SU1125041A1

SU1125041A1 - Hydrodynamic cavitation reactor

Info

Publication number: SU1125041A1
Application number: SU833602104A
Authority: SU
Inventors: Игорь Михайлович Федоткин; Александр Сергеевич Мачинский; Валентин Игоревич Федоткин; Александр Леонидович Неведомский
Original assignee: Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1983-06-03
Filing date: 1983-06-03
Publication date: 1984-11-23

Abstract

ЩЦРОДИНАМИЧЕСКЙ КАВИТАЦИОННЫЙ РВАКТОР, содержащий проточную KaMejpy с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирук цего компонента, о т л и ч a ю щ и и с тем, что, с целью повышени эффективности и степени диспергировани peat гентов путем интенсификации обме ньо( процессов на границе раздела фаз, кавитатор выполнен в виде двух концет рично установленных, обращённых большими .основани ми друг к другу усеченных конусов с размещенными ме щу ними радиальными лопаст ми, в утренНИИ из которых выполнен с центральным и радиальными каналами, при-этсм меньшее основание наружного конуса размещено на уровне большого основа-, ни внутреннего конуса, a радиальные лопасти закреплены на уровне большего основани наружного конуса.THE SHCHRODYNAMIC CAVITATION PACTOR, which contains a flow KaMejpy with a cavitator installed inside and a nozzle for the input of the reactive component, is so that, in order to increase the efficiency and degree of dispersion of peat genes by intensifying exchange phase separation, the cavitator is made in the form of two concentric-installed truncated cones facing each other with radial blades placed between them, in the morning of which they are made with central and radii nymi channels, with minimal base-etsm outer cone taken at large osnova- or inner cone, a radial blades fixed at the level of larger outer base of the cone.

Description

11 Изобретение относитс к гидродина мическим кавитацнонным реакторам дл смешивани и диспергировани систем газ - жидкость. Известен кавитационный газодинами ческий реактор с неподвижными кавита торами содержащий корпус, кавитатор и патрубки подачи массы и отвода ра дробленной массы, кавитатор выполне в виде установленного на приводном валу в корпусе реактор крьшьчатки с клиновидной формой сечени лопастей и острой передней кромкой Cl 1. Недостатком этого гидродинамического кавитационного реактора вл етс высокий расход энергии. Наиболее близким к изобретению техническим решением по достигаемому эффекту вл етс гидродинамический кавитационный реактор, содержащий проточную камеру с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирующего компонента С23. Недостатком реактора вл етс мала эффективность и степень диспергировани реагентов. Целью изобретени вл етс повышение эффективности и степени диспер гировани реагентов путем интенсификации обменных процессов на границе раздела фаз. Дл достижени поставленной цели гидродинамический кавитационный реак тор, содержапрй проточную камеру с установленным внутри кавитатором и патрубком ввода реагирующего компонента , кавитатор выполнен в виде двух концентрично установленных, обращенных большими основани ми друг к другу усеченных конусов с размещенными между ними радиальными лопас т ми, внутренний из которых выполнен с центральным и радиальными кацалами при этом меньшее основание наружного конуса размещено на уровне большого -основани внутреннего конуса, а радиальные лопасти закреплены на уровне большого основани наружного конуса . На фиг. 1 изображен схематично ги;с(родинамичес1шй кавитационный реак тор; на фиг. 2 - кавитатор (узел I на фиг. 1); на фиг. 3 т то же, разрез А-А на фиг. 1. Реактор содержит проточную камеру 1 с установленным внутри кавитатором 2 и патрубком 3 ввода реагирующего компонента, кавитатор 2 вы12 , полнен в виде двух концентрично установленных обращенных большими основани ми друг к другу усеченных конусов 4 и 5 с размещенными мелщу ними радиальными лопаст ми, внутренний из которых выполнен с центральным и радиальными каналами, при этом меньшее основание наружного конуса 5 размещено на уровне большого основани внутреннего конуса 4, а радиальные лопасти 6 закреплены на уровне большого основани наружного кону- , са 5. Гидродинамический кавитационный реактор содержит также конфузор 7, диффузор 8 и патрубок подачи основного вещества 9. Реактор работает следующим.обраг зом. . Основной технологический продукт через конфузор 7 и проточный цилиндрический участок подаетс в зоне расположени кавитатора 2, укрепленного на стержне, при обтекании которого образуетс кавитационна полость (каверна ) . Реагирующий компонент принудительно через центральный канал подаетс в каверну и, попада в зону стаь1кан её, за счет турбулизации течени и наличи большого количества кумул тивных микроструй, образующихс при схлопывании кавитационных пузьфьков, подвергаетс высокой диспергации и смешению с основным технологическим продуктом. Кроме того, дл распьша основного продукта и его подсоса кавитатор выполнен с конфузором и радиальными каналами . Каверны образуютс за неподвижно укрепленными лопатками, В образовавшиес .за лопатками 6 каверны попадает через радиальные каналы основной продукт, что приводит к диспергации и распьшу его, следовательно , возмущени от распада каверн за радиальными лопаст ми.передаютс на границу каверны за кавитатором 2. Это приводит к туманообразному мелкому распьшу жидкости на границе раздела фаз (поверхности каверны ) у кромки кавитатора 2. Такой распыл (образование большого количества мелких капель), интенсифицирует массопёренос и ускор ет обменные реак-; ции между жидкостью и газом на границе каверны.11 The invention relates to hydrodynamic cavitation reactors for mixing and dispersing gas-to-liquid systems. The cavitation gas-dynamic reactor with fixed cavitators is known, which includes a housing, a cavitator, and nozzles for feeding the mass and discharging crushed mass; the cavitator is designed as a crush-mounted reactor with a wedge-shaped section of blades and a sharp leading edge Cl 1. A hydrodynamic reactor installed on the drive shaft cavitation reactor is high power consumption. Closest to the invention, the technical solution for the effect achieved is a hydrodynamic cavitation reactor containing a flow chamber with a cavitator installed inside and a C23 input pipe for the input of the reactive component. The disadvantage of the reactor is the low efficiency and degree of dispersion of the reactants. The aim of the invention is to increase the efficiency and the degree of dispersion of reagents by intensifying metabolic processes at the interface. To achieve this goal, a hydrodynamic cavitation reactor, containing a flow chamber with a cavitator installed inside and a reactant component inlet nozzle, the cavitator is made of two concentrically mounted truncated cones facing each other with radial blades placed between them which are made with central and radial cuts, while the smaller base of the outer cone is placed at the level of the large base of the inner cone, and the radial s blades are fixed at the large base of the outer cone. FIG. In Fig. 1, a cavitator is shown in fig. 2 (node I in Fig. 1); in Fig. 3 the same, section A-A in Fig. 1. The reactor contains a flow chamber 1 s The internally mounted cavitator 2 and the nozzle 3 of the input of the reacting component, the cavitator 2, is 12, filled in the form of two concentrically mounted truncated cones 4 and 5 facing each other with radial blades placed inside them, the inner of which is made with central and radial channels with a smaller base externally The cone 5 is located at the level of the large base of the inner cone 4, and the radial blades 6 are fixed at the level of the large base of the outer cone 5. The hydrodynamic cavitation reactor also contains a confuser 7, a diffuser 8, and a connecting pipe for the main substance 9. The reactor operates as follows. The main technological product through the confuser 7 and the flow-through cylindrical section is fed in the zone of the location of the cavitator 2, which is mounted on the rod, when flow around which a cavitation cavity (cavity) is formed. The reactive component is forced through the central channel into the cavity and, getting into the stale zone, due to the turbulization of the flow and the presence of a large number of cumulative micro-jets formed during the collapse of the cavitation puffs, is highly dispersed and mixed with the main technological product. In addition, for cutting the main product and its suction, the cavitator is made with a confuser and radial channels. Caverns are formed behind motionlessly fixed blades, C cavities formed from the blades 6 through the radial channels of the main product, which leads to dispersion and dissolving it, therefore, disturbances from the collapse of the cavities behind the radial blades. to a misty fine spray of liquid at the interface between the phases (the surface of the cavity) at the edge of the cavitator 2. Such a spray (the formation of a large number of small droplets) intensifies the mass of steam and accelerates the volume nnye reaction; between the liquid and the gas at the boundary of the cavity.

