RU2434674C1 - Device for physicochemical treatment of fluids - Google Patents
Device for physicochemical treatment of fluids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434674C1 RU2434674C1 RU2010115006/05A RU2010115006A RU2434674C1 RU 2434674 C1 RU2434674 C1 RU 2434674C1 RU 2010115006/05 A RU2010115006/05 A RU 2010115006/05A RU 2010115006 A RU2010115006 A RU 2010115006A RU 2434674 C1 RU2434674 C1 RU 2434674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- rotor
- max
- nozzle
- liquid medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
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 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, подвергаются предварительному диспергированию и окончательно диспергируются, 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.Known rotor-pulsation apparatus containing a housing with fittings for input and output of components, 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 with holes matching the holes mounted on the rotor shaft under the stator coincides with holes in this part of the stator, while the number of holes is equal to or a multiple of an integer (SU 988322, B01F 7/28, BI No. 2, 1983). The medium to be processed, passing through the holes of the rotating perforated disk and the holes in the bottom of the stator, is subjected to preliminary dispersion and finally dispersed, passing through the 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 то, что в конкретной конструкции аппарата реализуется только одно соотношение между количеством отверстий в роторе, статоре и перфорированном диске. Таким образом, в полости ротора генерируется колебания или одной основной частоты (n1=n2), или двух кратных частот: одна - основная частота, генерируемая роторно-пульсационным аппаратом, вторая частота, кратная ей, генерируемая перфорированным диском. Кратность частот отличается всего в два раза, что недостаточно для создания благоприятных условий, способствующих развитию кавитации, которая является одним из основных факторов, влияющих на скорость протекания химико-технологических процессов.The disadvantage of this design is that in a particular apparatus design only one relationship is realized between the number of holes in the rotor, stator and perforated disk. Thus, oscillations of either one fundamental frequency (n 1 = n 2 ) or two multiple frequencies are generated in the rotor cavity: one is the fundamental frequency generated by the rotary-pulsating apparatus, the second frequency multiple of it generated by the perforated disk. The frequency multiplicity differs by only a factor of two, which is not enough to create favorable conditions conducive to the development of cavitation, which is one of the main factors affecting the rate of chemical-technological processes.
Наиболее близким к изобретению по получаемому эффекту является роторный аппарат, содержащий корпус с патрубками входа и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статор с каналами в боковых стенках цилиндров, камеру озвучивания, привод и источник дополнительных пульсаций, на входном патрубке установлена цилиндрическая вихревая камера большого диаметра, а жидкая среда подается в камеру через патрубок, выполненный тангенциально к ее внутренней поверхности (RU 2317141, B01F 7/28, БИ №5, 2008). Обрабатываемая среда, поступая тангенциально в вихревую камеру, затем через патрубок в полость ротора, образует вихревой поток, в котором при срыве с кромок входного патрубка генерируются упругие колебания. При совпадении частот колебаний генерируемых роторным аппаратом с основной частотой излучаемой вихревой камерой в полости ротора возникает резонанс. Таким образом, в полости ротора обрабатываемая среда подвергается интенсивному воздействию звуковых колебаний, что приводит к интенсификации химико-технологических процессов в жидких средах.Closest to the invention, the effect obtained is a rotor apparatus containing a housing with medium inlet and outlet pipes, a rotor and a stator concentrically mounted in it with channels in the side walls of the cylinders, a sounding chamber, a drive and a source of additional pulsations, a cylindrical vortex chamber is installed at the inlet large diameter, and the liquid medium is fed into the chamber through a pipe made tangentially to its inner surface (RU 2317141,
Недостатком данного устройства является то, что в полости ротора генерируются колебания одной основной резонансной частоты. Это является недостаточным для развития интенсивной кавитации, чем в случае, когда на обрабатываемую среду воздействуют колебания с различной частотой, в том числе, если частоты этих колебаний различаются не менее чем на порядок.The disadvantage of this device is that oscillations of one main resonant frequency are generated in the rotor cavity. This is insufficient for the development of intense cavitation than in the case when the medium being treated is affected by vibrations with different frequencies, including if the frequencies of these oscillations differ by at least an order of magnitude.
Техническая задача изобретения - увеличение интенсивности кавитации в полости ротора.The technical task of the invention is to increase the intensity of cavitation in the cavity of the rotor.
