RU2516638C1 - Cavitator - Google Patents

Cavitator Download PDF

Info

Publication number
RU2516638C1
RU2516638C1 RU2012155933/05A RU2012155933A RU2516638C1 RU 2516638 C1 RU2516638 C1 RU 2516638C1 RU 2012155933/05 A RU2012155933/05 A RU 2012155933/05A RU 2012155933 A RU2012155933 A RU 2012155933A RU 2516638 C1 RU2516638 C1 RU 2516638C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
helicoid
channels
spiral
around
conical surface
Prior art date
Application number
RU2012155933/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Таймаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ")
Priority to RU2012155933/05A priority Critical patent/RU2516638C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2516638C1 publication Critical patent/RU2516638C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: in a cavitator a swirling element is made in the form of peripheral narrowing spiral helicoid channels with an exit into a nozzle. Each spiral channel in the cross section has a shape of a helicoid with the ratio of the small and large axes 0.47…0.75 and with the inner smooth narrowing along the length of the spiral channels. Channels are simultaneously swirled with a number of turns from 1.5 to 2.5 around the conical surface in the form of spirals meeting at the top of the cone with a swirling pitch that increases as the spiral channels narrow. Spiral channels have the main inner ledge and additional inner smooth ledges. The main ledge in shape is made in the form of a geometric surface of the second order from the narrow end of the helicoid. Additional ledges are arranged at the blunt end of the helicoid. Helicoids together with the main and additional internal ledges are swirled around their longitudinal axes of spiral channels with a pitch of 0.9…1.3 from the largest axis of the helicoid in the direction opposite to the direction of swirling of spiral helicoid channels around the conical surface.
EFFECT: increased cavitation effect due to increased speed of liquid movement.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для генерации кавитационных явлений и может быть использовано в теплоэнергетике, нефтехимической промышленности, а именно в гидродинамических теплогенераторах, системах подготовки углеводородных топлив к сжиганию, установках для очистки воды, в кавитационных технологиях, связанных с переработкой вязких нефтей, нефтепродуктов, каменноугольной смолы.The invention relates to a device for generating cavitation phenomena and can be used in the power industry, petrochemical industry, namely in hydrodynamic heat generators, systems for preparing hydrocarbon fuels for combustion, water treatment plants, in cavitation technologies associated with the processing of viscous oils, petroleum products, coal tar .

Известно устройство для подготовки к сжиганию обводненного мазута, в котором тела кавитации выполнены из пластин с изогнутой поверхностью в виде прямого геликоида (патент на полезную модель RU №112984, МПК F23K 5/12, 27.01.2012).A device for preparing for burning waterlogged fuel oil is known, in which cavitation bodies are made of plates with a curved surface in the form of a direct helicoid (utility model patent RU No. 112984, IPC F23K 5/12, January 27, 2012).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является кавитатор, содержащий конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, обтекатель, входной и выходной патрубки (http://www.tstu.ru/r.php?r=structure.kafedra&sort=&id=3&f=eito. Статические гидродинамические кавитаторы). Недостатки известного устройства:The closest technical solution to the claimed invention is a cavitator containing a confuser, diffuser, nozzle, swirl element, fairing, inlet and outlet pipes (http://www.tstu.ru/r.php?r=structure.kafedra&sort=&id=3&f = eito. Static hydrodynamic cavitators). The disadvantages of the known device:

1. Торможение потока жидкости завихряющим пластинчатым элементом вызывает уменьшение скорости потока и снижает кавитационный эффект.1. Inhibition of fluid flow by a swirl plate element causes a decrease in the flow rate and reduces the cavitation effect.

2. Невозможность достижения высокого кавитационного эффекта из-за ограничения скоростей потока жидкости, которые могут быть достигнуты в сужающем элементе в виде сопла.2. The inability to achieve a high cavitation effect due to the limitation of the fluid flow rates that can be achieved in the constricting element in the form of a nozzle.

Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении, которое направлено на решение задачи повышения кавитационного эффекта.These disadvantages are eliminated in the claimed invention, which is aimed at solving the problem of increasing the cavitation effect.

