UA94212C2 - Спосіб і пристрій для поліпшення процесу, що включає твердий об'єкт і газ - Google Patents

Abstract

Даний винахід належить до акустичного пристрою (і способу) для проведення процесу між твердим об'єктом і газом, що оточує об'єкт чи щонайменше знаходиться в контакті з поверхнею об'єкта. Пристрій містить звукові засоби для прикладання звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до щонайменше поверхні об'єкта, у якому звук чи ультразвук високої інтенсивності під час використання звукового пристрою, застосовують безпосередньо до газу, що також є середовищем, через яке звук чи ультразвук високої інтенсивності поширюється до поверхні об'єкта для зменшення і/або мінімізації ламінарного прошарку на поверхні об'єкта. Зменшення ламінарного прошарку приводить до зростання ефективності теплового обміну і/або зростання швидкості зазначеного каталітичного процесу, і/або зростання газового обміну.

Description

Даний винахід відноситься до акустичного пристрою для поліпшення технологічного процесу, що включає в себе твердий об'єкт і газ за допомогою зменшення ламінарного прошарку. Винахід також відноситься до способу поліпшення технологічного процесу, що включає в себе твердий об'єкт і газ за допомогою зменшення ламінарного прошарку.

Рівень техніки

Тепловий потік неможливий при відсутності різниці температур. Отже, тепловий потік між повітрям/газом і поверхнею об'єкта буде прямо пропорційний різниці температур між газом і поверхнею і поверхневої провідності, тобто

Ф-П(а-ів), Де

Ф - тепловий потік, п - поверхнева провідність, - температура поверхні і їз - температура навколишнього газу. Поверхневу провідність вимірюють у Вт/меК.

Теплова енергія має тенденцію до переміщення в напрямку зменшення температури. Перенос теплоти може відбуватися завдяки процесам провідності, конвекції чи випромінювання. Теплота характеризує енергію, зв'язану з безперервним рухом молекул, а температура є мірою енергії такого руху. Коли речовини з різними температурами знаходяться в контакті, то більш енергійні молекули передають частину своєї теплової енергії менш енергійним молекулам у результаті їх зіткнень. Вищесказане характеризує процес теплової провідності.

Такий процес є єдиним механізмом, під дією якого теплота може передаватися через непрозоре тверде тіло.

Теплова енергія може переноситися через газ за допомогою провідності, а також завдяки руху газу з однієї області простору в іншу. Такий процес переносу теплоти, зв'язаної з рухом газу, називається конвекцією. Коли рух газу викликаний за допомогою тільки сил, що виштовхують, які утворилися в результаті різниць температур, тоді процес розглядається як природна чи вільна конвекція; але якщо рух газу викликаний деяким іншим пристроєм, типу вентилятора або тому подібного, то таке явище називають примусовою конвекцією.

У майже всіх практично існуючих газових потоків, характер потоку буде турбулентним усередині всієї області об'єму, що переміщається, за винятком шару, що прилягає до всіх поверхонь, де характер потоку є ламінарним (див., наприклад, 203 на фіг.2а). Цей шар часто називають ламінарним підшаром. Товщина цього шару уявляє собою функцію, що зменшується, яка залежить від значення числа Рейнольдса для потоку, так, що при високих швидкостях потоку, товщина ламінарного підшару буде зменшуватися.

Перенос теплоти в напрямку упоперек ламінарного прошарку буде здійснюватися шляхом провідності чи випромінювання внаслідок природи ламінарного потоку.

Що стосується випромінювання усіх фізичних об'єктів, то вони безупинно втрачають енергію внаслідок випускання електромагнітного випромінювання і здобувають енергію в результаті поглинання тієї частини випромінювання від інших об'єктів, що падає на них. Цей процес переносу теплоти в результаті випромінювання може мати місце без присутності якої-небудь речовини в просторі між випромінюючими об'єктами.

Що стосується провідності то перенос речовини в напрямку упоперек ламінарного прошарку буде здійснюватися винятково за допомогою дифузії. В техніці, що має відношення до теплообмінників, добре відомо, що основною перешкодою для переміщення чи передачі теплоти від газу до твердої поверхні є приграничний шар газу, що утримується на твердій поверхні. Навіть коли рух газу є цілком турбулентним, існує ламінарний прошарок, що утрудняє передачу теплоти. У той час як різні способи і типи пристроїв були запропоновані для рішення даної проблеми, наприклад, за допомогою руху газу під дією акустичних хвиль і коливання границі розділу в присутності генераторів зовнішніх коливань, ці способи, будучи до деякої міри ефективними, обмежені у своїй основі по їхній здатності здійснювати ефективну мінімізацію ламінарного прошарку і у той же самий час, покривати досить великі області, щоб зробити застосовуваний спосіб ефективним.

Подібним чином, швидкість каталітичного процесу, що включає в себе газ, взаємодіючий з каталітичною поверхнею, крім усього іншого, обмежена через взаємодію молекул газу з каталітичною поверхнею, тобто залежить від доставки реагентів до каталітичної поверхні і видалення продукту реакції від каталітичної поверхні.

Перенос речовини через ламінарний прошарок, що покриває каталітичну поверхню, може бути здійснений тільки завдяки дифузії реагентів і продуктів реакції.

Точно так само, коли один тип газу чи суміші газів інтенсивно заміщають на іншу композицію газів, то час, необхідний для її продувки до внутрішньої поверхні резервуара, буде обмежений часом, який буде потрібний для заміщення газу в ламінарному прошарку. Таке заміщення може бути виконано тільки за допомогою дифузії.

