RU2429066C1 - Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium - Google Patents

Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium Download PDF

Info

Publication number
RU2429066C1
RU2429066C1 RU2009146427/05A RU2009146427A RU2429066C1 RU 2429066 C1 RU2429066 C1 RU 2429066C1 RU 2009146427/05 A RU2009146427/05 A RU 2009146427/05A RU 2009146427 A RU2009146427 A RU 2009146427A RU 2429066 C1 RU2429066 C1 RU 2429066C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
rotor
channel
channels
outlet
Prior art date
Application number
RU2009146427/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009146427A (en
Inventor
Леонид Петрович Холпанов (RU)
Леонид Петрович Холпанов
Сергей Владимирович Мищенко (RU)
Сергей Владимирович Мищенко
Виктор Михайлович Червяков (RU)
Виктор Михайлович Червяков
Сергей Евгеньевич Закиев (RU)
Сергей Евгеньевич Закиев
Александр Иванович Четырин (RU)
Александр Иванович Четырин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО ТГТУ)
Priority to RU2009146427/05A priority Critical patent/RU2429066C1/en
Publication of RU2009146427A publication Critical patent/RU2009146427A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2429066C1 publication Critical patent/RU2429066C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention can be used to conduct and intensify various physico-chemical, hydromechanical and heat-mass-exchange processes in 'liquid-liquid' and 'solid-liquid' systems. The apparatus has a housing with pipes for inlet and outlet of medium, concentrically installed rotor and stator, with channels in sidewalls of cylinders, a sounding chamber and a drive. A nozzle is installed in the inlet pipe with possibility of back and forth movement, where on one or more concentric circles there are inclined or parallel axes of the nozzle, convergent-divergent or cylindrical channels. Their inlet and outlet openings lie on a circle of the same diameter, and the outlet of the channel is displaced on the arc of the circle opposite the direction of rotation of the rotor. There is a cylindrical rod on the inner end surface of the rotor opposite the outlet of each nozzle channel. The surface area of the end face of the said rod completely covers the area of the outlet opening of the nozzle channel. ^ EFFECT: wider range of treated media with significantly varying viscosity and intensification of physico-chemical, hydromechanical and heat-mass-exchange processes. ^ 4 cl, 6 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для создания акустических колебаний в проточной жидкости и может быть использовано для проведения и интенсификации различных физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов в системах «жидкость-жидкость» и «твердое-жидкость».The invention relates to devices for generating acoustic vibrations in a flowing liquid and can be used to conduct and intensify various physicochemical, hydromechanical and heat and mass transfer processes in the liquid-liquid and solid-liquid systems.

Известен роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус с ротором и статором, крыльчатками, входной и выходной патрубки, дополнительными патрубками, установленными на роторе, внутри которого установлены крыльчатки, ножи-перемычки, винтовая спираль (SU 1526795 А1, МКИ B01F 7/28, БИ 45, 1989).Known rotary-pulsation apparatus, comprising a housing with a rotor and a stator, impellers, inlet and outlet nozzles, additional nozzles mounted on the rotor, inside of which impellers, jumper blades, screw spirals are installed (SU 1526795 A1, MKI B01F 7/28, BI 45, 1989).

Обрабатываемая среда раскручивается крыльчаткой и под действием центробежных сил отбрасывается на рабочее кольцо статора и гомогенизируется. Недостатком конструкции является недостаточное акустическое воздействие на жидкость в полости ротора, а также низкая турбулентность среды. Механическое диспергирование крыльчаткой менее эффективно, чем акустическое.The medium being processed is unwound by the impeller and, under the action of centrifugal forces, is thrown onto the working ring of the stator and homogenized. The design drawback is the insufficient acoustic effect on the liquid in the rotor cavity, as well as low turbulence of the medium. The mechanical dispersion of the impeller is less effective than the acoustic dispersion.

