а именно:The technical result, which the invention is directed to, is the improvement of the method and device for heat and mass and energy exchange according to the patent of the Russian Federation 2268772, namely:
- повышение мощности акустического воздействия на продукт;- increase the power of acoustic effects on the product;
- усиление устойчивости резонансного возбуждения в более широком диапазоне частот;- enhancing the stability of resonant excitation in a wider frequency range;
- увеличение объема и плотности кавитационного пространства.- an increase in the volume and density of cavitation space.
Технический результат достигается тем, что с помощью сообщенных между собой вихревых труб путем частичного соприкосновения встречно направленных поверхностно наружных слоев двух и более вихревых потоков на глубину, обеспечивающую возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, происходящего в зоне пересечения вихревых труб, формируют радиально вихревые потоки, обращенные своим выходом к центру, создают кольцевое поле акустического возбуждения в кольцевом пространстве частичных пересечений вихревых труб по образующим, концентрируют энергию акустического возбуждения в центре акустической камеры и выводят обработанный звуком поток на использование.The technical result is achieved by the fact that, using interconnected vortex tubes, by partially touching the counter-directed surface-outer layers of two or more vortex flows to a depth that provides excitation due to the deformation-shear interaction occurring in the intersection zone of the vortex tubes, they form radially vortex flows, facing their exit to the center, create an annular field of acoustic excitation in the annular space of partial intersections of vortex tubes along generatrixes concentrate the energy of acoustic excitation in the center of the acoustic chamber and output the processed sound stream to use.
Для осуществления настоящего способа предлагается устройство, содержащее напорную продуктовую камеру, вихревые трубы, сообщенные между собой с помощью частичного пересечения их по образующим и объединенные на выходе акустической камерой, при этом вихревые трубы выполнены цилиндроконическими, расположены радиально и своими выходными коническими полостями обращены к акустической камере, при этом частичное пересечение между собой по образующим выполнено в конической части вихревых труб.To implement the present method, there is provided a device comprising a pressure product chamber, vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generators and connected at the outlet by an acoustic chamber, while the vortex tubes are cylindrical, arranged radially and face the acoustic chamber with their output conical cavities , while a partial intersection among themselves along the generators is made in the conical part of the vortex tubes.
Внутренняя поверхность акустической камеры может быть выполнена сферической, цилиндрической, параболоидной или эллипсоидной.The inner surface of the acoustic chamber can be made spherical, cylindrical, paraboloid or ellipsoid.
Вариантом этого устройства является решение, в котором цилиндроконические вихревые трубы, расположены радиально-раздельно и дополнительно введены цилиндрические вихревые трубы, расположенные между цилиндроконическими вихревыми трубами, а сообщение между ними осуществлено путем частичного пересечения цилиндрических вихревых труб по образующим с коническими полостями цилиндроконических вихревых труб.A variant of this device is a solution in which the cylindrical vortex tubes are arranged radially separately and additionally introduced cylindrical vortex tubes located between the cylindrical vortex tubes, and communication between them is carried out by partially intersecting the cylindrical vortex tubes along generatrices with conical cavities of the cylindrical vortex tubes.
Изобретение будет понятно более полно из последующего подробного описания в сочетании с чертежами, на которых:The invention will be understood more fully from the following detailed description in combination with the drawings, in which:
фиг.1 - условное изображение устройства в сборе;figure 1 - conditional image of the device Assembly;
фиг.2 - условное изображение устройства по сечению А-А (расположение цилиндроконических вихревых труб);figure 2 - conditional image of the device in cross section AA (arrangement of cylindrical vortex tubes);
фиг.3 - условное изображение частичных пересечений конусов цилиндроконических вихревых труб;figure 3 - conditional image of partial intersections of the cones of cylindrical vortex tubes;
фиг.4 - условное изображение устройства, вариант комбинированного расположения цилиндроконических и цилиндрических вихревых труб;figure 4 - conditional image of the device, a variant of the combined arrangement of cylindrical and cylindrical vortex tubes;
фиг.5 - условное изображение развертки выходных отверстий вихревых труб, вид из центра акустической камеры.5 is a conditional image of a scan of the outlet openings of the vortex tubes, a view from the center of the acoustic chamber.
