UA26547U

UA26547U - Hydrodynamics cavitating reactor

Info

Publication number: UA26547U
Application number: UAU200705623U
Authority: UA
Inventors: Vasyl Mykolaiovych Kavchuk; Yevgen Yukhymovych Domanov
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2007-09-25

Abstract

Hydrodynamics cavitation reactor comprises body with inlet and outlet ports for a liquid in which rotor and stator are arranged in the form of disks with radial fluid ways, grooving and lugs made in them. Rotor and stator lugs have identical profile form in the shape of rectangular trapezium at tilting angle of 25-40? to discs plane, besides rotor grooving and stator lugs are joined with clearance d?0.2 h, where h - is height of rotor's or stator's lug.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель належить до пристроїв для гідродинамічної обробки рідин і може бути застосована як 2 хімічний реактор, де в ролі каталізатора виступає кавітація.A useful model belongs to devices for hydrodynamic treatment of liquids and can be used as a 2 chemical reactor, where cavitation acts as a catalyst.

Хімічні реактори, що використовують кавітацію як каталізатор, достатньо широко застосовуються в різних галузях промисловості для проведення хімічних реакцій, модифікації розчинів, прискорення екстракції, приготування стійких емульсій рідин, які важко змішуються, тощо.Chemical reactors using cavitation as a catalyst are quite widely used in various industries for conducting chemical reactions, modifying solutions, accelerating extraction, preparing stable emulsions of liquids that are difficult to mix, etc.

Кавітація - це утворення в рідині неоднорідностей густини з виникненням порожнин - так званих 70 кавітаційних бульбашок, заповнених газом, паром чи їх сумішшю в результаті місцевого зниження тиску.Cavitation is the formation of density inhomogeneities in the liquid with the appearance of cavities - the so-called 70 cavitation bubbles filled with gas, steam or their mixture as a result of a local decrease in pressure.

Розрізняють гідродинамічну і акустичну кавітацію. Якщо зниження тиску відбувається внаслідок виникнення великих місцевих швидкостей у потоці рідини, яка рухається, то кавітація називається гідродинамічною; якщо внаслідок проходження акустичних хвиль - акустичною.Hydrodynamic and acoustic cavitation are distinguished. If the pressure drop occurs as a result of the occurrence of large local velocities in the moving liquid flow, then cavitation is called hydrodynamic; if due to the passage of acoustic waves - acoustic.

Інтенсивні гідродинамічні коливання, що виникають при утворенні і руйнуванні кавітаційної бульбашки, 12 стимулюють фазові переходи в мікрооб'ємах, при цьому локальна температура може досягати ЗООО»К, а тиск - 3.107Па (З0батм.). Крім цього, в моменти утворення і зникання кавітаційної порожнини, протягом характерного часу порядку мікросекунд, у малій газонаповненій порожнині створюються умови для появлення електричних зарядів, люмінесценції, багатих енергією дисоційованих молекул, атомів і вільних радикалів.Intense hydrodynamic fluctuations that occur during the formation and destruction of a cavitation bubble 12 stimulate phase transitions in microvolumes, while the local temperature can reach 300°C, and the pressure - 3.107 Pa (30 bar). In addition, at the moments of formation and disappearance of the cavitation cavity, within a characteristic time of the order of microseconds, conditions are created in a small gas-filled cavity for the appearance of electric charges, luminescence, energy-rich dissociated molecules, atoms, and free radicals.

Гідродинамічна кавітація виникає в тих ділянках потоку, де тиск знижується до певного критичного тиску р кр.Hydrodynamic cavitation occurs in those areas of the flow where the pressure drops to a certain critical pressure р кр.