Технический результат достигается тем, что в кавитаторе, содержащем конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, выполненный в виде геликоида, обтекатель, входной и выходной патрубки, согласно заявляемому изобретению завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных геликоидных каналов с выходом в сопло, каждый спиралевидный канал в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47…0,75 и с внутренним плавным сужением по длине спиралевидных каналов, которые одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения спиралевидных каналов, спиралевидные каналы имеют основной внутренний выступ, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, и дополнительные внутренние плавные выступы, расположенные с тупого конца геликоида, геликоиды вместе с основным и дополнительными внутренними выступами закручены вокруг своих продольных осей спиралевидных каналов с шагом 0,9…1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов вокруг конической поверхности.The technical result is achieved in that in a cavitator containing a confuser, a diffuser, a nozzle, a swirling element made in the form of a helicoid, a cowl, an inlet and an outlet pipe, according to the claimed invention, the swirling element is made in the form of peripherally arranged narrowing spiral-shaped helical channels with an exit to the nozzle, each spiral channel in the cross section has the shape of a helicoid with a ratio of the minor and major axes of 0.47 ... 0.75 and with an internal smooth narrowing along the length of the spiral channels, which are simultaneously are twisted with a number of turns from 1.5 to 2.5 around a conical surface in the form of spirals converging to the apex of the cone with a twist step that increases as the spiral channels narrow, the spiral channels have a main internal protrusion, which is shaped as a geometric surface of the second order from the narrow end of the helicoid, and additional internal smooth protrusions located from the blunt end of the helicoid, the helicoids together with the main and additional internal protrusions are twisted around their longitudinal axes piralevidnyh channels in increments of 0.9 ... 1.3 of the largest axis of the helix in a direction opposite the direction of twist of spiral channels helicoid around the conical surface.

Коническая поверхность, вокруг которой закручены спиралевидные геликоидные каналы, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности.The conical surface around which helical helicoid channels are twisted has the form of a straight cone surface or the appearance of a hyperbolic surface.

Таким образом, технический результат достигается путем применения спиральных геликоидных сужающихся каналов двойного закручивания, движение жидкости по которым сопровождается резким увеличением скорости и возрастанием кавитационного эффекта.Thus, the technical result is achieved through the use of spiral helicoidal tapering channels of double twisting, the movement of fluid along which is accompanied by a sharp increase in speed and increase in the cavitation effect.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан предлагаемый кавитатор, на фиг.2 - вид А на фиг.1, а на фиг.3 показан вид В на фиг.2.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed cavitator, figure 2 - view a in figure 1, and figure 3 shows a view in figure 2.

Цифрами на чертежах обозначены следующие элементы: 1 - конфузор, 2 - диффузор, 3 - сопло, 4 - обтекатель, 5 - спиралевидные геликоидные каналы, 6 - основной внутренний выступ геликоидных каналов, 7 - дополнительные выступы спиралевидных геликоидных каналов, 8 - направление вращения основного вихря, 9 - направление вращения дополнительного вихря, 10 - направление винтообразной закрутки спиралевидных геликоидных каналов, 11 - входной патрубок, 12 - выходной патрубок.The numbers in the drawings indicate the following elements: 1 - confuser, 2 - diffuser, 3 - nozzle, 4 - fairing, 5 - helical helicoid channels, 6 - main internal protrusion of helicoid channels, 7 - additional protrusions of helicoid channels, 8 - direction of rotation of the main vortex, 9 - direction of rotation of the additional vortex, 10 - direction of the helical twist of the helical helicoid channels, 11 - inlet pipe, 12 - output pipe.

Кавитатор содержит конфузор 1, диффузор 2, сопло 3, завихряющий элемент, выполненный в виде геликоида, обтекатель 4, входной 11 и выходной 12 патрубки.The cavitator contains a confuser 1, a diffuser 2, a nozzle 3, a swirl element made in the form of a helicoid, a cowl 4, input 11 and output 12 of the pipe.