У патенті США 4501319 розкрите поліпшення переносу теплоти між двома газорідинними сумішами (тобто не між об'єктом і газом/повітрям), що забезпечує поліпшену передачу теплоти за допомогою мінімізації товщини ламінарного прошарку, створюючи для цього хвильовий спектр типу стоячої хвилі. Однак, використання хвильового спектру типу стоячої хвилі для мінімізації ламінарного прошарку поки не дає досить ефективного або істотного зменшення ламінарного прошарку (і в зв'язку з цим поліпшення при передачі теплоти), тому що хвильовий спектр типу стоячої хвилі містить у собі стаціонарне і повторюване розташування вузлових крапок (у просторі) над поверхнею. У зазначених вузлових крапках газові молекули не будуть зміщатися і, відповідно, у них відсутня швидкість руху.

У патенті США 4835958 описаний спосіб продуктивної роботи обертових лопат газової турбіни. У способі водяна пара як охолподжуюче середовище руйнує ламінарну парову плівку на поверхнях випускного отвору, таким чином, гарантуючи поліпшену передачу теплоти. Це здійснено за допомогою створення акустичної ударної хвилі, що руйнує ламінарний прошарок. Так як площа поверхні, що охоплена в результаті ударної хвилі, повинна бути порівнянною з площею поверхні, використаної для створення ударної хвилі, то запропонований спосіб не приведе до зменшення ламінарного прошарку (і отже до поліпшення при передачі теплоти) у межах такої великої площі, що розглядається в даному винаході, оскільки ультразвукові хвилі розсіюються в межах більшої частини даного об'єкта, чим ударна хвиля.

У патенті США 6629412 розкритий турбогенератор, що виробляє як тепло, так і електрику. Пристрій містить у собі теплообмінник, що використовує акустичні резонатори (утворені за допомогою порожнин на поверхні теплообмінника) для запобігання утворення ламінарного граничного шару. Резонатори генерують акустичні вихори в міру того, як газ тече над поверхнею теплообмінника і у зв'язку з цим породжується турбулентність у газі над поверхнею. Ініційована турбулентність буде зменшувати розмір ламінарного шару (фіг.2а), але породжена акустична енергія не є досить сильною і, отже, не досить ефективною для здійснення мінімізації прошарку.

У патенті Японії 07112119 розкрите поліпшення каталітичного процесу за допомогою ультразвуку і таким чином руйнування приграничної плівки газорідинної суміші над пористим твердим каталізатором. Конструкція приводить до недостатнього зв'язку ультразвуку з джерела/вібратора через діафрагму і потім до газу. Це пов'язано з великою різницею у повному акустичному опорі, що буде мати місце при будь-якому переході типу тверде тіло - газ.

У патенті США 4347983 розкритий пристрій для генерування ультразвуку. У патенті зазначено, що ультразвук може бути корисний для поліпшення передачі теплоти в результаті руйнування рідкого чи газового шару.

Додатково звертається увага на те, що каталітичні ефекти можуть бути поліпшені завдяки молекулярному розпаду, одержанню вільних іонів, змішуванню й іншим ефектам. Однак, ця конструкція не спрямована на руйнування ламінарного прошарку. Крім того, ця конструкція не є в достатній мірі придатною для генерування акустичного тиску з досить високими рівнями, необхідними для ефективного руйнування ламінарного прошарку.

Розглянуті фактори для поліпшення каталітичних ефектів, тобто молекулярне руйнування й одержання вільних іонів, відносяться до ефектів, що мають місце тільки в цих умовах у рідкому середовищі, а не в газоподібному середовищі.

У патенті Японії 2000 325903 розкритий спосіб видалення бруду з волокна за допомогою розпилення надзвукового газового потоку, в результаті чого граничний шар газу, створений навколо оптичних волокон, руйнується надзвуковими хвилями так, щоб пляма в граничному шарі могла бути вилучена. Створення турбулентного шару, використовуючи ультразвук, буде приводити до поліпшеного ефекту при видаленні бруду.

Проте, у патенті не розкривається найефективніший спосіб зниження несприятливих впливів, пов'язаних із граничним шаром у тому випадку, якщо спосіб використовується в інших процесах, оскільки інтенсивність звуку, достатня для видалення чи знищення ламінарного прошарку, не була отримана.

У патенті Японії 07031974 розкритий спосіб адсорбції іона у воді, використовуючи іонно-обмінну смолу через яку протікає вода. Надзвукова хвиля, створювана пристроєм, опромінює воду й іонно-обмінну смолу так, що граничний шар потоку руйнується і відбувається прискорення дифузійного процесу.

Граничний шар не є ламінарним прошарком. У патенті розкрите тільки використання води. Звукові тиски у воді і газі безпосередньо не порівнянні. Акустичний тиск у газоподібному і не занадто в'язкому поточному середовищі є деяким сукупним продуктом, що залежить від густини речовини, швидкості звуку і швидкості коливань молекул (атомів). Швидкість звуку у воді приблизно в 4 рази вище, ніж швидкість звуку в повітрі, а щільність води приблизно на З порядки по величині більше, ніж щільність повітря. Тому, навіть у випадку однакової швидкості коливань часток в результаті одержують до 3000-5000 разів більш високі амплітуди акустичного тиску у воді, ніж у газі. Таке настільки істотне кількісне розходження приводить до ряду якісних відмінностей у способах генерації акустичних хвиль і їхньому поширенні в газах і рідинах. Тому, проста заміна води на газ привела б до істотного зменшення ефективності, і рішення, запропоноване в цьому патенті, не є придатним для поліпшення процесу, що включає в себе тверду поверхню і газове оточення.