Наиболее близким к изобретению является роторно-пульсационный аппарат, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода компонентов, коаксиально установленные ротор в виде закрепленного на валу диска с перфорированными цилиндрами и статор в виде стакана с перфорированным дном, на валу ротора под статором смонтирован дополнительный перфорированный диск с отверстиями, совпадающими с отверстиями в данной части статора, при этом количество этих отверстий равно или кратно целому числу (SU 988322, B01F 7/28, БИ 2, 1983). Обрабатываемая среда, проходя через отверстия вращающегося перфорированного диска и отверстия в дне статора, подвергается предварительному диспергированию и окончательно диспергируется проходя через отверстия в цилиндрических стенках ротора и статора. Поскольку число отверстий в перфорированном диске и в дне статора, соответственно, равно или кратно целому числу отверстий в роторе или статоре, то при этом возникают колебания одинаковой частоты. Амплитуды колебаний складываются и интенсифицируют тепломассообменные процессы. Отношение n1/n2 меняется от 0,5 до 2,0.Closest to the invention is a rotor-pulsation apparatus comprising a housing with components inlet and outlet, coaxially mounted rotor in the form of a disk mounted on a shaft with perforated cylinders and a stator in the form of a glass with a perforated bottom, an additional perforated disk mounted on the rotor shaft under the stator holes matching the holes in this part of the stator, while the number of these holes is equal to or a multiple of an integer (SU 988322, B01F 7/28, BI 2, 1983). The medium being processed, passing through the holes of a rotating perforated disk and holes in the bottom of the stator, is subjected to preliminary dispersion and finally dispersed passing through holes in the cylindrical walls of the rotor and stator. Since the number of holes in the perforated disk and in the bottom of the stator, respectively, is equal to or a multiple of the whole number of holes in the rotor or stator, oscillations of the same frequency occur. The oscillation amplitudes add up and intensify heat and mass transfer processes. The ratio n 1 / n 2 varies from 0.5 to 2.0.

Недостатком данной конструкции является невозможность регулировать осевой зазор между перфорированным диском и дном статора. Это не позволяет эффективно обрабатывать среды со значительно различающейся вязкостью, при этом невозможно установить оптимальный осевой зазор, при котором возникает интенсивная акустическая кавитация, а диссипируемая мощность в осевом зазоре величина, которая обратно пропорциональна его величине и прямо пропорциональна вязкости среды, будет приемлемой для конкретного привода. Акустическая кавитация является одним из основных факторов, интенсифицирующих различные химико-технологические процессы. Кроме того, в полости ротора недостаточная турбулизация среды, что снижает эффективность проведения процессов массопереноса, диспергирования и т.п., на предварительной стадии обработки.The disadvantage of this design is the inability to adjust the axial clearance between the perforated disk and the bottom of the stator. This does not allow efficient processing of media with significantly different viscosities, it is impossible to establish the optimal axial clearance at which intense acoustic cavitation occurs, and the dissipated power in the axial clearance is a value that is inversely proportional to its value and directly proportional to the viscosity of the medium, which will be acceptable for a particular drive . Acoustic cavitation is one of the main factors intensifying various chemical and technological processes. In addition, in the rotor cavity there is insufficient turbulization of the medium, which reduces the efficiency of the processes of mass transfer, dispersion, etc., at the preliminary stage of processing.

Техническая задача изобретения - расширение номенклатуры обрабатываемых сред со значительно различающейся вязкостью и интенсификация физико-химических, гидромеханических и тепломассообменных процессов.The technical task of the invention is the expansion of the range of processed media with significantly different viscosity and the intensification of physico-chemical, hydromechanical and heat and mass transfer processes.

Поставленная задача изобретения достигается тем, что в устройстве для физико-химической обработки жидкой среды, содержащем корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор, с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, привод, во входном патрубке установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения насадок, в котором по одной или нескольким концентричным окружностям выполнены цилиндрические или сужающиеся - расширяющиеся каналы типа трубы Вентури, ось которых параллельна оси насадка или наклонена таким образом, что их входные и выходные отверстия находятся по окружности одного диаметра, при этом выход канала смещен по дуге окружности, навстречу направлению вращения ротора, относительно проекции входа канала на противоположный торец насадка не более чем на 1/4 длины окружности соответствующего диаметра и угол α между осью канала и линией, параллельной оси насадка, определяется из выражения