Отличием предлагаемого кавитатора является то, что завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных геликоидных каналов 5 с выходом в сопло 3.The difference of the proposed cavitator is that the swirl element is made in the form of peripherally located tapering spiral helicoid channels 5 with an exit to the nozzle 3.

Каждый спиралевидный канал 5 в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношением малой и большой осей 0,47…0,75 и с внутренним плавным сужением по длине спиралевидных каналов 5.Each spiral channel 5 in cross section has the shape of a helicoid with a ratio of small and large axes of 0.47 ... 0.75 and with an internal smooth narrowing along the length of the spiral channels 5.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения каналов 5.Spiral helicoid channels 5 are simultaneously twisted with a number of turns from 1.5 to 2.5 around the conical surface in the form of spirals converging to the top of the cone with a twist step that increases as the channels 5 narrow.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 имеют основной внутренний выступ 6, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида.Spiral helicoid channels 5 have a main inner protrusion 6, which is shaped as a second-order geometric surface from the narrow end of the helicoid.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 имеют дополнительные внутренние плавные выступы 7, расположенные с тупого конца геликоида.Spiral helicoid channels 5 have additional internal smooth protrusions 7 located at the blunt end of the helicoid.

Геликоиды вместе с основным внутренним 6 и дополнительными внутренними плавными 7 выступами закручены вокруг своих продольных осей спиралевидных каналов 5 с шагом 0,9…1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов вокруг конической поверхности.The helicoids, together with the main internal 6 and additional internal smooth 7 protrusions, are twisted around their longitudinal axes of the spiral channels 5 with a pitch of 0.9 ... 1.3 from the largest axis of the helicoid in the direction opposite to the direction of twisting of the spiral helicoid channels around the conical surface.

Коническая поверхность, вокруг которой закручены спиралевидные геликоидные каналы 5, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности.The conical surface around which the spiral-shaped helicoid channels 5 are twisted has the form of a straight cone surface or the appearance of a hyperbolic surface.

Назначение и взаимодействие элементов следующее.The purpose and interaction of the elements is as follows.

Конфузор 1 (см. фиг.1) служит для постепенного сужения площади общего проходного сечения потока жидкости, подаваемой в сопло 3 из входного патрубка 11.The confuser 1 (see figure 1) serves to gradually narrow the area of the total flow area of the fluid flow supplied to the nozzle 3 from the inlet pipe 11.

Сопло 3 служит для формирования соосного направления движения потока жидкости относительно поперечного сечения диффузора 2.The nozzle 3 serves to form a coaxial direction of fluid flow relative to the cross section of the diffuser 2.

Диффузор 2 является непосредственным элементом, в котором возникает кавитация в потоке жидкости, выходящей с высокой скоростью из сопла 3.The diffuser 2 is a direct element in which cavitation occurs in the fluid flow exiting at high speed from the nozzle 3.

Кавитация - это образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков или каверн), заполненных паром. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости в диффузоре 2, которое происходит из-за увеличения ее скорости. Перемещаясь с потоком в область выходного патрубка 12 с более высоким давлением, кавитационная полость захлопывается, излучая при этом ударную волну с выделением теплоты.Cavitation is the formation in a fluid of cavities (cavitation bubbles or caverns) filled with steam. Cavitation occurs as a result of a local decrease in pressure in the liquid in the diffuser 2, which occurs due to an increase in its velocity. Moving with the flow to the area of the outlet pipe 12 with a higher pressure, the cavitation cavity slams, emitting a shock wave with the release of heat.

В предлагаемом кавитаторе обтекатель 4 служит для предварительного увеличения скорости жидкости и для периферийного подвода жидкости из входного патрубка 11 к входу в спиралевидные геликоидные каналы 5, которые предназначены для разделения потока жидкости на отдельные струи и для последующего увеличения скорости движения этих струй путем двойного винтообразного закручивания.In the proposed cavitator, the fairing 4 serves for a preliminary increase in the fluid velocity and for the peripheral supply of fluid from the inlet pipe 11 to the entrance to the helical helicoid channels 5, which are designed to separate the fluid flow into separate jets and to subsequently increase the speed of movement of these jets by double helical twisting.