У патенті США 6360763 розкриті пристрій і спосіб, у якому прикордонний шар повітря, що знаходиться на твердій поверхні, відокремлюють за допомогою акустичного сопла. Розкритий у патенті граничний шар не є ламінарним прошарком. Крім того, акустичним соплом керують за допомогою сукупності частот, де одна чи кілька частот є субгармоніками, що мають різні фази, а акустичну систему використовують для одержання коливної з нульовою масою потоку газорідинної суміші, що тече в основному потоці і виходить з основного потоку, керованої по електричних проводах з використанням сигналу. Примусовий сигнал, що застосований в акустичній системі, має частоту 60 Гц. Розкрите використання електроакустичного перетворювача як генератор коливань, що створює газовий тиск (тобто, акустична система) і інші приклади генераторів коливань, що створюють газовий тиск типу п'єзозаслінок і електромагнітних клапанів.

Такі генератори коливань, що створюють газовий тиск, працюють за допомогою створення вібрацій, використовуючи для цього звук, при цьому тверде тіло знаходиться в контакті з газом і таким чином здійснюється передача вібрацій газу. Через величезні розходження акустичного імпедансу для твердого тіла і газу (відношення їхніх імпедансів дорівнює приблизно 30000-50000), більша частина генерованої акустичної енергії повертається назад у тверде тіло в області контакту тверде тіло/газ, так що не представляється можливим зазначеним способом генерувати звук чи ультразвук у газі з інтенсивністю, що була б досить високою для видалення чи зменшення ламінарного прошарку. Наприклад, 99,989595 повної акустичної енергії відбивається назад у тверде тіло в області контакту алюміній/повітря. Для акустичної хвилі, щоб перебороти цей бар'єр тверде тіло/газ і при цьому зберегти рівень інтенсивності 140 дБ(46 Вт/м2), потрібно мати початкове значення інтенсивності близько 440000 Вт/м.

Сутність винаходу

Технічною задачею даного винаходу є створення пристрою і відповідного способу для зменшення ламінарного прошарку, у якому, крім усього іншого, усунуті вищезгадані недоліки попереднього рівня техніки.

Тому що дифузія є процесом, що повільно протікає, то надзвичайно корисне зменшення товщини ламінарного прошарку в максимально можливій степені, щоб збільшити ефективність будь-якого переносу теплоти чи речовини, а саме також і каталітичного процесу чи заміни газів поблизу поверхні твердого тіла.

Більш конкретно, задачею є мінімізація недоліків, пов'язаних зі згаданим вище ламінарним прошарком і залежного від нього дифузійного процесу(ів).

Ще однією задачею є забезпечення ефективної мінімізації ламінарного прошарку таким чином, щоб могли бути ефективно охоплені великі області поверхні.

Ще однією задачею даного винаходу є забезпечення практичної реалізації, за допомогою якої мінімізація ламінарного прошарку дозволить значно збільшити ефективність передачі теплоти.

Ще однією задачею даного винаходу є забезпечення практичної реалізації, за допомогою якої мінімізація ламінарного прошарку дозволить значно збільшити ефективність каталітичного процесу, при цьому каталізатор має тверду поверхню, а реагентами є гази.

Ще однією задачею даного винаходу є забезпечення практичної реалізації, за допомогою якої мінімізація ламінарного прошарку дозволить значно збільшити продув об'єму з заміною композиції газів.

Поставлені задачі вирішені за допомогою звукового пристрою (і відповідного способу) поліпшення процесу, між твердим об'єктом і газом, що оточує об'єкт чи, щонайменше, знаходиться в контакті з поверхнею об'єкта, при цьому пристрій, що містить звукові засоби для спрямування звуку чи ультразвуку високої інтенсивності, щонайменше, до поверхні об'єкта у якому звук чи ультразвук високої інтенсивності під час використання звукового пристрою, прикладається безпосередньо в газі, що є також середовищем, через яку звук чи ультразвук високої інтенсивності поширюється до поверхні об'єкта, в результаті чого ламінарний прошарок на поверхні об'єкта зменшується і/або мінімізується, при цьому звук чи ультразвук високої інтенсивності має інтенсивність, рівну 140 дБ чи вище.

Зазначеним способом забезпечується мінімізація чи зменшення ламінарного прошарку на поверхні об'єкта.

Крім того, ламінарний прошарок мінімізований на великій площі чи по всій площі поверхні об'єкта.

Крім того, велика ефективність стосовно мінімізації ламінарного прошарку забезпечується завдяки великій інтенсивності звукового чи ультразвукового сигналу високої інтенсивності, наприклад, у порівнянні з іншими типами звукових хвиль.

Оскільки звук чи ультразвук високої інтенсивності, генерується безпосередньо в повітряному/газовому оточенні об'єкта (чи, щонайменше, у повітряному/газовому оточенні, що відповідає поверхні об'єкта) (замість того, щоб здійснювати генерацію ультразвуку в каталізаторі чи об'єкті для передачі теплоти від чи з будь-якого твердого передавача), то тим самим досягається велика ефективність процесу. Таким же шляхом досягається менше ослаблення інтенсивності (звуку чи ультразвуку), оскільки не буде ніякої істотної втрати (інтенсивності) при переході від твердого передавача звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до повітря/газу. Така втрата буде відбуватися завжди, коли існує велике розходження в акустичному імпедансі, з іншої сторони така втрата буде мати місце при будь-якому переході типу тверде тіло - газ.