Мінімуми тиску виникають на криволінійних твердих тілах, а за наявності сильних вихорів - і у внутрішніх областях рідини. При цьому присутні в рідині бульбашки газу або пари, рухаючись із потоком рідини і потрапляючи в область тиску р«ер,р, набувають властивості необмеженого зростання. При переході в область, де р»Ркр,» зростання бульбашки припиняється, і вона починає зменшуватись. Якщо бульбашка містить достатньо багато газу, то після досягнення мінімального радіусу вона відновлюється і здійснює декілька циклів згасаючих коливань, а якщо мало, то бульбашка замикається повністю в першому періоді життя. -Pressure minima occur on curvilinear solids, and in the presence of strong vortices - in the internal regions of the liquid. At the same time, bubbles of gas or steam present in the liquid, moving with the flow of liquid and falling into the pressure region p«er,p, acquire properties of unlimited growth. When moving to the region where р»Ркр», the growth of the bubble stops, and it begins to decrease. If the bubble contains enough gas, then after reaching the minimum radius, it recovers and carries out several cycles of decaying oscillations, and if there is not enough, then the bubble closes completely in the first period of life. -

Є відомими гідродинамічні кавітаційні реактори, принцип роботи котрих заснований на описаному вище механізмі виникнення кавітації в потоці рідини. У даних реакторах між вхідним і вихідним отворами розташована штучна перешкода для зменшення перерізу потоку. В результаті обтікання перешкоди в області звуження потоку м збільшується швидкість, створюється перепад тиску, який призводить до утворення кавітаційних течій, див.Hydrodynamic cavitation reactors are known, the principle of operation of which is based on the mechanism of cavitation in the liquid flow described above. In these reactors, an artificial obstacle is located between the inlet and outlet openings to reduce the cross section of the flow. As a result of the flow around the obstacle in the narrowing area of the flow m, the speed increases, a pressure drop is created, which leads to the formation of cavitation currents, see

Гогиш Л.В., Степанюк Г.Ю. Отрьівнье и кавитационньсе течения. - М.: Наука, 1990. - 394с.. Проте ефективність Ж роботи гідродинамічних кавітаційних реакторів з обтіканням тіла є невисокою, оскільки реакція відбувається ю лише в обмеженому об'ємі рідини, де зосереджене ядро кавітаційного струменя.Gohysh L.V., Stepaniuk G.Yu. Detachment and cavitation flows. - M.: Nauka, 1990. - 394p. However, the efficiency of hydrodynamic cavitation reactors with body flow is low, since the reaction takes place only in a limited volume of liquid, where the core of the cavitation jet is concentrated.

Для того, щоб збільшити вихід кінцевого продукту хімічних реакцій, які каталізує кавітація, рідину (Се) необхідно інтенсивно перемішувати і проводити обробку її кавітацією декілька разів. З цією метою сч використовуються пристрої роторного типу, так звані гідродинамічні сирени.In order to increase the output of the final product of chemical reactions catalyzed by cavitation, the liquid (Ce) must be intensively stirred and treated with cavitation several times. For this purpose, rotor-type devices, so-called hydrodynamic sirens, are commonly used.

Найбільш близьким до пропонованого технічного рішення за технічною суттю і ефектом, який досягається, є гідродинамічний кавітаційний реактор роторного типу див. Новицкий Б.Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. - М: Химия, 1983. - 1926.|. « 20 Реактор містить корпус з вхідним і вихідним отворами для протікання рідини, в якому розташовані спряжені з ротор і статор у вигляді дисків. Кожний диск має пази, виконані по колу, і радіальні канавки для протікання с рідини, які формують виступи. При цьому профілі виступів ротора і статора мають прямокутну форму. Кавітація :з» виникає в рідині, яка заповнює пази і канавки при обертанні одного диска відносно другого.The hydrodynamic cavitation reactor of the rotor type is the closest to the proposed technical solution in terms of its technical essence and the achieved effect, see Novitsky B.H. Application of acoustic vibrations in chemical and technological processes. - M: Chemistry, 1983. - 1926.|. « 20 The reactor contains a housing with inlet and outlet holes for the flow of liquid, in which the rotor and stator are coupled together in the form of discs. Each disk has grooves made in a circle and radial grooves for the flow of liquid, which form protrusions. At the same time, the profiles of the protrusions of the rotor and stator have a rectangular shape. Cavitation occurs in the liquid that fills the grooves and grooves when one disc rotates relative to the other.