Обтекатель 4 (см. фиг.1) в зависимости от назначения кавитатора может быть выполнен в форме круглого прямого конуса, усеченного прямого конуса, гиперболоида, параболоида. На фиг.1 обтекатель 4 показан в виде круглого прямого конуса.Fairing 4 (see figure 1) depending on the purpose of the cavitator can be made in the form of a round straight cone, a truncated straight cone, hyperboloid, paraboloid. In figure 1, the cowl 4 is shown in the form of a round straight cone.

Спиралевидные геликоидные каналы 5 выполнены сужающимися по ходу движения жидкости и одновременно расположены винтообразно на конической поверхности (на фиг.1 прямая коническая поверхность позицией не обозначена) с направлением 10 винтообразной закрутки (см. фиг.2). Винтообразная закрутка с направлением 10 выполнена сходящейся к вершине конической поверхности (на фиг.1 ось конической поверхности позицией не обозначена). Одновременно уменьшается площадь ее проходного сечения. Поэтому в струе жидкости возникает центростремительная сила, которая увеличивает скорость движения жидкости в струе.Spiral helicoid channels 5 are made tapering in the direction of movement of the liquid and at the same time are located helically on a conical surface (in Fig. 1, the straight conical surface is not indicated by a position) with a screw-shaped direction 10 (see Fig. 2). A helical twist with a direction of 10 is made converging to the apex of the conical surface (in Fig. 1, the axis of the conical surface is not indicated by the position). At the same time, the area of its passage section decreases. Therefore, a centripetal force arises in the liquid stream, which increases the velocity of the liquid in the stream.

Количество спиралевидных геликоидных каналов 5 может быть от двух до десяти единиц в зависимости от типа жидкости, величин расхода и давления, с которыми подается жидкость насосом.The number of spiral helicoid channels 5 can be from two to ten units, depending on the type of fluid, the flow rate and pressure with which the fluid is pumped.

Форма геликоида спиралевидного канала 5 имеет соотношение малой и большой осей 0,47…0,75, а основной внутренний выступ 6 (фиг.3) по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с острого конца геликоида.The shape of the helicoid of the spiral channel 5 has a ratio of small and large axes of 0.47 ... 0.75, and the main inner protrusion 6 (figure 3) in shape is made in the form of a geometric surface of the second order from the sharp end of the helicoid.

Вместо конической поверхности, на которой винтообразно размещены спиралевидные геликоидные каналы 5, в зависимости от назначения кавитатора, может быть использована гиперболическая поверхность.Instead of a conical surface on which helical helicoid channels 5 are helically arranged, depending on the purpose of the cavitator, a hyperbolic surface can be used.

Шаг закрутки спиралевидных геликоидных каналов 5 по конической поверхности переменный и увеличивается по мере увеличения длины канала. Перед выходом в сопло 3 закрутка спиралевидных геликоидных каналов 5 минимальна. Число витков спиралевидных геликоидных каналов 5 вокруг конической поверхности составляет от 1,5 до 2,5 в зависимости от назначения кавитатора.The spin pitch of the spiral helicoid channels 5 along the conical surface is variable and increases as the channel length increases. Before entering the nozzle 3, the twist of the helical helicoid channels 5 is minimal. The number of turns of helical helicoid channels 5 around the conical surface is from 1.5 to 2.5, depending on the purpose of the cavitator.

Основной внутренний выступ 6 (см. фиг.3) служит для закручивания струй в направлении 8, которое противоположно направлению закрутки спиралевидных геликоидных каналов 5 вокруг оси конической поверхности. Вращающийся вихрь 8 предназначен для создания области понижения давления жидкости по ходу ее продвижения по каналу 5, что позволяет увеличивать скорость потока жидкости в струе.The main inner protrusion 6 (see FIG. 3) serves to twist the jets in direction 8, which is opposite to the direction of twist of the spiral helicoid channels 5 around the axis of the conical surface. Rotating vortex 8 is designed to create a region of lowering the pressure of the liquid along its progress along the channel 5, which allows to increase the speed of the fluid flow in the stream.