Звук чи ультразвук високої інтенсивності в газах ініціює дуже високі швидкості і зсуви газових молекул.

Наприклад, 160 дБ відповідають швидкості частки 4,5 м/с, а зсуви рівні 33 мк при 22000 Гц. Іншими словами, має місце значне зростання кінетичної енергії молекул.

В одному варіанті здійснення інтенсивність звуку чи ультразвуку великої інтенсивності вибирають з діапазону 140-160 дБ. Як альтернатива їхня інтенсивність перевищує 160 дБ.

У кращому варіанті здійснення звукові засоби містять у собі зовнішню частину і внутрішню частину, що визначає прохід, отвір і порожнину, створену у внутрішній частині, при цьому зазначений звуковий засіб адаптований для одержання газу, що знаходиться під тиском, і передачі газу, що знаходиться під тиском до зазначеного отвору, з якого газ, що знаходиться під тиском, випускають у сопло в напрямку до порожнини.

В одному варіанті здійснення, температура поверхні більше, ніж температура газу, а процес є процесом теплового обміну, тим самим скорочення і/або мінімізація ламінарного прошарку викликає посилений обмін теплотою від об'єкта до газу.

Таким чином, примусовий потік теплоти від поверхні до навколишнього газу/повітря забезпечують за допомогою збільшення провідності в результаті мінімізації ламінарного прошарку. Звук чи ультразвук високої інтенсивності буде підсилювати взаємодію між газовими молекулами і поверхнею і такий чином підсилювати провідність теплоти, яка після цього може супроводжуватися пасивною чи активною конвекцією на поверхні, тобто забезпечують збільшення ефективність теплопередачі в результаті скорочення ламінарного прошарку.

Таке скорочення ламінарного прошарку, приміром, бажано, коли передача тепла є недостатньою/занадто маленькою від поверхні об'єкта до навколишнього повітря/газу, коли потрібно охолодження об'єкта і/або нагрівання газу. Це буде мати місце, коли занадто великий ламінарний прошарок викликає недостатню/зменшену теплопередачу, або якщо є намір використовувати менший теплообмінник. Таким способом забезпечується мінімізація прошарку, що приводить до потоку теплоти, що збільшується, від поверхні в повітря.

Як альтернативний варіант здійснення температура поверхні є меншою, чим температура газу, і процесом є процес теплового обміну, тим самим скорочення і/або мінімізація ламінарного прошарку викликає збільшений теплообмін від газу до об'єкта.

Таким чином, забезпечують примусовий потік теплоти від навколишнього газу/повітря до поверхні в результаті збільшення провідності за допомогою мінімізації ламінарного прошарку. Мінімізація ламінарного прошарку, приміром, бажана, коли передача тепла є недостатньою/занадто маленькою від навколишнього повітря/газу до поверхні об'єкта, коли бажано охолодження повітря/газу і/або нагрівання об'єкта.

В одному варіанті здійснення поверхня об'єкта є каталізатором, а газ містить у собі, щонайменше, один реагент каталізатора і процес є каталітичним процесом, при цьому скорочення ламінарного прошарку приводить до збільшеної швидкості каталітичного процесу.

Таким чином забезпечують зменшення часу реакції каталітичного процесу (тобто збільшення швидкості каталітичного процесу) у повітрі/газі на поверхні каталізатора, застосовуючи звук чи ультразвук високої інтенсивності до поверхні. При цьому встановлюють примусову взаємодію між газовими молекулами і поверхнею каталізатора. Звук чи ультразвук високої інтенсивності підсилює взаємодію між газовими молекулами і поверхнею в результаті мінімізації ламінарного прошарку і таким чином відбувається збільшення швидкості каталітичного процесу.

Варто звернути увагу на те, що процес не еквівалентний каталітичним процесам, ініційованих ультразвуком у газорідинних сумішах, що уже добре відомі й описані в попередньому рівні техніки. Фактичний звуковий тиск у газі, приміром, буде набагато менше, ніж звуковий тиск, використовуваний у газорідинних сумішах для каталітичних процесів, ініційованих ультразвуком. Аналогічно, не буде можливих кавітаційних процесів у газі.

Зменшення часу реакції каталітичного процесу, бажано, коли швидкість каталітичного процесу є недостатньою/занадто маленькою чи є бажання використовувати менший каталізатор.

В одному варіанті здійснення, вказана поверхня є внутрішньою поверхнею даного об'єму, а процес полягає в зміні газової композиції між газом і початковою газовою композицією на внутрішній поверхні, тим самим скорочення ламінарного прошарку викликає посилений газовий обмін в результаті посилення взаємодії між газовими молекулами газу і газових молекул початкової газової композиції на внутрішній поверхні.

При цьому забезпечують зменшення необхідного часу продувки під час газового обміну в об'ємі шляхом зменшення часу, необхідного для дифузії на поверхні ламінарного прошарку, застосовуючи звук чи ультразвук високої інтенсивності до поверхні. Тим самим установлюється примусова взаємодія між газовими молекулами (газу, що заміщається) і газовими молекулами початкової газової композицій на внутрішній поверхні даного об'єму. Звук чи ультразвук високої інтенсивності збільшує взаємодію між газовими молекулами (газу, що заміщається) і газовими молекулами початкової газової композиції на поверхні, тобто забезпечує посилений газовий обмін внаслідок мінімізації ламінарного прошарку і, таким чином, відбувається збільшення швидкості встановлення нової рівноваги.