Для підвищення ефективності роботи кавітаційного реактора (відсотка виходу кінцевого продукту хімічних реакцій) необхідно збільшувати потужність гідродинамічних коливань, яка залежить від швидкості обтікання 7 но рідиною неоднорідних поверхонь дисків. Це досягається шляхом збільшення числа обертів ротора.To increase the efficiency of the cavitation reactor (percentage of the yield of the final product of chemical reactions), it is necessary to increase the power of hydrodynamic oscillations, which depends on the speed of the fluid flowing around the non-homogeneous surfaces of the discs. This is achieved by increasing the number of revolutions of the rotor.

Відомий реактор генерує кавітаційні потоки в усьому об'ємі рідини, але потужність гідродинамічних (22) коливань в ньому обмежена величиною колової швидкості ротора в 25м/с. При збільшенні швидкості руху рідини сл відносно твердих поверхонь вище від 25м/с різко (в декілька разів) збільшується кавітаційна ерозія, що призводить до прискореного зносу ротора і статора. т» 50 Для збільшення відсотка виходу кінцевого продукту хімічних реакцій у кавітаційному реакторі необхідно, з -Ч однієї сторони, підвищити колову швидкість ротора до Б5Ом/с, а, з іншої, - максимально знизити кавітаційну ерозію твердих поверхонь.The known reactor generates cavitation flows in the entire volume of liquid, but the power of hydrodynamic (22) oscillations in it is limited by the magnitude of the circular speed of the rotor of 25 m/s. When the speed of movement of liquid sl relative to solid surfaces increases above 25 m/s, cavitation erosion increases sharply (several times), which leads to accelerated wear of the rotor and stator. t» 50 To increase the yield percentage of the final product of chemical reactions in the cavitation reactor, it is necessary, on the one hand, to increase the circular speed of the rotor to B5Ω/s, and, on the other hand, to reduce the cavitation erosion of solid surfaces as much as possible.

В основу корисної моделі поставлено завдання створення такого гідродинамічного кавітаційного реактора, в якому ідентична форма профілів виступів і пазів ротора і статора у вигляді прямокутної трапеції з кутом нахилу до площини диска 25-40: і спряження пазів ротора і виступів статора із зазором а «0,2 перетворюють с турбулентний потік рідини поблизу похилих поверхонь виступів на ламінарний, в результаті чого знижується кавітаційна ерозія, що дозволяє збільшити колову швидкість ротора до Б5Ом/с.The basis of a useful model is the task of creating such a hydrodynamic cavitation reactor, in which the shape of the profiles of the protrusions and grooves of the rotor and stator are identical in the form of a rectangular trapezoid with an angle of inclination to the disk plane of 25-40: and the conjugation of the grooves of the rotor and the protrusions of the stator with a gap a "0, 2 transform the turbulent liquid flow near the inclined surfaces of the protrusions into a laminar one, as a result of which cavitation erosion is reduced, which allows increasing the circular speed of the rotor to B5Ω/s.

Поставлене завдання досягається наступним чином. У відомому гідродинамічному кавітаційному реакторі, во який містить корпус з вхідним і вихідним отворами для рідини, в котрому розташовані ротор і статор у вигляді дисків з виконаними в них радіальними канавками, пазами і виступами, згідно з корисною моделлю, виступи ротора і статора мають ідентичну форму профілю у вигляді прямокутної трапеції з кутом нахилу до площини диска 25ч440г, а пази ротора і виступи статора спряжені з зазором а«0,2п, де й - висота виступу ротора або статора. 65 Використання у пропонованому гідродинамічному кавітаційному реакторі виступів ротора і статора з формою профілю у вигляді прямокутної трапеції з кутом нахилу до площини диска 254402 дозволяє зменшити кавітаційну ерозію поверхонь ротора і статора і збільшити колову швидкість ротора до 5Ом/с, тобто підвищити потужність гідродинамічних коливань.The task is achieved as follows. In a known hydrodynamic cavitation reactor, which contains a housing with inlet and outlet openings for liquid, in which the rotor and stator are located in the form of disks with radial grooves, grooves and protrusions made in them, according to a useful model, the protrusions of the rotor and stator have an identical shape profile in the form of a rectangular trapezoid with an angle of inclination to the plane of the disc 25х440g, and the grooves of the rotor and protrusions of the stator are conjugated with a gap of 0.2p, where and is the height of the protrusion of the rotor or stator. 65 In the proposed hydrodynamic cavitation reactor, the use of rotor and stator protrusions with a profile shape in the form of a rectangular trapezoid with an angle of inclination to the disk plane of 254402 allows to reduce cavitation erosion of the rotor and stator surfaces and to increase the circular speed of the rotor to 5Ω/s, i.e. to increase the power of hydrodynamic oscillations.