На фиг.1, фиг.2, фиг.3 условно изображена конструкция устройства, состоящая из входного патрубка 1 и корпуса 2, которые образуют напорную продуктовую камеру. В корпусе помещен вихревой блок 3, в котором радиально размещены цилиндроконические вихревые трубы 4, содержащие тангенциальные вводы 5. В вихревом блоке 3 по осевой помещена акустическая камере 6. Цилиндроконические вихревые трубы 4 обращены своими коническими выходами к центру акустической камеры 6 и сообщены своими коническими поверхностями между собой путем частичного пересечения по образующим 7, так как показано на фиг.3. Конструкция устройства, представленная на фиг.1, фиг.2, фиг.3, может иметь другие варианты. Как показано на фиг.4, цилиндроконические вихревые трубы выполнены раздельно, то есть не сообщены частичными пересечениями между собой, а между ними расположены цилиндрические вихревые трубы 8, которые сообщены с конусными частями цилиндро-конических труб 4 путем частичного пересечения по образующим.In figure 1, figure 2, figure 3 conventionally shows the design of the device, consisting of an inlet pipe 1 and a
Для описания работы устройства рассмотрим в качестве примера конструктивное исполнение, приведенное на фиг.1, фиг.2. Продукт подается под давлением через патрубок 1 в полость корпуса 2, в котором установлен вихревой блок 3, сообщенный с выходным каналом. С помощью тангенциальных пазов 5 в цилиндрических частях цилиндроконических вихревых труб 4 формируются однонаправленные вихри и, двигаясь по спиралеобразной траектории, переходят в конические части цилиндроконических вихревых труб, которые сообщены между собой путем частичных пересечений по образующим 7, как показано на фиг.3. В результате в кольцевом пространстве, образованном частичным пересечением конических частей цилиндроконических вихревых труб, образуется направленное к центру акустическое возбуждение, которое концентрируется в центре акустической камеры 6, являющейся по существу концентратором возбуждения. В цилиндрической части цилиндроконической вихревой трубы происходит формирование устойчивого вихревого потока, который переходит на коническую часть цилиндроконической вихревой трубы. Тангенциальная скорость, согласно закону сохранения углового момента, увеличивается с уменьшением радиуса вращения, при этом произведение тангенциальной скорости на радиус вращения имеет тенденцию сохранять постоянное значение. Поэтому в конической части цилиндроконической вихревой трубы величина центробежной скорости значительно возрастает, что приводит к более интенсивному взаимодействию частично соприкасаемых противонаправленных наружных слоев вихрей в зоне частичного пересечения конических частей цилиндроконических вихревых труб. Зона частичного пересечения вихревых труб является зоной акустического возбуждения, как показано на фиг.5. Поскольку образующие 7 конусных поверхностей находятся под углом к вершине конуса, то ширина пересечений имеет переменную величину (фиг.3), которая дает возможность возникновения более широкого диапазона частотно-амплитудных характеристик озвучивания. Кроме этого, входящие в акустическую камеру из вихревых труб потоки направлены в одну сторону относительно друг друга и соприкасаются противонаправленными наружными слоями, но вместе с тем их вращения на выходе диаметрально противоположны выходам других труб. В центре акустической камеры 6 происходит мгновенный переход кинетической энергии в потенциальную, который сопровождается выделением тепла, деструктивным преобразованием дисперсно-агрегатного состояния продукта и акустической активизацией молекулярных связей. С целью дополнительной концентрации энергии в акустической камере ее внутренняя поверхность может быть цилиндрической, сферической, эллипсоидной или параболоидной.To describe the operation of the device, consider as an example the design shown in figure 1, figure 2. The product is supplied under pressure through the pipe 1 into the cavity of the
Аналогичным образом работает устройство, представленное на фиг.4. В отличие от работы устройства по фиг.2, в этом случае происходит частичное пересечение вихревых потоков, формируемых цилиндрическими 8 и цилиндроконическими 4 вихревыми трубами. Узлы и детали описанного устройства могут быть изготовлены на обычном универсальном оборудовании, что соответствует промышленной применимости изобретения.Similarly, the device shown in figure 4. In contrast to the operation of the device of FIG. 2, in this case there is a partial intersection of the vortex flows formed by cylindrical 8 and cylindrical 4 vortex tubes. The nodes and parts of the described device can be manufactured on conventional universal equipment, which corresponds to the industrial applicability of the invention.