Зменшення необхідного часу продувки є бажаним, коли (необхідний) час змивання (що включає й обмінні ефекти на твердій поверхні) суміші новою газовою сумішшю є недостатнім чи занадто малим у порівнянні з тим, при якому буде встановлена нова рівновага. Це, наприклад, доречно при використанні захисних газів під час зварювання чи заповненні захисних/неактивних газів у харчові упакування і т.д., наприклад, при видаленні кисню чи аналогічних газів.

Даний винахід також відноситься до способу поліпшення процесу, що включає в себе твердий об'єкт і газ, що оточує об'єкт чи, щонайменше, знаходиться в контакті з поверхнею об'єкта, при цьому спосіб, містить у собі наступні операції: застосування звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до, щонайменше, поверхні об'єкта з використанням звукових пристроїв, при цьому звук чи ультразвук високої інтенсивності застосовують безпосередньо до газу, що є також середовищем, через яке звук чи ультразвук високий інтенсивності поширюється до поверхні об'єкта, за допомогою чого ламінарний прошарок на поверхні об'єкта зменшений і/або мінімізований.

Спосіб і варіанти його здійснення відповідні пристрою і варіантам його здійснення мають ті ж самі переваги в силу тих же самих підстав.

Сприятливі варіанти здійснення способу згідно із цього винаходу визначені в підпунктах формули винаходи й описані докладно нижче.

Дійсний винахід також відноситься до випускного отвору, що включає в себе охолоджуючі канали, що знаходяться в зв'язку зі звуковим пристроєм, що генерує ультразвук під час використання, що розподіляють у зазначених каналах.

Дійсний винахід також відноситься до печатної плати, що включає в себе, щонайменше, один радіатор і, щонайменше, один вентилятор, обоє з який установлені для охолодження, щонайменше, частини зазначеної печатної плати чи компонентів, розташованих на ній, під час використання, при цьому зазначена печатна плата додатково містить у собі акустичний пристрій, що генерує ультразвук під час використання, що спрямований, щонайменше, на частину зазначеного, щонайменше, одного радіатора.

Короткий опис креслень

ЦІі й інші аспекти винаходу будуть очевидні і роз'яснені на кращих варіантах здійснення з посиланнями на прикладені креслення, на яких: фіг1а зображує схему об'єкта, де здійснюється перенос теплоти в навколишній чи контактуючий повітря/газ, чи що має зазначений час реакції при каталітичному процесі, чи що має зазначений час продувки, відповідно до відомого рівня техніки; фіг.16 зображує перенос теплоти, час реакції при каталітичному процесі і/або час продувки по відношенню до об'єкту на фіг.1а, відповідно до винаходу; фіг.2а - схему турбулентного потоку над поверхнею об'єкта, відповідно до попереднього рівня техніки; фіг2р - схему потоку над поверхнею об'єкта, розглянутий як ілюстрацію ефекту застосування звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до/в повітря(І)/газу(ї), що оточує чи контактує з поверхнею об'єкта, відповідно до винаходу; фігЗа - схему кращого варіанта здійснення пристрою для генерації звуку чи ультразвуку високої інтенсивності, відповідно до винаходу; фіг.3р - варіант здійснення ультразвукового пристрою у формі дисковидного кругового сопла, відповідно до винаходу; фіг.3с - розріз по діаметру ультразвукового пристрою на фіг.3б, що більш чітко ілюструє форму отвору, газового проходу і порожнини, відповідно до винаходу; фіг.за - альтернативний варіант здійснення ультразвукового пристрою, що сформовано у вигляді витягнутого тіла, відповідно до винаходу; фіг.Зе - ультраакустичний пристрій такого ж типу, як і на фіг.за, але такий, що має форму замкнутої кривої, відповідно до винаходу; фіг.3ї - ультраакустичний пристрій такого ж типу, як і на фіг.за, але такий, що має форму незамкнутої кривої, відповідно до винаходу; фіг.4а - загальний вид випускного отвору, що ілюструє охолоджуючі канали і колектори для охолодження газу, відповідно до попереднього рівня техніки; фіг.46 - приклад розміщення ультразвукового генератора в колекторі, відповідно до винаходу.

Опис кращих варіантів здійснення винаходу

На фіг.1а схематично зображений об'єкт відповідно до попереднього рівня техніки, де відбувається перенос теплоти в навколишнє чи контактуюче з ним повітря/газ, або що має зазначений час реакції при каталітичному процесі, або що має зазначений час продувки.

Об'єкт (100) містить поверхню, що має температуру Ті Навколишній газ чи газ (500), знаходиться в резервуарі (показаний пунктирною лінією), при цьому газ контактує з відповідною поверхнею об'єкта (100) і має температуру

То, де Т12Т0о.

Відповідно до першого аспекту даного винаходу, теплова енергія має тенденцію до переміщення в напрямку зменшення температури. Перенос теплоти може відбуватися завдяки процесам провідності, конвекції чи випромінювання. Теплота характеризує енергію, пов'язану з безперервним рухом молекул, а температура є мірою енергії такого руху. Коли речовини з різними температурами знаходяться в контакті, то більш енергійні молекули передають частину своєї теплової енергії менш енергійним молекулам в результаті їх зіткнень.

Вищесказане характеризує процес теплової провідності. Такий процес є єдиним механізмом, під дією якого теплота може передаватися через непрозоре тверде тіло.