Якщо кут нахилу профілю виступу до площини диска буде меншим від 252, знижується ефективність генерації гідродинамічних коливань, тобто зменшується потужність гідродинамічних коливань і вихід кінцевих продуктів хімічних реакцій, які каталізуються кавітацією. При збільшенні кута нахилу вище від 402 збільшується кавітаційна ерозія поверхонь ротора і статора.If the angle of inclination of the profile of the protrusion to the plane of the disk is less than 252, the efficiency of hydrodynamic oscillation generation decreases, that is, the power of hydrodynamic oscillations and the yield of end products of chemical reactions catalyzed by cavitation decrease. When the angle of inclination increases above 402, the cavitation erosion of the rotor and stator surfaces increases.

Якщо величина зазору між пазом ротора і виступом статора становитиме 420,2й, то в зазорі починають формуватися кавітаційні течії і створюються умови для кавітаційної ерозії поблизу поверхонь ротора і статора.If the size of the gap between the rotor groove and the stator protrusion is 420.2, then cavitation currents begin to form in the gap and create conditions for cavitation erosion near the surfaces of the rotor and stator.

На Фіг.1 зображено загальний вигляд гідродинамічного кавітаційного реактора в розрізі; на Фіг.2 - розрізFigure 1 shows a general view of the hydrodynamic cavitation reactor in section; in Fig. 2 - section

А-А на Фіг.1; на Фіг.З розріз В-В і розріз С-С на Фіг.1. На Фіг.2 і Фіг.3 стрілкою показано напрям обертання ротора.AA in Fig. 1; in Fig. 3 section B-B and section C-C in Fig. 1. In Fig. 2 and Fig. 3, the arrow shows the direction of rotation of the rotor.

Гідродинамічний кавітаційний реактор містить корпус 1 циліндричної форми, в якому є вхідний 2 і вихіднийThe hydrodynamic cavitation reactor contains a cylindrical body 1, which has an inlet 2 and an outlet

З отвори для протікання рідини. У корпусі 1 розташовані ротор 4 і спряжений з ним статор 5, виконані у вигляді дисків. По колу дисків ротора 4 і статора 5 виконані відповідно пази б, 7, радіальні канавки 8, 9, 75 Які формують виступи 10, 11.From the hole for the flow of liquid. The rotor 4 and the stator 5 coupled to it are located in the housing 1, made in the form of discs. The grooves b, 7, radial grooves 8, 9, 75 forming projections 10, 11 are made around the circumference of the discs of the rotor 4 and stator 5, respectively.

Виступи 10 ротора 4 і виступи 11 статора 5 мають ідентичну форму профілю у вигляді прямокутної трапеції з кутом о, нахилу до площини диска в 254402. Пази 6 ротора 4 і виступи 11 статора 5 спряжені з зазором 40,2, де п - висота виступів 10 і 11 відповідно ротора 4 або статора 5.The protrusions 10 of the rotor 4 and the protrusions 11 of the stator 5 have an identical profile shape in the form of a rectangular trapezoid with an angle o, inclined to the disk plane at 254402. The grooves 6 of the rotor 4 and the protrusions 11 of the stator 5 are coupled with a gap of 40.2, where n is the height of the protrusions 10 and 11 of rotor 4 or stator 5, respectively.