Figure 00000001
,The object of the invention is achieved in that in a device for physicochemical processing of a liquid medium, comprising a housing with inlet and outlet nozzles of the medium, a rotor and a stator concentrically installed in it, with channels in the side walls of the cylinders, a sounding chamber, a drive, is installed in the inlet nozzle with the possibility of reciprocating movement of the nozzles, in which cylindrical or tapering are made along one or several concentric circles - expanding channels such as Venturi tubes, the axis of which are parallel on the nozzle or inclined axis so that their inlets and outlets located on a circle of diameter, the channel output is shifted along a circular arc, towards the direction of rotation of the rotor relative to the channel input of the projection to the opposite face of the nozzle not more than 1/4-length the circumference of the corresponding diameter and the angle α between the axis of the channel and the line parallel to the axis of the nozzle, is determined from the expression
Figure 00000001
,

где h - длина насадка, м; а - расстояние между центром выхода канала и проекцией центра входа канала на противоположный торец насадка, м; на внутренней торцовой поверхности ротора, напротив выхода каждого канала насадка, находится цилиндрический стержень, при этом площадь его торца полностью перекрывает площадь выходного отверстия канала насадка; поперечное сечение стержней может иметь любую форму; количество каналов в роторе больше количества каналов в насадке не менее чем на порядок; осевой зазор δ[мм] регулируется в пределах 0,01≤δ≤3.where h is the length of the nozzle, m; a - the distance between the center of the outlet of the channel and the projection of the center of the entrance of the channel to the opposite end of the nozzle, m; on the inner end surface of the rotor, opposite the exit of each channel of the nozzle, there is a cylindrical rod, while the area of its end completely covers the area of the outlet of the channel of the nozzle; the cross section of the rods may be of any shape; the number of channels in the rotor is greater than the number of channels in the nozzle by at least an order of magnitude; axial clearance δ [mm] is adjustable within 0.01≤δ≤3.

На фиг.1 изображено устройство для физико-химической обработки жидкой среды, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - насадок с наклонными типа трубы Вентури и с цилиндрическими каналами; на фиг.5 - насадок с каналами, оси которых параллельны оси насадка, типа трубы Вентури и цилиндрическими; на фиг.6 - сечение А-А на фиг.1, различные виды поперечного сечения стержней.Figure 1 shows a device for physico-chemical processing of a liquid medium, a longitudinal section; figure 2 is a view of figure 1; figure 3 is a view of B in figure 2; figure 4 - nozzles with an inclined type of venturi and with cylindrical channels; figure 5 - nozzles with channels, the axes of which are parallel to the axis of the nozzle, such as a venturi and cylindrical; in Fig.6 is a section aa in Fig.1, various types of cross-section of the rods.

Устройство для физико-химической обработки жидкой среды содержит корпус 1 с патрубком выхода среды 2, крышку 3 с патрубком входа 4, в котором установлен цилиндрический насадок 5 с цилиндрическими или выполненными в виде трубы Вентури с наклонными осями или осями, параллельными оси насадка, каналами 6, крепящийся к входному патрубку 4 крепежными элементами 7, находящимися в продольных пазах 8, ротор 9 с каналами 10 в боковых стенках, осевой зазор 11, образованный торцевыми поверхностями насадка 5 и стержней 12, расположенных на внутренней торцовой поверхности ротора 9, статора 13 с каналами 14 в боковых стенках, камеру озвучивания 15, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 13.A device for physico-chemical processing of a liquid medium comprises a housing 1 with a medium outlet 2, a cover 3 with an inlet 4, in which a cylindrical nozzle 5 is installed with cylindrical or made in the form of a Venturi pipe with inclined axes or axes parallel to the nozzle axis, channels 6 attached to the inlet pipe 4 by fasteners 7 located in the longitudinal grooves 8, the rotor 9 with channels 10 in the side walls, an axial clearance 11 formed by the end surfaces of the nozzle 5 and the rods 12 located on the inner end p the surface of the rotor 9, the stator 13 with channels 14 in the side walls, the sounding chamber 15 formed by the housing 1, the cover 3 and the stator 13.