Указанная цель 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 и источник дополнительных пульсаций во входном патрубке установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения сужающийся-расширяющийся насадок, причем внутри его расширяющейся части расположена вставка конусно-цилиндрической формы таким образом, что ее поверхность образует с внутренней поверхностью расширяющейся части насадка кольцевое сужающееся конусно-цилиндрическое щелевое сопло, напротив которого на внутренней торцевой поверхности ротора установлен полый цилиндр, разрезанный вдоль образующих так, что по окружности образуются консольные пластины, при этом пластины имеют различную основную собственную частоту колебаний fпл.i, которая определяется из соотношенияThis goal is achieved by the fact that in the 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 and a source of additional pulsations in the inlet pipe installed with the possibility of reciprocating movement of the tapering-expanding nozzles, and inside its expanding part there is a cone-cylindrical insert in such a way that its surface forms an annular tapering cone-cylindrical slotted nozzle with the inner surface of the expanding part of the nozzle, opposite which a hollow cylinder is mounted on the inner end surface of the rotor, cut along the generators so that cantilever plates are formed around the circle, and the plates have different main natural vibration frequencies f pl. i , which is determined from the relation
fпл.i=fmax/n,f square i = f max / n,
где fmax - наибольшая основная собственная частота колебаний для всех пластин;where f max is the largest fundamental natural frequency of vibrations for all plates;
i=1, 2, 3, … - номер пластины;i = 1, 2, 3, ... - plate number;
n=1, 2, 3… кратность основных собственных частот колебаний пластин;n = 1, 2, 3 ... the multiplicity of the fundamental natural frequencies of the oscillations of the plates;
fпл.i=fmax,f square i = f max ,
а количество пластин с одинаковой fпл.i не менее двух.and the number of plates with the same f square i not less than two.
Пластины имеют заостренный конец. При одинаковой толщине пластин их длина lпл.i определяется из соотношенияThe plates have a pointed end. With the same thickness of the plates, their length l square i is determined from the relation
Основная частота колебаний, генерируемых устройством для физико-химической обработки жидкой среды fу, не менее чем на порядок больше максимальной частоты колебаний пластин fmax и определяется из соотношенияThe main oscillation frequency generated by the device for physicochemical processing of the liquid medium f y is not less than an order of magnitude greater than the maximum oscillation frequency of the plates f max and is determined from the relation
fу=kfmax, k≥l0.f y = kf max , k≥l0.
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.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1, вариант расположения консольных пластин; на фиг.5 - вариант развертки внутренней поверхности стакана с консольными пластинами разной длины, т.е. с разной основной собственной частотой колебаний.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 1; figure 4 is a view In figure 1, a variant of the location of the cantilever plates; figure 5 is a scan option of the inner surface of the glass with cantilever plates of different lengths, i.e. with different fundamental natural frequencies.
Устройство для физико-химической обработки жидкой среды содержит корпус 1 с патрубками выхода среды 2, крышку 3 с патрубком входа 4, в котором установлен цилиндрический сужающийся-расширяющийся насадок 5, в расширяющейся части которого находится вставка конусно-цилиндрической формы 6, которая крепится к насадку крепежным элементом 7 и образует с внутренней поверхностью насадка кольцевое сужающееся конусно-цилиндрическое щелевое сопло 8, насадок 5 крепится к входному патрубку 4 крепежными элементами 9, находящимися в пазах 10, полый цилиндр 11 с консольными пластинами 12, установленный на внутренней торцовой поверхности ротора 13 с каналами 14 в боковых стенках, статора 15 с каналами 16 в боковых стенках, камеру озвучивания 17, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 15.A device for physico-chemical processing of a liquid medium contains a
Устройство работает следующим образом: обрабатываемая жидкая среда поступает под давлением в патрубок 4 и через сужающуюся часть насадка 5, сужающееся кольцевое коническо-цилиндрическое щелевое сопло 8, образованное внутренней поверхностью насадка 5 и наружной поверхностью конусно-цилиндрической вставки 6, попадает на консольные пластины 12 полого цилиндра 11, установленного на внутренней торцевой поверхности ротора 13, затем через каналы 14 ротора 13 и каналы 16 статора 15 проходит в камеру озвучивания 17, образованную корпусом 1, крышкой 3 и статором 15, и выводится из аппарата через патрубок 2. Величина расстояния между выходом кольцевого щелевого сопла 8 и торцом пластин 12 регулируется возвратно-поступательным перемещением насадка 5 и фиксируется крепежными элементами 9, находящимися в пазах 10 входного патрубка 4.The device operates as follows: the processed liquid enters the
Акустическая кавитация, возникающая при прохождении звуковой волны большой интенсивности, является мощным фактором интенсификации химико-технологических процессов. Предложенное конструктивное решение позволяет создать благоприятные условия для увеличения интенсивности кавитации.Acoustic cavitation arising during the passage of a high-intensity sound wave is a powerful factor in the intensification of chemical-technological processes. The proposed constructive solution allows you to create favorable conditions for increasing the intensity of cavitation.