У відомих способах були запропоновані різні способи зменшення ламінарного прошарку, наприклад, за допомогою утворення хвильового спектра типу стоячої хвилі. Одначе, використання хвильового спектра типу стоячої хвилі для мінімізації ламінарного прошарку не дає поки досить ефективного чи істотного зменшення ламінарного підшару (і в зв'язку з цим поліпшення передачі теплоти), тому що хвильовий спектр типу стоячої хвилі містить у собі стаціонарне і повторюване розташування вузлових крапок (у просторі) над поверхнею. У зазначених вузлових крапках газові молекули не будуть зміщатися і, відповідно, у них відсутня швидкість руху. В іншому способі пропонується використовувати ударні хвилі, для яких недоліком є їхній вплив на невелику частину поверхні. Нарешті було запропоновано створювати акустичну турбулентність у поверхневому шарі чи передавати акустичну енергію від твердого тіла, або від поверхні безпосередньо, або від передавача. Усі зазначені способи не приводили в підсумку до досить високих рівнів інтенсивності, які привели б до ефективного зменшення ламінарного прошарку. На фіг.1а показаний механізм передачі теплоти"),

Відповідно рівню техніки для другого аспекту винаходу на фіг.1а приведене схематичне зображення об'єкта (100), що є каталізатором. Реагентами є навколишній або контактуючий газ(гази) (500), а продукти каталізу (100) повинні мігрувати через ламінарний прошарок в результаті дифузії . Каталізатор має температуру Ті, а реагент(и) в газоподібному стані (500) мають температуру То.

У відомих способах був запропонований спосіб передачі акустичної енергії (високочастотних коливань) від твердотілого перетворювача, через суцільний стержень і через діафрагму. Акустична енергія імітується в газ (500) і таким чином проходе збудження приграничної плівки газорідинної суміші з боку зовнішньої поверхні твердого пористого каталізатора. Але така конструкція дає малоефективну взаємодію ультразвуку (що виходить) з діафрагми з газом (500). Це пов'язано з великою різницею в повному акустичному опору, який буле мати місце при любому переході типу тверде тіло - газ. Відповідно другому аспекту винаходу приведені на фіг.1а умови приводять до вказаному часу реакції при каталітичному процесі").

Відповідно рівню техніки для третього аспекту даного винаходу на фіг.1а схематично зображено об'єкт (100), що має внутрішні стінки для деякого об'єму простору, в якому збираються змінити композицію газів (500). Новий газ (не показаний) і початковий газ (500) повинні мігрувати через ламінарний прошарок за допомогою дифузії.

Внутрішня стінка деякого об'єму має температуру Ті, а початковий газ має температуру То.

Приведені на фіг.т1а умови відповідно третього аспекту винаходу приводять до вказаного часу продувки, при якій буде встановлена нова рівновага.

Звертаємо увагу на те, що три приведені аспекти не є виключними, тому що деякі із вказаних процесів можуть мати місце в один і той же час.

На фіг.165 схематично зображений перенос теплоти, час реакції при каталітичному процесі і/або час продувки стосовно об'єкту зображеному на фіг.1а, у випадку використання даного винаходу. Об'єкт (100), показаний на фігта, можна використовувати для даного винаходу. Заявлений об'єкт (100) має ту ж температуру Ті як у випадку, розглянутому на фіг.1а, а навколишній чи контактуючий газ (500) має також ту ж саму температуру То як у випадку, розглянутому на фіг.1а.

Відповідно до першого аспекту, об'єкт (100) (або поверхня об'єкта) з контактуючим чи навколишнім газом(газами) відповідно до даного винаходу, піддають впливу звуку чи ультразвуку високої інтенсивності. Це приводить до дуже високих швидкостей і зсувів газових молекул. Іншими словами, кінетична енергія молекул значно збільшується, у результаті впливу на них звуку чи ультразвуку високої інтенсивності. На фіг.15 показано, що звук чи ультразвук високий інтенсивності приводить до збільшення (інтенсивності) взаємодії між газовими молекулами і поверхнею і, таким чином, до збільшення провідності теплоти, яка після такого впливу може супроводжуватися пасивною чи активною конвекцією на поверхні, як це буде пояснюватися докладно з посиланням на фіг.2а і 205. Використання даного винаходу приводить до зазначеної передачі теплоти), яка є більшою, ніж передача тепла") для випадку на фіг.1а.

Тому що розглянуті обмеження при процесі передачі теплоти еквівалентні тим же самим обмеженням у випадку ефективного каталітичного процесу, даний винахід також забезпечує спосіб зменшення часу реакції каталітичного процесу в повітрі/газі на поверхні каталітичної поверхні за допомогою застосування звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до поверхні об'єкта. Відповідно до другого аспекту даного винаходу, установлюється примусова взаємодія між газовими молекулами і поверхнею каталізатора, тому що ультразвук високий інтенсивності мінімізує ламінарний прошарок, як це буде пояснюватися докладно з посиланнями на фіг.2а і 20. В результаті буде зменшуватися час дифузії і, таким чином, буде відбуватися збільшення швидкості каталітичного процесу. Використання даного винаходу приводить до зазначеного часу реакції каталітичного процесу, що є меншим/більш коротким, чим час реакції каталітичного процесу для випадку на фіг.1а.

Звертається увага на те, що цей процес не еквівалентний каталітичним процесам, ініційованим ультразвуком у газорідинних сумішах, що уже добре відомі й описані в попередньому рівні техніки. Фактичний звуковий тиск у газі приміром, буде набагато менше, ніж звуковий тиск, використовуваний у газорідинних сумішах для каталітичних процесів, ініційованих ультразвуком. Подібним чином тут не буде можливих кавітаційних процесів у газі.