Устройство работает следующим образом: обрабатываемая жидкая среда поступает под давлением в патрубок 4 и через каналы 6 насадка 5, осевой зазор 11, когда отверстия насадка совпадают с торцом стержней 12, или непосредственно в полость ротора 9, когда отверстия каналов насадка не совпадают с торцом стержней 12, затем через каналы 10 ротора 9 и каналы 14 статора 13 проходит в камеру озвучивания 15, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 13, и выводится из устройства через патрубок 2. Величина осевого зазора 11 регулируется возвратно-поступательным перемещением насадка 5 и фиксируется крепежными элементами 7, находящимися в пазах 8 входного патрубка 4.The device operates as follows: the processed liquid enters the nozzle 4 and through the channels 6 of the nozzle 5 under pressure, the axial clearance 11, when the nozzle openings coincide with the end face of the rods 12, or directly into the rotor cavity 9, when the nozzle channel openings do not coincide with the end face of the rods 12, then through the channels 10 of the rotor 9 and the channels 14 of the stator 13 passes into the sounding chamber 15, formed by the housing 1, the cover 3 and the stator 13, and is removed from the device through the pipe 2. The magnitude of the axial clearance 11 is regulated by the reciprocating by moving the nozzle 5 and is fixed by fasteners 7 located in the grooves 8 of the inlet pipe 4.

Интенсификация технологических процессов в заявляемом устройстве обеспечивается двухстадийной обработкой среды в одном корпусе. Предварительная обработка осуществляется в паре торец насадка - торцы стержней, установленных на внутренней поверхности ротора, образующей модулятор аксиального роторного аппарата. При перекрывании выходных отверстий каналов насадка торцами стержней генерируются колебания, частота которых пропорциональна угловой скорости вращения ротора и числом каналов насадка. На определенных технологических режимах, определяемых расходом среды, угловой скоростью ротора, осевым зазором между торцами насадка и стержней, статическим давлением и т.д., а также свойствами среды, особенно вязкостью, возникает акустическая импульсная кавитация. Кавитация способствует значительной интенсификации химико-технологических процессов.The intensification of technological processes in the inventive device is provided by a two-stage processing of the medium in one housing. Pretreatment is carried out in a pair of end faces - nozzles of rods mounted on the inner surface of the rotor, forming a modulator of the axial rotor apparatus. When the outlet openings of the nozzle channels are blocked by the ends of the rods, oscillations are generated whose frequency is proportional to the angular velocity of the rotor and the number of nozzle channels. In certain technological conditions, determined by the flow rate of the medium, the angular velocity of the rotor, the axial clearance between the ends of the nozzle and the rods, static pressure, etc., as well as the properties of the medium, especially viscosity, acoustic pulsed cavitation occurs. Cavitation contributes to a significant intensification of chemical-technological processes.

В промежуток времени, когда отверстия каналов насадка не перекрываются торцами стержней, стержни исполняют роль турбулизаторов среды в полости ротора, а также осуществляют механическое воздействие на жидкость.In the period of time when the nozzle channel openings do not overlap the ends of the rods, the rods act as turbulators of the medium in the rotor cavity, and also perform a mechanical effect on the liquid.

Выполнение каналов насадка наклонными позволяет сообщать среде вращательное движение в полости ротора. Если вращение ротора и, соответственно, стержней, расположенных на его торцевой поверхности, направлено навстречу закрученному потоку, то это приводит к возрастанию турбулизирующего и ударного воздействия стержней на обрабатываемую среду. При смещении выхода канала относительно его входа по дуге окружности более чем на 1/4 ее длины среда не получает достаточно выраженного вращательного движения, что снижает эффективность обработки среды на предварительной стадии.The execution of the channels of the nozzle inclined allows you to inform the medium of the rotational movement in the cavity of the rotor. If the rotation of the rotor and, accordingly, the rods located on its end surface is directed towards the swirling flow, this leads to an increase in the turbulizing and impact effect of the rods on the medium being treated. By moving the output channel with respect to its input by a circular arc of more than 1/4 of its length the medium is not sufficiently expressed receives the rotational motion, which reduces the efficiency of the medium for pre-processing step.