Для повышения эффективности обработки жидких сред на них воздействуют колебаниями различных частот. Например используется ряд последовательно соединенных гидродинамических диспергаторов, при этом первичный диспергатор имеет диапазон частот 0,5-15 кГц, а вторичный 15-365 кГц (RU 2223815, МКИ B01F 11/00, 2004). Однако при реализации этого способа на обрабатываемую среду воздействуют последовательно звуковые колебания только двух основных частот. В заявляемой конструкции обработка среды осуществляется в две стадии в одном корпусе устройства при воздействии колебаний нескольких, по крайне мере больше двух, основных частот.To increase the efficiency of processing liquid media, they are affected by vibrations of various frequencies. For example, a series of hydrodynamic dispersants are connected in series, with the primary dispersant having a frequency range of 0.5-15 kHz, and the secondary one of 15-365 kHz (RU 2223815, MKI
На первой стадии жидкая среда, поступая в сужающийся-расширяющийся насадок, в расширяющийся части которого находится вставка конусно-цилиндрической формы, т.е. в кольцевое сужающееся конусно-цилиндрическое щелевое сопло, значительно увеличивает скорость истечения. Попадая на консольные пластины, образованные разрезанными вдоль образующих полым цилиндром, жидкость возбуждает в пластинах изгибные колебания (Ультразвук. Маленькая энциклопедия, глав. ред. И.П.Галямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979, с.80). Основная частота колебаний пластин определяется по известной методике. Настройка пластин в резонанс с автоколебаниями струи жидкости осуществляется изменением расстояния между соплом и пластинами. В нашем случае регулировка осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения насадка, находящегося во входном патрубке.At the first stage, the liquid medium enters the tapering-expanding nozzle, in the expanding part of which there is a conical-cylindrical insert, i.e. into an annular tapering conical-cylindrical slotted nozzle, significantly increases the flow rate. Getting on the cantilever plates formed by cut along the generatrices of the hollow cylinder, the liquid excites bending vibrations in the plates (Ultrasound. Little Encyclopedia, edited by I.P. Galyamin. - M .: Soviet Encyclopedia, 1979, p. 80). The main oscillation frequency of the plates is determined by a known method. The plates are tuned in resonance with self-oscillations of the liquid jet by changing the distance between the nozzle and the plates. In our case, the adjustment is carried out due to the reciprocating movement of the nozzle located in the inlet pipe.
В жидкой среде всегда находятся зародыши кавитации в виде газовых, газо-паровых полостей различных размеров. При воздействии звуковых колебаний они достигают своих максимальных размеров, а затем происходит их захлопывание. Известно, что оптимальными условиями для процесса роста и захлопывания неустойчивых кавитационных полостей является равенство угловой частоты звукового поля с резонансной частотой полости. Резонансная частота полости зависит от ее резонансного размера (Флинн Г. Физика акустической кавитации в жидкостях. / Физическая акустика. - М.: Мир, 1967, с.32-48). Таким образом, если пластины имеют различную собственную частоту колебаний, то в заявляемой конструкции значительно возрастает интенсивность кавитации, т.к. создается оптимальные условия для роста кавитационных полостей с различными начальными размерами.Cavitation nuclei in the form of gas and gas-vapor cavities of various sizes are always found in a liquid medium. When exposed to sound vibrations, they reach their maximum size, and then they are slammed. It is known that the optimal conditions for the process of growth and collapse of unstable cavitation cavities is the equality of the angular frequency of the sound field with the resonant frequency of the cavity. The resonant frequency of a cavity depends on its resonant size (Flynn G. Physics of acoustic cavitation in liquids. / Physical acoustics. - M .: Mir, 1967, p. 32-48). Thus, if the plates have different natural frequencies, then in the claimed design significantly increases the intensity of cavitation, because optimal conditions are created for the growth of cavitation cavities with different initial sizes.