Тому що розглянуті обмеження при процесі еквівалентні тим же самим обмеженням у випадку ефективної дифузії через прошарок, даний винахід також забезпечує спосіб зменшення часу встановлення нової рівноваги, коли змінюють газову композицію в об'ємі, за допомогою застосування звуку чи ультразвуку високої інтенсивності до поверхні об'єкта. Відповідно до третього аспекту даного винаходу встановлюється примусова взаємодія між газовими молекулами і попереднім газом в поверхні об'єму, тому що ультразвук високий інтенсивності мінімізує ламінарний прошарок, як це буде пояснено з посиланнями на фіг.2а і 20. У результаті буде зменшуватися час дифузії і, таким чином, буде відбуватися збільшення швидкості встановлення нової рівноваги. Використання даного винаходу приводить до зазначеного часу продувки), що є меншим/більш коротким, чим зазначений час продувки" для випадку на фіг.1а.

Газ може бути, наприклад, повітрям, парою, чи будь-яким іншим газом.

На фіг.2а схематично зображений (турбулентний) потік над поверхнею об'єкта відповідно до попереднього рівня техніки. Приведене зображення є поверхнею (204) об'єкта разом з газом (500), що оточує чи контактує з поверхнею (204). Як відзначалося вище, теплова енергія може переноситися через газ за допомогою провідності, а також завдяки руху газу з однієї області простору в іншу. Такий процес переносу теплоти, пов'язаної з рухом газу, називається конвекцією. Коли рух газу викликаний за допомогою тільки виштовхуючих сил, що утворилися в результаті різниць температур, тоді процес розглядається як природна чи вільна конвекція, але якщо рух газу викликаний деяким іншим пристроєм, типу вентилятора чи тому подібного, то таке явище називають примусовою конвекцією. В умовах дії примусової конвекції буде формуватися ламінарний граничний прошарок (201), що прилягає до поверхні (204). Товщина цього шару уявляє собою функцію, що зменшується, яка залежить від значення числа Рейнольдса для потоку, так що при високих швидкостях потоку, товщина ламінарного прошарку (201) буде зменшуватися. Коли потік стає турбулентним, прошарок розділяється на турбулентний граничний прошарок (202) і ламінарний прошарок (203). У майже всіх практично існуючих газових потоках характер течії буде турбулентним всередині всієї струмливої області об'єму за винятком ламінарного прошарку (203), що прилягає до поверхні (204), де характер потоку є ламінарним. Розглядаючи газову молекулу чи частку (205) у ламінарному прошарку (203), швидкість руху (206) буде спрямована по суті паралельно поверхні (204) і дорівнює швидкості ламінарного прошарку (203). Перенос теплоти в напрямку поперек ламінарного прошарку буде здійснюватися за допомогою провідності чи випромінювання внаслідок природи ламінарного потоку. Перенос речовини в напрямку поперек ламінарного прошарку буде здійснюватися винятково завдяки дифузії. Присутність ламінарного прошарку (203) не забезпечує оптимальну чи ефективну передачу теплоти чи збільшення переносу речовини. Будь який перенос речовини в напрямку поперек ламінарного прошарку повинен здійснюватися за допомогою дифузійного механізму, і, відповідно, дифузійний механізм часто буде вирішальним стримуючим фактором при сумарному переносі речовини.

На фіг.26 схематично зображений потік над поверхнею об'єкта, для якого ефект застосування звуку чи ультразвуку високий інтенсивності до/в повітря()/газу(ї) (5200) до навколишнього чи контактуючого з поверхнею об'єкта, розглянутий як приклад згідно з даним винаходом. Більш конкретно, на фіг.260 показаний стан, коли на поверхню (204) виявляється вплив звуком чи ультразвуком високої інтенсивності. Знову розглядається газова молекула/частка (205) у ламінарному прошарку; швидкість (206) буде по суті паралельна поверхні (204) і дорівнює швидкості ламінарного прошарку, раніше відповідної випадку застосування ультразвуку. В напрямку звукового поля, що випускається, до поверхні (204) на фіг.2б, вібраційна швидкість молекули (205) була значно збільшена, що показано за допомогою стрілок (207). Як приклад, максимальна швидкість у-4,5 м/сек і зсув ж/- 32 мк будуть досягнута тоді, коли частота ультразвуку 1-22 кГц і інтенсивність звуку дорівнює 160 дБ. Відповідний (вертикальний) зсув на фіг.2р по суті дорівнює 0, тому що молекула слідує за ламінарним повітряним потоком над поверхнею. У результаті, ультразвук буде встановлювати примусовий потік теплоти від поверхні до навколишнього газу/повітря (500), внаслідок збільшення провідності в результаті мінімізації ламінарного прошарку. Інтенсивність звуку складає в одному варіанті здійсненні 100 дБ чи більш. В іншому варіанті здійсненні, інтенсивність звуку складає 140 дБ чи більш. Переважно, інтенсивність звуку вибирають з діапазону приблизно 140-160 дБ. Інтенсивність звуку може бути понад 160 дБ.

Мінімізований субламінарний прошарок має ефект, при якому передача теплоти від поверхні (204) до навколишнього чи газу, що контрактує, (500) збільшується (якщо температура поверхні більше, ніж температура навколишнього чи газу, що контрактує,). Крім того, мінімізація буде приводити до ефекту, при якому зменшується час реакції каталітичного процесу, якщо поверхня/об'єкт є поверхнею каталізатора, а навколишній газ містить у собі реагент. Крім того, мінімізація буде приводити до ефекту, при якому зменшується час продувки.