Угол наклона оси канала определяется согласно фиг.4 из соотношенияThe angle of the channel axis is determined according to figure 4 from the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - длина насадка, м.where h is the length of the nozzle, m

а - расстояние между центром выхода канала и проекцией центра входа канала на противоположный торец насадка, м,a is the distance between the center of the channel exit and the projection of the center of the channel entrance on the opposite end of the nozzle, m,

В случае, когда эффективность заявляемой конструкции достаточна для получения требуемого результата, с целью снижения затрат на изготовление, каналы можно выполнять цилиндрическими наклонными или с осями, параллельными оси насадка.In the case where the effectiveness of the claimed design is sufficient to obtain the desired result, in order to reduce manufacturing costs, the channels can be made cylindrical inclined or with axes parallel to the axis of the nozzle.

Для усиления ударного и турбулизирующего воздействия на обрабатываемую среду стержни могут иметь любую форму поперечного сечения, отличную от круглой, например треугольную, квадратную, шестигранную и т.д. При этом основным условием является то, что торец стержня должен полностью перекрывать отверстие выхода канала насадка. Не выполнение этого условия приводит к снижению мощности генерируемых звуковых колебаний, так как резко уменьшается коэффициент модуляции расхода и объема среды (A.M.Балабышко, В.Ф.Юдаев. Роторные аппараты с модуляцией потока и их применение в промышленности. - М.: Недра, 1992. - 176 с.). При этом акустическая импульсная кавитация не возникнет.To enhance the impact and turbulent effect on the medium to be treated, the rods can have any cross-sectional shape other than round, for example triangular, square, hexagonal, etc. In this case, the main condition is that the end face of the rod should completely overlap the outlet opening of the nozzle channel. Failure to fulfill this condition leads to a decrease in the power of generated sound vibrations, since the modulation coefficient of the flow rate and volume of the medium sharply decreases (AM Balabyshko, V. F. Yudaev. Rotary devices with flow modulation and their application in industry. - M .: Nedra, 1992 . - 176 p.). In this case, acoustic pulsed cavitation will not occur.

Соотношение количества каналов в роторе и насадке определяется из следующих соображений. С целью повышения эффективности обработки жидких сред используется ряд последовательно соединенных гидродинамических диспергаторов, при этом первый имеет диапазон частот 0,5-15 кГц, а второй 15-365 кГц. При этом повышается эффективность эмульгирования и гомогенизации (RU 2223815, МКИ B01F 11/00, 2004 г.). Воздействие двух звуковых колебаний с частотой, отличающейся не менее чем на порядок, на объем среды приводит к возникновению интенсивной кавитации и способствует интенсификации процессов эмульгирования, диспергирования и других технологических процессов (RU 1674942, МКИ B01F 7/28, 1991 г.). Таким образом, если количество каналов в роторе на порядок больше количества каналов в насадке, то в данном устройстве одновременно реализуются эти способы.The ratio of the number of channels in the rotor and the nozzle is determined from the following considerations. In order to increase the efficiency of processing liquid media, a series of hydrodynamic dispersants are connected in series, the first having a frequency range of 0.5-15 kHz, and the second 15-365 kHz. This increases the efficiency of emulsification and homogenization (RU 2223815, MKI B01F 11/00, 2004). The effect of two sound vibrations with a frequency that differs by no less than an order of magnitude on the volume of the medium leads to intense cavitation and helps to intensify the processes of emulsification, dispersion and other technological processes (RU 1674942, MKI B01F 7/28, 1991). Thus, if the number of channels in the rotor is an order of magnitude greater than the number of channels in the nozzle, then these methods are simultaneously implemented in this device.

На первой стадии обработки среда подвергается звуковому воздействию с меньшей частотой, чем на окончательной, проходящей в перекрывающихся каналах ротора и статора. При этом среда, находящаяся в полости ротора, подвергается одновременному воздействию звуковых колебаний, отличающихся по частоте не менее чем на порядок.At the first stage of processing, the medium is exposed to sound with a lower frequency than at the final one, passing in the overlapping channels of the rotor and stator. In this case, the medium located in the cavity of the rotor is subjected to simultaneous exposure to sound vibrations that differ in frequency by no less than an order of magnitude.