Гідродинамічний кавітаційний реактор працює наступним чином. Рідина, що обробляється, через вхідний отвір 2 потрапляє в простір між ротором 4 і статором 5. При обертанні ротора в моменти, коли радіальні канавки 8 ротора 4 і радіальні канавки 9 статора 5 суміщаються, відкривається створ для протоку, і порція рідини вільно переміщується в напрямі від центра дисків до периферії. Рідина захоплюється виступами 10 ротора 4 і проштовхується в пази 6 ротора 4 і пази 7 статора 5. Кавітаційна течія при цьому формується за кромкою 14 виступу 10 ротора 4 і перед кромкою 15 виступу 11 статора 5.The hydrodynamic cavitation reactor works as follows. The liquid to be processed enters the space between the rotor 4 and the stator 5 through the inlet 2. When the rotor rotates, when the radial grooves 8 of the rotor 4 and the radial grooves 9 of the stator 5 are aligned, an opening for the flow is opened, and a portion of the liquid moves freely into directly from the center of the discs to the periphery. The liquid is captured by the protrusions 10 of the rotor 4 and pushed into the grooves 6 of the rotor 4 and the grooves 7 of the stator 5. At the same time, the cavitation flow is formed behind the edge 14 of the protrusion 10 of the rotor 4 and in front of the edge 15 of the protrusion 11 of the stator 5.

У тому випадку, коли радіальні канавки 8 ротора 4 перекриваються виступами 11 статора 5, а радіальні - канавки 9 статора 5 перекриваються виступами 10 ротора 4, переріз каналу протоку зменшується, рідина змінює напрям течії та починає рухатися в поперечному напрямі в обхід виступів 10 і 11 через зазор а між дисками. За рахунок періодичної зміни напряму течії в просторі між ротором 4 і статором 5 відбувається інтенсивне перемішування рідини, що обробляється. -In the case when the radial grooves 8 of the rotor 4 are overlapped by the protrusions 11 of the stator 5, and the radial grooves 9 of the stator 5 are overlapped by the protrusions 10 of the rotor 4, the section of the flow channel decreases, the liquid changes the direction of flow and begins to move in the transverse direction bypassing the protrusions 10 and 11 through the gap a between the disks. Due to the periodic change in the flow direction in the space between the rotor 4 and the stator 5, intensive mixing of the liquid being processed occurs. -

При обертанні ротора 4 рідина натікає на виступи 10 ротора 4 і виступи 11 статора 5 по скосах 12 і 13 відповідно, а відрив течії відбувається з кромки 14 виступу 10 ротора 4 і з кромки 15 виступу 11 статора 5. ЗWhen the rotor 4 rotates, the liquid flows onto the protrusions 10 of the rotor 4 and the protrusions 11 of the stator 5 along the bevels 12 and 13, respectively, and the flow separation occurs from the edge 14 of the protrusion 10 of the rotor 4 and from the edge 15 of the protrusion 11 of the stator 5.

В результаті відриву рідини від виступів 10 і 11 в ній утворюється розрідження, і відбувається формування юю кавітаційних течій в просторі за кромкою 14 виступу 10 і перед кромкою 15 виступу 11.As a result of separation of the liquid from the protrusions 10 and 11, rarefaction is formed in it, and the formation of cavitation currents occurs in the space behind the edge 14 of the protrusion 10 and in front of the edge 15 of the protrusion 11.