Дополнительные внутренние плавные выступы 7 (см. фиг.3) служат для возбуждения дополнительных вихрей 9, которые представляют собой своеобразные «жидкостные подшипники» для уменьшения трения, на которых перемещается основная струя жидкости с направлением вращения 8.Additional internal smooth protrusions 7 (see figure 3) are used to excite additional vortices 9, which are a kind of "fluid bearings" to reduce friction, which moves the main fluid stream with a direction of rotation 8.

Выступы 6 и 7 вместе с острым концом геликоида (на фиг.3 острый конец позицией не обозначен) закручены винтообразно по длине геликоида.The protrusions 6 and 7, together with the sharp end of the helicoid (in Fig. 3, the sharp end is not indicated by the reference) are twisted helically along the length of the helicoid.

Длина геликоида по наибольшей оси равна 0,45…0,65 от шага винтообразной навивки выступов.The length of the helicoid along the largest axis is 0.45 ... 0.65 from the pitch of the helical winding of the protrusions.

Острый конец геликоида (на фиг.3 позицией не обозначен) через 0,45…0,65 от шага навивки располагается на месте тупого конца геликоида, то есть происходит поворот геликоида на 180°. Таким образом, шаг закрутки геликоида и внутренних выступов 6, 7 вокруг оси геликоидного канала составляет 0,9…1,3 от наибольшей оси геликоида.The sharp end of the helicoid (not indicated by figure 3 in the figure) is located at the place of the blunt end of the helicoid after 0.45 ... 0.65 from the winding pitch, that is, the helicoid rotates 180 °. Thus, the spin pitch of the helicoid and the internal protrusions 6, 7 around the axis of the helicoid channel is 0.9 ... 1.3 from the largest axis of the helicoid.

Закрутка выступов 6, 7 (на фиг.3 позицией не обозначена) противоположна направлению 10 закрутки геликоидных каналов 5 и совпадает с направлением вращения основного вихря 8. При этом, как указано выше, непосредственно геликоидный канал 5 закручен в направлении 10 по конической поверхности (на фиг.1 коническая поверхность позицией не обозначена) с числом витков от 1,5 до 2,5. Двойная закрутка приводит к тому, что на участке последнего витка в геликоидных каналах 5 струи жидкости достигают предельной скорости «по растяжению жидкости» без дополнительного повышения давления жидкости во входном патрубке 11. Целостность ее потока нарушается уже на выходе из геликоидных каналов 5 и образуются парообразные полости уже на входном участке сопла 3. Кавитационный эффект повышается только за счет двойной закрутки струй жидкости в спиралевидных геликоидных каналах 5 без дополнительного повышения давления, развиваемого насосом.The twist of the protrusions 6, 7 (not indicated by the position in FIG. 3) is opposite to the direction 10 of the twist of the helicoid channels 5 and coincides with the direction of rotation of the main vortex 8. Moreover, as indicated above, the directly helicoid channel 5 is twisted in the direction 10 along the conical surface (on figure 1 the conical surface by the position is not indicated) with the number of turns from 1.5 to 2.5. Double swirling leads to the fact that in the area of the last turn in the helicoid channels 5, the liquid jets reach the maximum speed “by stretching the liquid” without an additional increase in the pressure of the liquid in the inlet pipe 11. The integrity of its flow is already violated at the exit from the helicoid channels 5 and vaporous cavities are formed already at the inlet section of the nozzle 3. The cavitation effect increases only due to the double swirling of the jets of liquid in the spiral helicoid channels 5 without an additional increase in pressure developed by asosome.