Таким образом, применение заявляемых способа тепломассоэнергообмена и устройства для его осуществления позволяет сконцентрировать мощность акустического воздействия на продукт в ограниченном объеме, усилить устойчивость резонансного возбуждения в более широком диапазоне частот, увеличить объем и плотность кавитационного пространства.Thus, the use of the proposed method of heat and mass energy exchange and a device for its implementation allows you to concentrate the acoustic power on the product in a limited volume, to increase the stability of resonant excitation in a wider frequency range, to increase the volume and density of cavitation space.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109050/06A RU2304261C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and device for heat and mass exchange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109050/06A RU2304261C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and device for heat and mass exchange |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2304261C1 true RU2304261C1 (en) | 2007-08-10 |
Family
ID=38510882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006109050/06A RU2304261C1 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and device for heat and mass exchange |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2304261C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009091289A1 (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Kukanov, Vyacheslav Alekseevich | Method for heat-mass-energy exchange and a device for carrying out said method |
-
2006
- 2006-03-23 RU RU2006109050/06A patent/RU2304261C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009091289A1 (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Kukanov, Vyacheslav Alekseevich | Method for heat-mass-energy exchange and a device for carrying out said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6974305B2 (en) | Roto-dynamic fluidic systems | |
WO2006068537A1 (en) | Method for heat-mass-energy exchange and device for carrying out said method | |
RU2325959C2 (en) | Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating | |
RU2310503C1 (en) | Method of the heat-energy-mass exchange and the device for the method realization | |
RU2344356C1 (en) | Method of heat-mass-power exchange and device for this effect | |
RU2304261C1 (en) | Method and device for heat and mass exchange | |
RU1773469C (en) | Rotary apparatus | |
RU2350856C1 (en) | Heat and mass and energy exchange method and device for realisation thereof | |
RU2462301C1 (en) | Device for heat-mass-power exchange | |
RU134076U1 (en) | DEVICE FOR HEAT AND MASS AND ENERGY EXCHANGE | |
RU2331465C1 (en) | Device for heat, mass and energy exchange | |
RU2363528C1 (en) | Ultrasonic device for treatment of liquid mediums | |
RU2787081C1 (en) | Vortex heat generator | |
US20060029491A1 (en) | Roto-dynamic fluidic systems | |
RU2658448C1 (en) | Multistage cavitation heat generator (embodiments) | |
RU2434674C1 (en) | Device for physicochemical treatment of fluids | |
RU85838U1 (en) | EJECTOR WITH GAS-JET ULTRASONIC GENERATORS | |
US10233097B2 (en) | Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same | |
RU2543182C2 (en) | Heat-mass-energy exchange method and device for its implementation | |
RU2248847C1 (en) | Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions | |
RU2658057C1 (en) | Heat and mass energy exchange device | |
RU2279018C1 (en) | Vortex type heat generator of hydraulic system | |
RU2334177C2 (en) | Cavitational heat generator | |
RU2370707C2 (en) | Hydrodynamic reactor | |
RU159457U1 (en) | ROTARY PULSE UNIT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080324 |