Струмінь кавітаційних бульбашок, які сформувалися за виступом 10 і перед виступом 11, віджимається до ї-оThe jet of cavitation bubbles that formed behind the protrusion 10 and in front of the protrusion 11 is squeezed to the

Центра пазів 6 і 7 рідиною, що потрапляє в область розрідження, і спрямовується в напрямі наступного виступу. ГеThe centers of grooves 6 and 7 are filled with liquid entering the rarefaction area and directed in the direction of the next projection. Ge

Оскільки виступи 10 ротора 4 і виступи 11 статора 5 мають скоси 12 і 13 з боку натікання рідини на них, кавітаційний струмінь через деякий час після відриву від кромки виступу потрапляє в область, де тиск рідини поступово підвищується. Коли тиск рідини стає вищим за критичний, кавітаційний струмінь швидко згасає, потік « з турбулентного стає ламінарним, і кавітаційного руйнування поверхонь реактора не відбувається.Since the protrusions 10 of the rotor 4 and the protrusions 11 of the stator 5 have bevels 12 and 13 from the side of the liquid flowing onto them, the cavitation jet some time after separation from the edge of the protrusion enters the area where the liquid pressure gradually increases. When the pressure of the liquid becomes higher than the critical one, the cavitation jet quickly dies out, the flow "turns from turbulent to laminar, and cavitation destruction of the reactor surfaces does not occur.

Після виходу рідини з простору між дисками вона видаляється з кавітаційного реактора через вихідний отвір - с 3. а Ротор кавітаційного реактора приводиться в рух електродвигуном (на кресленні не показаний). Рідина "» потрапляє в об'єм реактора через вхідний отвір 2 і видаляється з нього Через вихідний отвір З обертовим ротором, за принципом відцентрового насосу.After the liquid leaves the space between the disks, it is removed from the cavitation reactor through the outlet - p. 3. and the rotor of the cavitation reactor is driven by an electric motor (not shown in the drawing). The liquid "» enters the volume of the reactor through inlet 2 and is removed from it through the outlet With a rotating rotor, according to the principle of a centrifugal pump.

Величину зазору між поверхнями дисків було обрано з наступних міркувань. Незважаючи на те, що рідина в ко кавітаторі протікає в пазах, які мають прямокутний переріз, основна частина кавітаційного струменя б» зосереджена в центральній частині паза. Тому для якісного оцінювання впливу кавітаційних потоків на тверді поверхні можна застосовувати розрахункові дані для труби круглого перерізу. о Під час руху рідини в трубі радіусу Б, при значенні числа Рейнольдса Ке-5.109, течія складається з ї» 50 декількох шарів і має наступну структуру: в'язкий шар має товщину 0,0005К, перехідний - 0,0025К, логарифмічний - 0,189К, турбулентне ядро - 0,808К. Ідив. Протодьяконов И.О., Сьіщиков Ю.В. Турбулентность в "ч процессах химической технологии. - Л.; Наука, 1983. - 318с.). Якщо поверхня труби повністю покривається в'язким підшаром, то вона обтікається майже ламінарним потоком, не порушуючи його структури.The size of the gap between the surfaces of the disks was chosen for the following reasons. Despite the fact that the liquid in the co-cavitator flows in grooves that have a rectangular cross-section, the main part of the cavitation jet would be concentrated in the central part of the groove. Therefore, for a qualitative assessment of the effect of cavitation flows on solid surfaces, it is possible to apply calculated data for a pipe of circular cross-section. o During the movement of a liquid in a pipe of radius B, at a value of Reynolds number Ke-5.109, the flow consists of i» 50 several layers and has the following structure: the viscous layer has a thickness of 0.0005K, the transition layer - 0.0025K, the logarithmic layer - 0.189 K, turbulent core - 0.808K. Go Protodyakonov I.O., Siishchikov Yu.V. Turbulence in the processes of chemical technology. - L.; Nauka, 1983. - 318 p.). If the surface of the pipe is completely covered with a viscous sublayer, then it flows around in an almost laminar flow without disturbing its structure.