Предлагаемый кавитатор работает следующим образом. При использовании кавитатора в качестве узла гидравлического теплогенератора вода или ее смесь с растворенными в ней химическими веществами под давлением 10…18 кг/см2 и при расходе 1…2 м3/ч насосом подается через патрубок 11 (см. фиг.1-3) на вход спиралевидных геликоидных каналов 5. За счет обтекателя 4 достигается ускорение потока перед входом в спиралевидные геликоидные каналы 5. Двигаясь по геликоидным каналам 5, жидкость дважды закручивается: спирально за счет основных внутренних выступов 6 и винтообразно за счет навивки геликоидных каналов 5 по конусообразной поверхности.The proposed cavitator works as follows. When using a cavitator as a unit of a hydraulic heat generator, water or its mixture with chemicals dissolved in it under a pressure of 10 ... 18 kg / cm 2 and at a flow rate of 1 ... 2 m 3 / h is pumped through a pipe 11 (see Figs. 1-3 ) to the entrance of the spiral helicoid channels 5. Due to the fairing 4, the flow is accelerated before entering the spiral helicoid channels 5. Moving along the helicoid channels 5, the fluid is twisted twice: spirally due to the main internal protrusions 6 and screw-like due to winding of the helicoid channels at 5 along a conical surface.

За счет центростремительных сил и сужения площади поперечного сечения геликоидных каналов 5 происходит возрастание скорости движения потока жидкости в каналах 5. Дополнительное возрастание скорости движения потока жидкости происходит за счет уменьшения сил трения вследствие «проскальзывания» вращающейся струи с направлением 8 по дополнительному вихреобразному турбулентному слою с направлением 9.Due to the centripetal forces and the narrowing of the cross-sectional area of the helicoid channels 5, there is an increase in the velocity of the fluid flow in the channels 5. An additional increase in the velocity of the fluid flow occurs due to a decrease in the friction forces due to the “slipping” of the rotating jet with direction 8 along the additional vortex-like turbulent layer with the direction 9.

Двойное закручивание струй в геликоидных каналах 5 осуществляется за счет спиралевидной закрутки каналов в направлении 10 и закрутки выступов 6, 7 в каналах. На выходе из геликоидных каналов 5 жидкость испытывает максимальные растяжения и образуются первичные кавитационные пузырьки.Double twisting of the jets in the helicoid channels 5 is carried out due to the spiral twisting of the channels in the direction of 10 and the twisting of the protrusions 6, 7 in the channels. At the exit from the helicoid channels 5, the liquid experiences maximum tension and primary cavitation bubbles form.

При прохождении жидкости через сужение сопла 3, а затем при расширении в диффузоре 2 в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация.With the passage of fluid through the narrowing of the nozzle 3, and then with expansion in the diffuser 2, vortexes, separated flows, and cavitation occur in the fluid stream.

При этом жидкость на выходе из сопла 3 и диффузоре 2 подвергается давлению ниже «напряжения растяжения», целостность ее потока нарушается и образуются парообразные полости. Давление жидкости падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной окружающей температуре, и жидкость переходит в другое состояние, образуя фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырьками.In this case, the liquid at the outlet of the nozzle 3 and the diffuser 2 is subjected to a pressure below the "tensile stress", the integrity of its flow is violated and vaporous cavities are formed. The liquid pressure drops below the value corresponding to the saturation pressure at a given ambient temperature, and the liquid goes into another state, forming phase voids, which are called cavitation bubbles.

Для воды максимальное растяжение очищенной воды при 10°С составляет 280 кг/см2. Разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара.For water, the maximum tensile strength of purified water at 10 ° C is 280 kg / cm 2 . The rupture occurs at pressures only slightly lower than the saturated vapor pressure.

После перехода жидкости в диффузоре 2 в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается и он начинает сокращаться.After the transition of the fluid in the diffuser 2 to the high pressure zone and the kinetic energy of the expanding fluid is exhausted, the bubble growth stops and it begins to contract.

Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, который по своей сути является гидравлическим ударом. В результате схлопывания кавитационных газовых пузырьков высвобождается аномальная тепловая энергия жидкости в небольших объемах с образованием ударных волн.The contraction of the cavitation bubble occurs at high speed and is accompanied by a sound pulse, which in its essence is a hydraulic shock. As a result of the collapse of cavitation gas bubbles, anomalous thermal energy of the liquid is released in small volumes with the formation of shock waves.

