SU1662653A1 - Кавитационный реактор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  перемешивани , размола и гомогенизации многокомпонентных систем и может быть использовано в целлюлозно-бумажной, пищевой, химической и других отрасл х промышленности. Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности перемешивани . Кавитационный реактор содержит цилиндрическую камеру с патрубками подачи и отвода обрабатываемого материала и установленный в камере кавитатор, выполненный в виде полого усеченного конуса с отверстием на его поверхности и патрубком подачи подмешиваемого вещества. Большее основание конуса установлено с возможностью осевого перемещени  и подпружинено. Отверстие на поверхности конуса кавитатора образовано между конусом и его большим основанием. Патрубок подачи подмешиваемого вещества размещен со стороны меньшего основани  конуса кавитатора. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  перемешивани , размола и гомогенизации многокомпонентных систем и может быть использовано в циллюлозно-бумаж- ной, пищевой, химической и других отрасл х промышленности.

Цель изобретени  - повышение эффективности перемешивани .

На чертеже изображен кавитационный реактор, разрез.

Кавитационный реактор содержит цилиндрическую камеру 1 с патрубками 2 и 3 подачи и отвода обрабатываемого материала и установленный в камере 1 кавитатор 4, выполненный в виде полого усеченного конуса с отверстием 5 на его поверхности и патрубком 6 подачи подмешиваемого вещества . Большее основание 7 конуса кавитатора 4 установлено с возможностью осевого перемещени  и подпружинено пружиной 8. Отверстие 5 образовано между конусом и его большим основанием 7, Патрубок 6 подачи подмешиваемого вещества размещен со стороны меньшего основани  конуса кавитатора 4.

Кавитационный реактор работает следующим образом

Обрабатываемый материал поступает в проточную камеру 1, обтекает кавитатор 4, за которым образуетс  кавитационна  каверна , генерирующа  поле схлопывающих- с  кавитационных пузырьков. Больша  часть кавитационных пузырьков генерируетс  в пограничном слое на поверхности кавитатора 4 и по поверхности каверны сни- ситс  в ее хвостовую зону. Подмешиваемое

О

о

8

сл

00

вещество через патрубок 6 поступает в полость 9 кавитатора 4 и через отверстие 5 подводитс  в пограничный слой. В результате подвода вещества в пограничный слой его толщина и турбулентность увеличиваетс , что приводит к увеличению количества пузырьков и их размеров в сход щем с кавитатора 4 пограничном слое.

Подвод жидкости через фиксированное отверстие 5 в теле кавитатора 4 позвол ет повысить до определенного уровн  эффективность кавитационного воздействи . Этот уровень зависит от максимального количества подводимой жидкости, котора  может проходить через отверстие 5 заданного проходного сечени  до наступлени  эффекта кавитационного запирани . Причем чем меньше размеры отверсти  5, тем раньше в ней развиваетс  кавитаци . Выполнение основани  7 конуса кавитатора 4 с возможностью перемещени  вдоль оси реактора позвол ет подводить требуемое количество подмешивающего вещества в пограничный слой кавитатора 4 и устранить эффект кавитационного запирани  отверсти  5. Это достигаетс  тем, что в случае запирани  кавитацией отверсти  5 возрастает давление в полости 9 кавитатора, которое , воздейству  на основание 7 конуса кавитатора 4, сдвигает его. При этом ширина щели отверсти  5 увеличиваетс , скорость потока в ней снижаетс  и кавитационные образовани  гас тс . В предлагаемом реакторе кавитатор 4 приобретает новое свойство - авторегулировани  площади кольцевого зазора отверсти  5 дл  подвода в пограничный слой подмешиваемого вещества. Приуменьшении количества подмешиваемого вещества за счет взаимодействи  перепада давлени  на основание 7 и жесткости пружины 8 основание 7 перемещаетс  к кавитатору4, уменьша  величину отверсти  5 кольцевого зазора, чем обеспечиваетс  необходима  скорость подмешиваемой жидкости в зазоре и, тем самым, необходима  степень кавитации. При этом подпружиненное основание 7 совершает продольные колебани  относительно некоторого среднего положени , которое определ етс  расходом подмешиваемого вещества. Колебани  вызывают повышенную турбулентность пограничного сло  и каверны в целом, а также подачу подмешиваемого вещества в пульсирующем режиме. В результате увеличиваетс  число образующихс  пузырьков. Таким образом , выполнение основани  конуса подпружиненным позвол ет измен ть величину кольцевого зазора в автоматическом режиме без использовани  дополнительных регулирующих средств (по принципу регул тора пр мого действи ) и подводить в пограничный слой требуемое количество подмешиваемого вещества, что

позвол ет избегать как уменьшени  аэрози- онной активности кавитационного пол  при уменьшении количества подмешиваемого вещества, так и эффекта кавитационного запирани  при увеличении количества подме0 шиваемого вещества.

Обрабатываемый материал выводитс  из реактора через патрубок 3.

Расположение патрубка подвода подмешиваемого вещества оказывает сущест5 венное вли ние на эффективность работы кавитационного реактора, св занной с эрозионной активностью генерируемого пол  кавитационных пузырьков. Количественно эрозионную активность пол  кавитацион0 ных пузырьков применительно к технологическим процессам можно оценить по величине диссипации энергии в единице массы среды. Исследовани  показывают, что диссипаци  энергии пр мо пропорцио5 нальна величине статического давлени  в зоне схлопывани  пузырьков. Размещение патрубка 6 подвода подмешиваемого вещества со стороны меньшего основани  конуса увеличивает проходное сечение камеры 1

0 в зоне схлопывани  пузырьков и, следовательно , повышаетс  статическое давление в этой зоне.

При этом эффективность обработки ниже , чем в предлагаемом реакторе. Кроме

5 того, размещение патрубка подвода подмешиваемого вещества в зоне кавитации способствует его быстрому аэрозионному разрушению схлопывающимис  пузырьками .

0 В результате в реакторе обеспечиваетс ; подвод подмешиваемого вещества в пульсирующем режиме, что приводит к увеличению количества кавитационных пузырьков , генерируемых отверстием 5;

5 эффект нестационарности кавитации и, как следствие, повышаетс  эрозионна  активность кавитационного пол  за счет воздействи  пульсаций на область зарождени  каверны, генерируемых кавитатором.

0 Предлагаемый реактор позвол ет повысить качество обрабатываемого материала за счет повышени  нестационарности процесса кавитации и за счет автоматической подстройки режима обработки при измене5 нии производительности аппарата и рецептуры смеси.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Кавитационный реактор, содержащий цилиндрическую камеру с патрубками подачи и отвода обрабатываемого материала и

   установленный в камере кавитатор, выполненный в виде полого усеченного конуса с отверстием на поверхности и снабженного патрубком подачи подмешиваемого вещества , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности перемешивани , большее основание конуса установлено с возможностью осевого перемещени  и подпружинено, при этом отверстие на поверхности кавитатора образовано между конусом и его большим основанием, а патрубок подачи подмешиваемого вещества размещен со стороны меньшего основани  конуса.