Дополнительным способом, увеличивающим эффективность эмульгирования, смешивания, гомогенизации и других химико-технологических процессов, является выполнение сужающихся-расширяющихся каналов в насадке в виде трубы Вентури. При определенной скорости течения среды в суженной части канала давление в жидкости понижается до значения, при котором начинают рост всегда имеющиеся в среде зародыши кавитации. Они выносятся в расширяющуюся часть, где повышается давление, и охлопываются, т.е. в каналах возникает гидродинамическая кавитация. При достижении критической скорости потока среды кавитационная область может занимать весь объем расширяющейся части канала. Возникающая гидродинамическая кавитация способствует интенсификации обработки на предварительной стадии.An additional method that increases the efficiency of emulsification, mixing, homogenization and other chemical-technological processes is the implementation of narrowing-expanding channels in the nozzle in the form of a Venturi pipe. At a certain velocity of the medium in the narrowed part of the channel, the pressure in the liquid decreases to a value at which cavitation nuclei always present in the medium begin to grow. They are carried into the expanding part, where the pressure rises, and slam, i.e. hydrodynamic cavitation occurs in the channels. Upon reaching a critical medium flow rate, the cavitation region can occupy the entire volume of the expanding part of the channel. The resulting hydrodynamic cavitation contributes to the intensification of processing at the preliminary stage.

Большое значение для процесса возникновения и развития акустической кавитации имеет величина зазора между торцами насадка и стержней, установленных в полости ротора. Однако изменение величины зазора оказывает двоякое действие. При уменьшении зазора интенсивность кавитации резко возрастает и, следовательно, возрастает эффективность проводимых процессов. С другой стороны, при этом также возрастают потери мощности в зазоре, которые ему обратно пропорциональны, т.е. растет энергопотребление устройством. Это не существенно при низких вязкостях обрабатываемой среды, например, когда в процессе эмульгирования дисперсионной средой является вода. При обработке сред с высокой вязкостью потери мощности в зазоре могут достигать высоких значений, поэтому необходимо увеличивать осевой зазор.Of great importance for the process of occurrence and development of acoustic cavitation is the gap between the ends of the nozzle and the rods installed in the cavity of the rotor. However, changing the size of the gap has a twofold effect. With a decrease in the gap, the cavitation intensity increases sharply and, consequently, the efficiency of the ongoing processes increases. On the other hand, this also increases the power loss in the gap, which is inversely proportional to it, i.e. device power consumption is growing. This is not significant at low viscosities of the medium to be treated, for example, when water is the dispersion medium during emulsification. When processing media with high viscosity, power losses in the gap can reach high values, so it is necessary to increase the axial clearance.

В предлагаемом устройстве изменение величины зазора легко осуществляется возвратно-поступательным перемещением насадка, расположенным во входном патрубке. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обрабатывать среды с коэффициентом динамической вязкости (10-6…10-4) м2/с. Для обрабатываемой среды с малой вязкостью, например, спиртобензиновой смеси, рекомендуется зазор в интервале 0,01…0,05 мм, в зависимости от точности, достигаемой при изготовлении устройства. В случае использования жидкостей с высокой вязкостью могут использоваться зазоры δ, достигающие величины 3 мм. В этом случае модулятор предварительной обработки практически перестает генерировать звуковые колебания, а ротор со стержнями работает как классический дезинтегратор. Но и в этом случае предлагаемая конструкция повышает эффективность обработки на предварительной стадии.In the proposed device, the change in the gap is easily carried out by the reciprocating movement of the nozzle located in the inlet pipe. Thus, the proposed device allows you to process media with a coefficient of dynamic viscosity (10 -6 ... 10 -4 ) m 2 / s For a medium with a low viscosity, for example, an alcohol-gasoline mixture, a gap in the range of 0.01 ... 0.05 mm is recommended, depending on the accuracy achieved in the manufacture of the device. In the case of liquids with high viscosity, gaps δ of up to 3 mm can be used. In this case, the pre-processing modulator practically ceases to generate sound vibrations, and the rotor with rods works like a classic disintegrator. But in this case, the proposed design increases the processing efficiency at the preliminary stage.