Таким чином, якщо зазор а між поверхнями дисків становить величину меншу за 0,2 від висоти Пп виступу, то цього достатньо для того, щоб кавітація в зазорі не розвивалася. Турбулентне ядро кавітаційного струменя при с формуванні та розвитку кавітаційної течії віджимається від стінок до центра паза, а при наближенні до похилої площини потрапляє в область підвищеного тиску і практично повністю гаситься в ламінарному потоці поблизу похилих поверхонь виступів ротора і статора.Thus, if the gap a between the surfaces of the disks is less than 0.2 of the height Пп of the protrusion, then this is enough to ensure that cavitation does not develop in the gap. The turbulent core of the cavitation jet during the formation and development of the cavitation flow is pushed away from the walls to the center of the groove, and when it approaches the inclined plane, it falls into the region of increased pressure and is almost completely extinguished in the laminar flow near the inclined surfaces of the rotor and stator protrusions.

Ефективність роботи корисної моделі оцінювалась за величиною кавітаційної ерозії ротора гідродинамічного 60 кавітаційного реактора.The efficiency of the useful model was evaluated by the amount of cavitation erosion of the rotor of the hydrodynamic 60 cavitation reactor.

Як відомо, при будь-яких режимах роботи найбільшу кавітаційну стійкість серед металів мають нержавіючі сталі та алюмінієві бронзи. Однак для того, щоб скоротити строки випробувань, ротор і статор кавітаційного реактора було виготовлено з алюмінієвого сплаву, який має малу кавітаційну стійкість.As you know, stainless steels and aluminum bronzes have the highest cavitation resistance among metals under any operating conditions. However, in order to shorten the test period, the rotor and stator of the cavitation reactor were made of aluminum alloy, which has low cavitation resistance.

Досліджуваний кавітаційний реактор мав наступні технічні характеристики: матеріал ротора і статора - 65 дюраль марки Д16Т, діаметр ротора і статора - ЗОО0мм, швидкість обертання ротора 1500 і 3000 обертів за хвилину, що відповідає коловій швидкості ротора 23,бм/с і 47,1м/с відповідно. Дані щодо кавітаційної ерозії ротора, виконаного з алюмінієвого сплаву, за необхідності можна перерахувати для нержавіючої сталі з коефіцієнтом 0,083. йThe studied cavitation reactor had the following technical characteristics: the material of the rotor and stator - 65 dural grade D16T, the diameter of the rotor and stator - ZOO0mm, the speed of rotation of the rotor is 1500 and 3000 revolutions per minute, which corresponds to the circular speed of the rotor of 23.bm/s and 47.1m/ with respectively. Data on cavitation erosion of an aluminum alloy rotor can be recalculated for stainless steel with a coefficient of 0.083 if necessary. and

Пн виш нен НИPn vysh nen NI

ЄIS

11185115 й 1111118111185115 and 11111181

Досліджувалась кавітаційна ерозія ротора при обробці води, в залежності від кута нахилу виступів ротора і статора. Вибір ротора для вимірювання величини ерозії зумовлений тим, що він має на один ряд виступів більше, ніж статор, і втрата ваги у нього відповідно вища. Ефективність генерації гідродинамічних коливань оцінювалася за різницею температури води на виході і вході кавітаційного реактора при фіксованій продуктивності. Результати досліджень представлені в Таблиці. ря На основі даних, представлених в Таблиці, можна зробити наступні висновки: кавітаційна ерозія ротора зі зменшенням кута нахилу виступів ротора і статора з 902 до 159 зменшується для колової швидкості ротора - 23,бм/с з Замг/г до 11мг/г, для колової швидкості 47,1м/с з 17Змг/г до 21мг/г.The cavitation erosion of the rotor during water treatment was studied, depending on the angle of inclination of the protrusions of the rotor and stator. The choice of the rotor for measuring the amount of erosion is due to the fact that it has one row of protrusions more than the stator, and its weight loss is correspondingly higher. The efficiency of the generation of hydrodynamic oscillations was estimated by the difference in water temperature at the outlet and inlet of the cavitation reactor at fixed productivity. The results of the research are presented in the Table. Based on the data presented in the Table, the following conclusions can be drawn: cavitation erosion of the rotor with a decrease in the angle of inclination of the rotor and stator protrusions from 902 to 159 decreases for the circular speed of the rotor - 23.bm/s from Zamg/g to 11mg/g, for wheel speed 47.1m/s from 17Zmg/h to 21mg/h.