В заявляемой конструкции частота собственных колебаний пластин определяется из соотношения:In the claimed design, the frequency of natural vibrations of the plates is determined from the ratio:
fпл.i=fmax/n,f square i = f max / n,
где fmax - наибольшая основная собственная частота колебаний для всех пластин;where f max is the largest fundamental natural frequency of vibrations for all plates;
i=1, 2, 3, … номер пластины;i = 1, 2, 3, ... plate number;
n=1, 2, 3, … кратность основных собственных частот колебаний пластин;n = 1, 2, 3, ... the multiplicity of the fundamental natural frequencies of oscillations of the plates;
fпл.i=fmax. f square i = f max.
Каждая пластина также генерирует колебания, кратные основной собственной частоте. Таким образом, наличие пластин с различной частотой собственных колебаний, определяемых по предложенной зависимости, позволяет дополнительно увеличить амплитуды колебаний как основных частот, так и кратных гармоник. Данные условия позволяют более эффективно воздействовать на кавитационные полости разного размера, т.е. увеличить интенсивность акустической кавитации на первой стадии обработки жидкой среды.Each plate also generates vibrations that are multiples of the fundamental natural frequency. Thus, the presence of plates with different frequencies of natural vibrations, determined by the proposed dependence, allows you to additionally increase the oscillation amplitudes of both the fundamental frequencies and multiple harmonics. These conditions allow more effective impact on cavitation cavities of different sizes, i.e. increase the intensity of acoustic cavitation in the first stage of processing a liquid medium.
Отметим, что в зависимости от конкретных свойств среды: газосодержания, диапазона размеров кавитационных полостей, количества пластин и т.д., соотношение частот собственных колебаний пластин может выбираться из ряда n=1, 3, 5, … или n=1, 2, 4, 8, … или любого другого ряда, состоящего из целых чисел.Note that depending on the specific properties of the medium: gas content, size range of cavitation cavities, number of plates, etc., the ratio of the frequencies of natural vibrations of the plates can be selected from a number n = 1, 3, 5, ... or n = 1, 2, 4, 8, ... or any other series of integers.
Для увеличения амплитуды звуковых колебаний каждой основной частоты, количество пластин этой fпл.i должно быть не менее двух, т.к. при возбуждении в среде колебаний одной частоты несколькими источниками плотность энергии резко возрастает, например при двух источниках энергия учетверяется. Общее количество пластин зависит в значительной степени от диаметральных размеров щелевого сопла в насадке, т.е. от требуемой скорости истечения среды, расхода через устройство и т.д.To increase the amplitude of sound vibrations of each fundamental frequency, the number of plates of this f square i should be at least two, because upon excitation in the medium of oscillations of the same frequency by several sources, the energy density increases sharply, for example, when two sources the energy is quadrupled. The total number of plates depends to a large extent on the diametrical dimensions of the slot nozzle in the nozzle, i.e. from the required flow rate of the medium, flow through the device, etc.
Желательно располагать пластины таким образом, чтобы обеспечить наилучшую балансировку быстровращающегося ротора (см. фиг.4 и 5) для снижения динамических нагрузок на подшипниковые узлы.It is desirable to arrange the plates in such a way as to ensure the best balance of the rapidly rotating rotor (see Figs. 4 and 5) to reduce the dynamic loads on the bearing assemblies.
Для улучшения условий работы консольных пластин их рекомендуется выполнять заостренными.To improve the working conditions of the cantilever plates, it is recommended that they be pointed.