Эффективность обменной способности на поверхности мельчайших капель усиливаетс еще и эффектом Томпсона вли ние сил поверхносного нат жени и сорбции.The effectiveness of the exchange capacity on the surface of the smallest droplets is further enhanced by the Thompson effect, the influence of surface tension and sorption.

Таким образом, положительный эффект от использовани указанного гид:родинамического кавитационного реактора дрстигаетс за счет вли ни следующих факторов, а именно: кавитационно о воздействи и образовани :кумул тивных микроструй при схлопывании каверн, распыла жидкости на грв- нице каверны и .fследовательно, увеличение поверхности контакта реагирУкицих веществ, вли ни сил повёрхнас но1 о нат жени и сорбции, (эффект Томпсона).Thus, the positive effect of using the indicated guide: the rotodynamic cavitation reactor is spun due to the influence of the following factors, namely: cavitation on the effect and formation: cumulative micro-jets at the collapse of cavities, spraying the liquid on the surface of the cavity, and therefore, increasing the surface contact of reactive substances, the influence of surface forces on tension and sorption, (the Thompson effect).

Все это позвол ет йа пор док повысить скорость химических реакций All this allows you to increase the rate of chemical reactions.

процессов растворени , увеличить ст4 пень диспергации и качество (мешенил реагентов. .,dissolution processes, increase st4 stump dispersion and quality (mixed reagents.,

////////////// L ОчУХХХХУУЛ ///////////////// s////////////// L OUHHHHUUL ///////////////// s

фиг. гFIG. g

Фиг.З к- f(Fig.Z to-f (

Claims

A HYDRODYNAMIC CAVITATION REACTOR, containing a flow chamber with a cavitator installed inside and a nozzle for introducing a reacting component, characterized in that, in order to increase the efficiency and degree of dispersion of the reagents by intensifying the exchange processes at the phase boundary, the cavitator is made in the form of two concentrically installed facing the big bases to each other, truncated cones with radial blades placed between them, the inner of which is made with central and radial blades, nalami at +, this base minimal outer cone taken at large osnova-, Nia inner cone and radial blades fixed at the larger base of the outer cone;

1 1125041