Следует отметить, что согласно закону Ньютона для внутреннего трения, сила трения пропорциональна площади контакта. Площадь контакта в заявляемой конструкции значительно меньше, чем в классическом аксиальном аппарате, т.е. сумма площадей торцев стержней меньше площади торца насадка (без площади отверстий). Таким образом, в нашем случае потери на трение в осевом зазоре всегда меньше, чем в классическом аксиальном роторном аппарате, состоящем из неподвижных и вращающихся дисков с отверстиями.It should be noted that according to Newton's law for internal friction, the friction force is proportional to the contact area. The contact area in the claimed design is much smaller than in the classic axial apparatus, i.e. the sum of the area of the ends of the rods is less than the area of the end face of the nozzle (without the area of the holes). Thus, in our case, the friction loss in the axial clearance is always less than in the classic axial rotary apparatus, consisting of fixed and rotating disks with holes.

Для подтверждения эффективности предлагаемого устройства при обработке жидкой среды проведены экспериментальные исследования по диспергированию минерального масла в водопроводной воде для получения 5% эмульсии. Пробы отбирались после четырехкратного прохождения среды через устройство. Эффективность процесса характеризовалась среднеарифметическим (dср) и максимальным (dmax) диаметрами частиц масла. Приведены некоторые результаты.To confirm the effectiveness of the proposed device when processing a liquid medium, experimental studies were conducted on the dispersion of mineral oil in tap water to obtain a 5% emulsion. Samples were taken after passing the medium four times through the device. The efficiency of the process was characterized by arithmetic mean (d cf ) and maximum (d max ) diameters of the oil particles. Some results are given.

1. В первой серии экспериментов количество каналов в роторе 40, в насадке 4 (оси каналов параллельны оси насадка)1. In the first series of experiments, the number of channels in the rotor 40, in the nozzle 4 (the axis of the channels are parallel to the axis of the nozzle)

№ п/пNo. p / p δ, ммδ, mm d, мкмd cf , microns dmах, мкмd max , microns базовыйbase предлагаемыйproposed базовыйbase предлагаемыйproposed 1one 0,070,07 1one 1,41.4 3,53,5 4,14.1 22 0,10.1 1,91.9 2,42,4 4four 4,64.6 33 0,150.15 33 3,53,5 4,24.2 4,94.9 4four 0,20.2 3,33.3 3.83.8 4,44.4 5,25.2 55 0,50.5 4four 4,74.7 5,25.2 6,16.1

2. Во второй серии экспериментов количество каналов в роторе 10, в насадке 4 (оси каналов параллельны оси насадка)2. In the second series of experiments, the number of channels in the rotor 10, in the nozzle 4 (the axis of the channels are parallel to the axis of the nozzle)

№ п/пNo. p / p δ, ммδ, mm dср, мкмd av , microns dmах, мкмd max , microns базовыйbase предлагаемыйproposed базовыйbase предлагаемыйproposed 1one 0,070,07 1,41.4 1,81.8 3,73,7 4,24.2 22 0,10.1 33 3,63.6 4,24.2 4,94.9 33 0,150.15 3,53,5 4,14.1 4,54,5 5,15.1 4four 0,20.2 3,83.8 4,64.6 4,84.8 5.85.8 55 0,50.5 4,74.7 5,55.5 5,45,4 6,76.7

Полученные результаты показывают, что предложенное конструктивное решение повышает эффективность работы аппарата. Качество эмульсии повышается на (15…30%).The results show that the proposed constructive solution increases the efficiency of the apparatus. The quality of the emulsion is increased by (15 ... 30%).

В аппарате осуществляется комплексное воздействие на обрабатываемую среду: кавитационное в каналах насадка, акустическое и механическое ударное в осевом зазоре - на предварительной стадии обработки; кавитационное, акустическое и гидромеханическое в радиальном зазоре, каналах ротора, статора и камере озвучивания - на окончательной стадии обработки.The apparatus provides a comprehensive impact on the medium being processed: cavitation nozzle in the channels, acoustic and mechanical shock in the axial clearance - at the preliminary processing stage; cavitation, acoustic and hydromechanical in the radial clearance, the channels of the rotor, stator and sound chamber - at the final stage of processing.