Ефективність роботи кавітаційного реактора при збільшенні колової швидкості ротора в два рази з 23,бм/с до 47,1м/с, судячи по різниці температур води між виходом і входом, збільшилась в середньому в 1,85-4,9 рази їч- в області зміни нахилу виступів від 902 до 259,The efficiency of the cavitation reactor when the circular speed of the rotor is doubled from 23.bm/s to 47.1m/s, judging by the difference in water temperature between the outlet and inlet, increased by an average of 1.85-4.9 times the area of change in the inclination of the protrusions from 902 to 259,

Різниця температури води між виходом і входом кавітаційного реактора зменшується для колової швидкості « ротора 23,бм/с з 2122 до 92С, для колової швидкості ротора 47,м/с - з 402С до 1496. юThe difference in water temperature between the outlet and inlet of the cavitation reactor decreases for a rotor speed of 23.bm/s from 2122 to 92C, for a rotor speed of 47.m/s - from 402C to 1496.

Мінімальна ерозія ротора спостерігається при величині кута нахилу площин виступів ротора і статора 402: і менше як для колової швидкості ротора 23,бм/с, так і для колової швидкості ротора 47 м/с. ке,The minimum erosion of the rotor is observed at the angle of inclination of the planes of the rotor and stator protrusions 402: and less both for the rotor circular speed of 23.bm/s and for the rotor circular speed of 47 m/s. what

Різниця температури води між виходом і входом кавітаційного реактора різко зменшується при кутах нахилу с площин виступів ротора і статора 202 і менше. Це означає, що ефективність роботи кавітаційного реактора при таких кутах нахилу площин виступів ротора і статора різко знижується.The difference in water temperature between the outlet and the inlet of the cavitation reactor decreases sharply when the angles of inclination of the planes of the rotor and stator protrusions are 202 or less. This means that the efficiency of the cavitation reactor at such angles of inclination of the planes of the rotor and stator protrusions is sharply reduced.

Таким чином, при куті нахилу виступів ротора і статора 25ч440: і зазорі в місці спряження а «0,2пй можливе « збільшення колової швидкості ротора до 47,1м/с без різкого зростання кавітаційної ерозії. При цьому ефективність роботи пропонованого реактора при коловій швидкості ротора 47, 1м/с підвищується в 1,84ч41,85 - с рази у порівнянні з коловою швидкістю 23,бм/с, при кутах нахилу профілю виступу 25ч4402, ч Застосування усієї сукупності суттєвих ознак дозволяє створити ефективний гідродинамічний кавітаційний -» реактор з високою коловою швидкістю ротора і мінімальною кавітаційною ерозією поверхонь ротора і статора.Thus, with an angle of inclination of the rotor and stator protrusions of 25х440: and a gap at the point of conjugation a "0.2π" it is possible to increase the circular speed of the rotor to 47.1 m/s without a sharp increase in cavitation erosion. At the same time, the efficiency of the proposed reactor at a circular speed of the rotor of 47.1m/s increases by 1.84х41.85 - s times compared to a circular speed of 23.bm/s, at angles of inclination of the protrusion profile of 25х4402, h The application of the entire set of essential features allows to create an efficient hydrodynamic cavitation -» reactor with a high rotational speed of the rotor and minimal cavitation erosion of the surfaces of the rotor and stator.

ГФGF

Claims

The formula of the invention (o) I am not. . . . . A hydrodynamic cavitation reactor containing a body with inlet and outlet openings for liquid, in which (9) a rotor and a stator are located in the form of disks with radial grooves, grooves and 50 protrusions made in them, which is distinguished by the fact that the protrusions of the rotor and stator have an identical profile shape in the form of a rectangular trapezoid with an angle of inclination to the disk plane of 25-40 g, and the grooves of the rotor and the protrusions of the stator are conjugated with a gap with PP, where » is the height of the protrusion of the rotor or stator.

p. 60 b5