В предлагаемой конструкции пластины консольные и выполнены из одного материала, поэтому изменять частоту собственных колебаний можно за счет изменения их толщины и длины. С точки зрения технологии изготовления полого цилиндра с пластинами, экономичнее способ изготовления пластин одной толщины, но разной длины. Кроме того, fпл.i зависит от толщины в первой степени, а от длины - в минус второй. Таким образом, при одной и той же кратности частот (n) снижается вес пластины и облегчается балансировка ротора. Исходя из известной формулы для определения основной частоты колебаний пластин их длина при постоянной толщине выбирается из соотношения:In the proposed design, the plates are cantilever and made of one material, therefore, it is possible to change the frequency of natural vibrations by changing their thickness and length. From the point of view of the technology for manufacturing a hollow cylinder with plates, a more economical method of manufacturing plates of the same thickness but different lengths. In addition, f square i depends on the thickness in the first degree, and on the length minus the second. Thus, at the same frequency multiplicity (n), the weight of the plate decreases and the balancing of the rotor is facilitated. Based on the well-known formula for determining the main oscillation frequency of the plates, their length at a constant thickness is selected from the ratio:
При этом наибольшая основная собственная частота колебаний пластин принимается равной основной собственной частоте первой пластины, т.е. fпл.i=fmax. Это объясняется тем, что первая пластина самая короткая и ее длина определяется условиями возбуждения наибольшей частоты колебаний, зависящей от толщины и материала пластины, скорости истечения среды из сопла и т.д.In this case, the largest fundamental natural frequency of oscillations of the plates is taken to be equal to the fundamental natural frequency of the first plate, i.e. f square i = f max . This is because the first plate is the shortest and its length is determined by the excitation conditions of the highest oscillation frequency, which depends on the thickness and material of the plate, the velocity of the medium from the nozzle, etc.
Основной особенностью генерирования колебаний пластинами, в нашем случае, является их вращение вместе с ротором. Это приводит к тому, что в устройстве могут возникать изгибные колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости основных колебаний. Частота этих колебаний в несколько раз меньше основных собственных колебаний пластины и интенсивность их не велика. Однако при определенных условиях, особенно при высоких скоростях истечения жидкости из сопла насадка и больших угловых скоростях вращения ротора энергия этих колебаний возрастает и они оказывают дополнительное воздействие на среду, приводящее к увеличению интенсивности кавитации.The main feature of the generation of oscillations by the plates, in our case, is their rotation together with the rotor. This leads to the fact that bending vibrations can occur in the device in a plane perpendicular to the plane of the main vibrations. The frequency of these vibrations is several times less than the main natural vibrations of the plate and their intensity is not large. However, under certain conditions, especially at high rates of fluid outflow from the nozzle nozzle and large angular rotational speeds of the rotor, the energy of these vibrations increases and they have an additional effect on the medium, leading to an increase in cavitation intensity.
Следует отметить, что предлагаемая конструкция, кроме увеличения интенсивности акустической кавитации на первой стадии обработки жидкой среды, значительно увеличивает механическое и турбулентное воздействие на поток за счет вращающихся консольных пластин разной длины. Эти факторы способствуют дополнительной интенсификации различных химико-технологических процессов.It should be noted that the proposed design, in addition to increasing the intensity of acoustic cavitation in the first stage of processing a liquid medium, significantly increases the mechanical and turbulent effects on the flow due to rotating cantilever plates of different lengths. These factors contribute to the further intensification of various chemical-technological processes.
Воздействие двух звуковых колебаний с частотой, отличающейся не менее чем на порядок, на объем обрабатываемой среды приводит к возникновению интенсивной кавитации и способствует интенсификации процессов эмульгирования, диспергирования и других технологических процессов (RU 1674942, МКИ B01F, 1991). В предлагаемой конструкции реализовать этот метод воздействия можно двумя способами. В первом случае достаточно, чтобы частота колебаний пластин с наибольшей и наименьшей частотами собственных колебаний отличалась не менее чем на порядок (n≥10). Следовательно, длина пластины c fmin увеличится не менее чем в 3.16 раза, а это приведет к увеличению высоты полости ротора, т.е. возрастет металлоемкость устройства.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 being treated leads to intense cavitation and helps to intensify the processes of emulsification, dispersion and other technological processes (RU 1674942, MKI B01F, 1991). In the proposed design, this method of exposure can be implemented in two ways. In the first case, it is sufficient that the frequency of oscillations of the plates with the highest and lowest frequencies of natural vibrations differ by at least an order of magnitude (n≥10). Therefore, the plate length cf min will increase by at least 3.16 times, and this will lead to an increase in the height of the rotor cavity, i.e. the metal consumption of the device will increase.