Claims (4)

1. Устройство для физико-химической обработки жидкой среды, содержащее корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор, с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, привод, отличающееся тем, что во входном патрубке установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения насадок, в котором по одной или нескольким концентричным окружностям выполнены цилиндрические или сужающиеся-расширяющиеся каналы типа трубы Вентури, ось которых параллельна оси насадка или наклонена таким образом, что их входные и выходные отверстия находятся по окружности одного диаметра, при этом выход канала смещен по дуге окружности навстречу направлению вращения ротора относительно проекции входа канала на противоположный торец насадка не более чем на 1/4 длины окружности соответствующего диаметра и угол α между осью канала и линией, параллельной оси насадка, определяется из выражения
Figure 00000003

где h - длина насадка, м;
а - расстояние между центром выхода канала и проекцией центра входа канала на противоположный торец насадка, м, а на внутренней торцовой поверхности ротора напротив выхода каждого канала насадка находится цилиндрический стержень, при этом площадь его торца полностью перекрывает площадь выходного отверстия канала насадка.
1. Device for physico-chemical processing of a liquid medium, comprising a housing with medium inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator concentrically mounted in it, with channels in the side walls of the cylinders, a sounding chamber, a drive, characterized in that the inlet pipe is installed with the possibility reciprocating movement of nozzles, in which cylindrical or tapering-expanding channels, such as a venturi, are made along one or more concentric circles, the axis of which is parallel to the axis of the nozzle or tilted in such a way that their inlet and outlet openings are located on a circle of the same diameter, while the channel exit is displaced along the circular arc towards the direction of rotation of the rotor relative to the projection of the channel entrance on the opposite end of the nozzle by no more than 1/4 of the circumference of the corresponding diameter and the angle α between the axis of the channel and the line parallel to the axis of the nozzle is determined from the expression
Figure 00000003

where h is the length of the nozzle, m;
a - the distance between the center of the channel exit and the projection of the center of the channel entrance on the opposite end of the nozzle, m, and on the inner end surface of the rotor opposite the exit of each channel of the nozzle there is a cylindrical rod, while the area of its end completely covers the area of the outlet of the channel of the nozzle.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечное сечение стержней может иметь любую форму.2. The device according to claim 1, characterized in that the cross section of the rods can be of any shape. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество каналов в роторе больше количества каналов в насадке не менее чем на порядок.3. The device according to claim 1, characterized in that the number of channels in the rotor is greater than the number of channels in the nozzle by at least an order of magnitude. 4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что осевой зазор δ мм регулируется в пределах 0,01≤δ≤3. 4. The device according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the axial clearance δ mm is adjustable within 0.01≤δ≤3.
RU2009146427/05A 2009-12-14 2009-12-14 Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium RU2429066C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146427/05A RU2429066C1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009146427/05A RU2429066C1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009146427A RU2009146427A (en) 2011-06-20
RU2429066C1 true RU2429066C1 (en) 2011-09-20

Family

ID=44737591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009146427/05A RU2429066C1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2429066C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009146427A (en) 2011-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030147303A1 (en) Cavitation mixer
JP2022551900A (en) Nanobubble generation system using friction
RU2165787C1 (en) Rotary apparatus
EP3072579A1 (en) Cavitation device
RU2438769C1 (en) Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)
RU2429066C1 (en) Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium
RU1773469C (en) Rotary apparatus
WO2009041854A1 (en) Fluid media heat-mass-and-energy exchange method and device for carrying out said method
RU2335337C2 (en) Rotary-oscillatory device
RU2817546C1 (en) Rotary pulse apparatus
RU2817546C9 (en) Rotary pulse apparatus
RU2350856C1 (en) Heat and mass and energy exchange method and device for realisation thereof
RU54816U1 (en) DEVICE FOR PREPARING A WATER-MASSOUS EMULSION
RU2146967C1 (en) Rotary pulsation acoustic apparatus (versions)
RU2434674C1 (en) Device for physicochemical treatment of fluids
RU2041395C1 (en) Pump-dispergator
RU2625874C1 (en) Hydrodynamic mixer
RU2032325C1 (en) Homogenizer for multi-component liquid products
RU2248847C1 (en) Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions
RU2618078C1 (en) Hydrodynamic mixer
RU2146170C1 (en) Acoustic rotary pulsation apparatus (versions)
RU2600049C1 (en) Rotary hydrodynamic apparatus
RU2215574C2 (en) Device for dissolving, emulsification and dispersion of fluid media
RU2166986C2 (en) Rotary pulsating apparatus
RU2304261C1 (en) Method and device for heat and mass exchange

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111215