За счет этого образуются места повышенной температуры жидкости до 800°С, то есть происходит тепловыделение.Due to this, places of increased temperature of the liquid up to 800 ° C are formed, that is, heat is released.

Чем выше давление жидкости на входе кавитатора и выше скорость жидкости на входе в сопло 3, тем мощнее кавитация и тем больше тепла образуется, тем эффективнее кавитатор.The higher the pressure of the liquid at the inlet of the cavitator and the higher the speed of the liquid at the entrance to the nozzle 3, the more powerful the cavitation and the more heat is generated, the more efficient the cavitator.

Преобразование кинетической энергии жидкости в тепловую энергию происходит также путем трибоэффекта, который по сути является нагревом жидкости теплотой, выделяющейся при торможении потока.The conversion of the kinetic energy of a liquid into thermal energy also occurs through the triboelectric effect, which in essence is the heating of the liquid by the heat released during flow braking.

Нагретая жидкость используется в тепловых генераторах для целей отопления и горячего водоснабжения, а также в производственных технологических процессах.Heated liquid is used in heat generators for heating and hot water supply, as well as in industrial processes.

После передачи теплоты в нагревательных устройствах жидкость насосом подается снова в кавитатор и процесс повторяется.After the transfer of heat in the heating devices, the liquid is pumped back into the cavitator and the process is repeated.

Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит повысить кавитационный эффект.Thus, the use of the claimed invention will increase the cavitation effect.

Предлагаемый кавитатор является тепловым трансформатором, в котором энергия гидродинамического давления движущейся струи жидкости, полученная в насосе, превращается за счет кавитации в тепловую энергию. Электрическая мощность привода насоса для получения кавитационного нагрева жидкости по этой схеме должна быть соизмерима с вырабатываемой тепловой мощностью.The proposed cavitator is a thermal transformer in which the energy of the hydrodynamic pressure of a moving jet of liquid obtained in the pump is converted by heat into cavitation energy. The electric power of the pump drive to obtain cavitation heating of the liquid according to this scheme should be commensurate with the generated thermal power.

Claims (2)

1. Кавитатор, содержащий конфузор, диффузор, сопло, завихряющий элемент, обтекатель, входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что завихряющий элемент выполнен в виде периферийно расположенных сужающихся спиралевидных каналов с выходом в сопло, каждый канал в поперечном сечении имеет форму геликоида с соотношение малой и большой осей 0,47…0,75 и с внутренним плавным сужением по длине каналов, которые одновременно закручены с числом витков от 1,5 до 2,5 вокруг конической поверхности в виде сходящихся к вершине конуса спиралей с шагом закрутки, увеличивающимся по мере сужения каналов, каналы имеют основной внутренний выступ, который по форме выполнен в виде геометрической поверхности второго порядка с узкого конца геликоида, и дополнительные внутренние плавные выступы, расположенные с тупого конца геликоида, геликоиды вместе с основным и дополнительными внутренними выступами закручены вокруг своих продольных осей каналов с шагом 0,9…1,3 от наибольшей оси геликоида в направлении, противоположном направлению закрутки геликоидных каналов вокруг конической поверхности.1. A cavitator containing a confuser, a diffuser, a nozzle, a swirl element, a cowl, an inlet and an outlet nozzle, characterized in that the swirl element is made in the form of peripherally arranged narrowing spiral channels with an exit to the nozzle, each channel in the cross section has the shape of a helicoid with the ratio minor and major axes 0.47 ... 0.75 and with an internal smooth narrowing along the length of the channels, which are simultaneously twisted with the number of turns from 1.5 to 2.5 around the conical surface in the form of spirals converging to the top of the cone with a twist ki, increasing as the channels narrow, the channels have a main internal protrusion, which is shaped like a second-order geometric surface from the narrow end of the helicoid, and additional internal smooth protrusions located from the blunt end of the helicoid, the helicoids together with the main and additional internal protrusions are twisted around their longitudinal axis of the channels in increments of 0.9 ... 1.3 from the largest axis of the helicoid in the direction opposite to the direction of twist of the helicoid channels around the conical surface. 2. Кавитатор п.1, отличающийся тем, что коническая поверхность, вокруг которой закручены геликоидные каналы, имеет вид поверхности прямого конуса или вид гиперболической поверхности. 2. The cavitator of claim 1, characterized in that the conical surface around which the helicoid channels are twisted has the form of a surface of a straight cone or the form of a hyperbolic surface.
RU2012155933/05A 2012-12-21 2012-12-21 Cavitator RU2516638C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155933/05A RU2516638C1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Cavitator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012155933/05A RU2516638C1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Cavitator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2516638C1 true RU2516638C1 (en) 2014-05-20