Более рационален второй способ, заключающийся в том, что основная частота колебаний, генерируемая устройством fу, не менее чем на порядок превышает наибольшую частоту, генерируемую пластинами fmax. Это соотношение определяется выражениемThe second method, which consists in the fact that the main oscillation frequency generated by the device f y , is no less than an order of magnitude higher than the highest frequency generated by the plates f max , is more rational. This ratio is determined by the expression
fу=fmax·k, где k≥10.f y = f max · k, where k≥10.
Основная частота колебаний устройства зависит от угловой скорости ротора и числа каналов в стенках ротора. В случае, когда увеличение fу невозможно изменением этих параметров, например, при отсутствии высокооборотного двигателя или при небольших расходах, то можно принимать целое значение k<10 с условием, что fу будет на порядок превосходить не fmax, а одно из меньших значений основных собственных колебаний пластин fпл.i, что также способствует возрастанию интенсивности кавитации.The main oscillation frequency of the device depends on the angular velocity of the rotor and the number of channels in the walls of the rotor. In the case where the increase f y can not change these settings, e.g., in the absence of high-speed engine or at low cost, it can take an integer value k <10, with the proviso that f y is an order of magnitude not f max, and one of the smaller values the main natural vibrations of the plates f square i , which also contributes to an increase in the intensity of cavitation.
Для подтверждения эффективности заявляемого устройства, с точки зрения интенсивности кавитации в жидкой среде, проведены экспериментальные исследования. Число пластин i=4, количество пластин с одинаковой собственной частотой колебаний по две (см. фиг.4 и 5). Рассчитанная собственная частота колебаний пластин fпл1=0,52 кГц, fпл2=0,26 кГц, fпл3=0,17 кГц, fпл4=0,13 кГц,. Основная частота колебаний, генерируемая устройством, изменялась в пределах (0,9…5,4) кГц с помощью двигателя постоянного тока. Интенсивность кавитации оценивалась по величине импульсов кавитационного давления. Проводился спектральный анализ колебаний в полости ротора. Акустические исследования проводились с использованием гидрофона из титаната бария. В результате опытов установлено, что рассчитанные частоты колебаний пластин отличались от определенных с помощью спектрального анализа не более чем на 8%. В случае, когда основная частота роторного аппарата превышала максимальную основную частоту колебаний пластин примерно в 10 раз fпл.i=fmax=0,48 кГц, =fу>4 кГц) амплитуда импульсов кавитационного давления возросла примерно в 1,4 раза, чем в случае, когда fу изменялась в диапазоне (0,9…4) кГц. Таким образом, экспериментально подтверждена эффективность предлагаемой конструкции устройства для физико-химической обработки жидкой среды, с точки зрения увеличения интенсивности кавитации в полости ротора.To confirm the effectiveness of the claimed device, in terms of the intensity of cavitation in a liquid medium, experimental studies have been conducted. The number of plates i = 4, the number of plates with the same natural frequency of oscillation of two (see figure 4 and 5). The calculated natural frequency of oscillation of the plates f PL1 = 0.52 kHz, f PL2 = 0.26 kHz, f PL3 = 0.17 kHz, f PL4 = 0.13 kHz. The main oscillation frequency generated by the device was varied within (0.9 ... 5.4) kHz using a DC motor. The cavitation intensity was estimated by the value of the cavitation pressure pulses. A spectral analysis of oscillations in the rotor cavity was carried out. Acoustic studies were conducted using a hydrophone from barium titanate. As a result of the experiments, it was found that the calculated oscillation frequencies of the plates differed from those determined by spectral analysis by no more than 8%. In the case when the main frequency of the rotary apparatus exceeded the maximum fundamental frequency of plate oscillations by about 10 times f square i = f max = 0.48 kHz, = f y > 4 kHz), the amplitude of the cavitation pressure pulses increased by about 1.4 times, than in the case when f y varied in the range (0.9 ... 4) kHz. Thus, the effectiveness of the proposed design of the device for physico-chemical processing of a liquid medium, from the point of view of increasing the cavitation intensity in the rotor cavity, has been experimentally confirmed.