Family

ID=50779027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012155933/05A RU2516638C1 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Cavitator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2516638C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568467C1 (en) * 2014-10-22 2015-11-20 Виктор Петрович Родионов V. rodionov's cavitator
CN108392283A (en) * 2017-02-07 2018-08-14 松下知识产权经营株式会社 Mouth cavity flushing device and its nozzle
LT6802B (en) 2019-06-25 2021-02-25 Pakamanis Rimantas Cavitator and its production method
CN113230788A (en) * 2021-04-15 2021-08-10 西安石油大学 Fine dust spraying and dust falling system and intelligent atomizing and dust falling method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2568467C1 (en) * 2014-10-22 2015-11-20 Виктор Петрович Родионов V. rodionov's cavitator
CN108392283A (en) * 2017-02-07 2018-08-14 松下知识产权经营株式会社 Mouth cavity flushing device and its nozzle
LT6802B (en) 2019-06-25 2021-02-25 Pakamanis Rimantas Cavitator and its production method
CN113230788A (en) * 2021-04-15 2021-08-10 西安石油大学 Fine dust spraying and dust falling system and intelligent atomizing and dust falling method thereof
CN113230788B (en) * 2021-04-15 2023-04-25 西安石油大学 Fine dust spraying and dust falling system and intelligent atomization and dust falling method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2516638C1 (en) Cavitator
US9982693B2 (en) Pipeline systems and methods
RU2526550C2 (en) Heat generating jet apparatus
US8480859B2 (en) Method and apparatus for treatment of crude oil or bitumen under the conditions of auto-oscillations
WO2010051050A1 (en) Cavitation generator
US20170028375A1 (en) Device for conducting sonochemical reactions and processing liquids
EP3319716A1 (en) Method and apparatus for processing liquids and conducting sonochemical reactions
RU174490U1 (en) CAVITATOR
CN104747239A (en) Composite single screw expander
US8453997B2 (en) Supersonic nozzle
Ahmadloo et al. Computational fluid dynamics study on water flow in a hollow helical pipe
RU2585029C2 (en) Mixer
EP1808651A2 (en) Cavitation thermogenerator and method for heat generation by the caviation thermogenerator
RU134076U1 (en) DEVICE FOR HEAT AND MASS AND ENERGY EXCHANGE
RU2282115C1 (en) Hydraulic heat-generator
RU2305589C1 (en) Hydrodynamic cavitational reactor
RU114133U1 (en) CAVITATING DEVICE
RU2398638C1 (en) Vortex cavitation device
Mikielewicz et al. Direct-contact condensation from vapour-gas mixture in a spray ejector condenser for negative CO2 power plant
RU2415350C1 (en) Cavitation-vortex heat generator
RU2533281C2 (en) Mini hydro-electric power plant
RU217875U1 (en) DOWNHOLE HYDROMECHANICAL OSCILLATOR
RU2796853C1 (en) Method for separation of flow of a multi-component medium
RU111457U1 (en) DEVICE FOR CREATING ACOUSTIC OSCILLATIONS IN A FLOWING FLUID
RU227373U1 (en) JET APPARATUS FOR INJECTION OF GASES

Legal Events

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

Effective date: 20151222