Claims (4)
fпл.i=fmax/n,
где fmax - наибольшая основная собственная частота колебаний для всех пластин;
i=1, 2, 3, … - номер пластины;
n=1, 2, 3… - кратность основных собственных частот колебаний пластин;
fпл.1=fmax,
а количество пластин с одинаковой fпл.i не менее двух.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 and an additional ripple source, characterized in that in the inlet installed with the possibility of reciprocating movement of the tapering-expanding nozzles, and inside its expanding part there is a cone-cylindrical insert in such a way that its surface forms with with the morning surface of the expanding part of the nozzle, an annular tapering cylindrical slotted nozzle opposite which a hollow cylinder is mounted on the inner end surface of the rotor, cut along the generators so that cantilever plates are formed around the circle, and the plates have different fundamental frequencies of oscillation f pl i , which is determined from the relation
f square i = f max / n,
where f max is the largest fundamental natural frequency of vibrations for all plates;
i = 1, 2, 3, ... - plate number;
n = 1, 2, 3 ... - the multiplicity of the main natural frequencies of the oscillations of the plates;
f pl. 1 = f max ,
and the number of plates with the same f square i not less than two.
fу=kfmax, k≥10. 4. The device for physico-chemical processing of a liquid medium according to claim 1, characterized in that the main oscillation frequency generated by the device for physico-chemical treatment of a liquid medium f y is not less than an order of magnitude greater than the maximum oscillation frequency of the plates f max and is determined from the ratio
f y = kf max , k≥10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115006/05A RU2434674C1 (en) | 2010-04-14 | 2010-04-14 | Device for physicochemical treatment of fluids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010115006/05A RU2434674C1 (en) | 2010-04-14 | 2010-04-14 | Device for physicochemical treatment of fluids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2434674C1 true RU2434674C1 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=45318098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010115006/05A RU2434674C1 (en) | 2010-04-14 | 2010-04-14 | Device for physicochemical treatment of fluids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2434674C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195521U1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-01-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | TURBINE TYPE DISPERSANT |
-
2010
- 2010-04-14 RU RU2010115006/05A patent/RU2434674C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195521U1 (en) * | 2019-04-10 | 2020-01-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук (СФНЦА РАН) | TURBINE TYPE DISPERSANT |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160346758A1 (en) | Systems and methods for processing fluids | |
| WO2006068537A1 (en) | Method for heat-mass-energy exchange and device for carrying out said method | |
| WO2013015708A1 (en) | Method for ultrasonic cavitation treatment of liquid media | |
| RU2325959C2 (en) | Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating | |
| RU2434674C1 (en) | Device for physicochemical treatment of fluids | |
| US9752082B2 (en) | Treatment process and apparatus for reducing high viscosity in petroleum products, derivatives, and hydrocarbon emulsions, and the like | |
| RU141803U1 (en) | ULTRASONIC FLOWING MACHINE | |
| RU2488438C2 (en) | Device for physicochemical treatment of fluids | |
| RU2392046C2 (en) | Hydrocarbon destruction device and application thereof | |
| RU77176U1 (en) | HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES | |
| RU2442640C1 (en) | The rotary device | |
| RU2284229C2 (en) | Sonar syren | |
| RU2304261C1 (en) | Method and device for heat and mass exchange | |
| RU2442641C1 (en) | Device for the physical and chemical processing of the fluid medium | |
| US10233097B2 (en) | Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same | |
| WO2008051115A1 (en) | Heat-mass-and-energy exchange method and a device for carrying out said method | |
| RU2358812C1 (en) | Siren of opposite resonance waves picked up from single uniform-length rotor | |
| RU2476261C1 (en) | Method of exciting acoustic vibrations in fluid medium and apparatus (versions) for realising said method | |
| RU2381061C2 (en) | Reactor for cavitation treatment of fluids | |
| RU2284215C1 (en) | Ring-type magnetostrictive transducer | |
| RU2429066C1 (en) | Apparatus for physico-chemical treatment of liquid medium | |
| RU85838U1 (en) | EJECTOR WITH GAS-JET ULTRASONIC GENERATORS | |
| RU2361683C1 (en) | Siren of opposite resonant waves picked up from single rotor, which is homogeneous in length | |
| RU2344001C2 (en) | Alarm for oncoming resonant waves | |
| RU2351406C1 (en) | Siren-dispersant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120415 |