В одному варіанті реалізації, даний винахід використовується для прискорення процесу виробництва водню з природного газу і пари. У цьому варіанті реалізації, природний газ і пару направляють до поверхні каталізатора, що збільшує швидкість процесу, що добре відомо. Крім того, природний газ чи пара (чи обоє) можуть бути середовищем, через яке поширюється ультразвук, як пояснюється далі. Ефективність зростає завдяки впливу ультразвуку як пояснено вище.

На фіг.За приведене схематичне зображення кращого варіанту здійснення пристрою (301) для генерації звуку чи ультразвуку високої інтенсивності. Газ, що знаходиться під тиском, випускають з труби чи камери (309) через прохід (303), форма якого визначена зовнішньою частиною (305) і внутрішньою частиною (306) до отвору (302), з якого газ випускають у сопло в напрямку до порожнини (304), розташованої у внутрішній частині (306). Якщо газовий тиск є досить великим, тоді виникають коливання в газі, що надійшов у порожнину (304) з частотою, визначеної розмірами впадини (304) і отвору (302). Тип ультразвукового пристрою, показаного на фіг.За, здатний генерувати надзвуковий акустичний тиск до 160 дБхргі при газовому тиску приблизно 4 атмосфери.

Ультраакустичний пристрій може, приміром, бути виконаний з латуні, алюмінію чи нержавіючої сталі або будь- якого іншого досить твердого матеріалу, здатного витримувати акустичний тиск і температуру, якій пристрій піддається під час використання. Спосіб роботи пристрою також показаний на фіг.За, а саме, формований у пристрої ультразвук (307) направляється убік до поверхні (204) об'єкта (100), тобто теплообмінника, чи каталізатора, чи внутрішньої частини об'єму.

Звертається увага на те, що газ, що знаходиться під тиском, може бути відмінний від газу, що контактує чи оточує об'єкт.

На фіг.3р показаний варіант здійснення ультразвукового пристрою у формі дисковидного кругового сопла.

Приведене зображення є кращим варіантом здійснення ультразвукового пристрою (301), тобто пристрою з так названим дисковидним соплом. Пристрій (301) містить у собі кільцеподібну зовнішню частину (305) і циліндричну внутрішню частину (306), у якій виточена кільцеподібна порожнина (304). Через кільцеподібний газовий прохід (303) гази можуть проходити до кільцеподібного отвору (302), з якого газ може бути перенесений у порожнину (304). Зовнішня частина (305) може бути відрегульована стосовно внутрішньої частини (306), наприклад, за допомогою гвинтового різьблення чи іншого пристосування для регулювання (не показано) у основі зовнішньої частини (305), що додатково може містити в собі засоби кріплення (не показані) для фіксації зовнішньої частини (305) по відношенню внутрішньої частини (306), коли буде отриманий бажаний зазор. Такий ультраакустичний пристрій може генерувати частоту близько 22 кГц при тиску газу в 4 атмосфери. Молекули газу, таким чином, здатні мігрувати на відстань до 36 мк приблизно 22 000 разів у секунду з максимальною швидкістю 4,5 м/с.

Вказані значення включені для того, щоб дати загальне уявлення про розмір і кількісних відносинах в ультразвуковому пристрої і ні в якому разі не обмежують приведений варіант реалізації.

На фіг.Зс приведений перетин вздовж діаметра ультразвукового пристрою (301) на фіг.ЗЮ, що більш чітко ілюструє форму отвору (302), газового проходу (303) і порожнини (304). Крім того, є очевидним (фіг.Зс), що отвір (302) є кільцевим. Газовий прохід (303) і отвір (302) по суті задані кільцеподібною зовнішньою частиною (305) і циліндричною внутрішньою частиною (306).

Газовий потік, що виходить з отвору (302), попадає по суті в кільцеподібну порожнину (304) у внутрішній частині (306) і потім виходить з ультразвукового пристрою (301). Як раніше відзначалося, зовнішня частина (305) визначає зовнішню частину газового проходу (303) і, крім того, скошена під кутом близько 30" вздовж зовнішньої поверхні своєї внутрішньої окружності, що формує отвір ультразвукового пристрою, газовий потік може розширюватися в міру її поширення. Разом з аналогічним скошуванням приблизно під 60" із внутрішньої поверхні внутрішньої окружності, згадане вище скошування утворить гострокутний кільцеподібний край, що визначає отвір (302) із зовнішньою частиною. Внутрішня частина (306) має скошування приблизно 45" по своїй зовнішній окружності зовнішній шар отвору і з внутрішньої сторони визначає отвір (302). Зовнішня частина (305) може бути відрегульована по відношенню внутрішньої частини (306), відповідно до чого, тиск газового потоку, що ударяє в западину (304), може бути відрегульовано. Вершина внутрішньої частини (306), в яку врізана порожнина (304), також скошена під кутом приблизно 457, щоб дати можливість коливному газовому потоку розширюватися на виході з отвору ультразвукового пристрою.

На фіг.за показаний альтернативний варіант реалізації ультразвукового пристрою, який сформований у вигляді витягнутого тіла. Приведений пристрій є ультраакустичним пристроєм, що включає в себе подовжене тіло, по суті має форму рейки (301), зазначене тіло функціонально еквівалентне з тілом, розглянутим у варіантах реалізації, показаних на фіг.За і ЗБ, відповідно. У цьому варіанті здійснення зовнішня частина містить у собі дві окремі, що мають форму рейки, частини (305а) і (3055), які разом з внутрішньою частиною (306), що має форму рейки, формують ультраакустичний пристрій (301). Два газових проходи (303За) і (303Б) розташовані між двома частинами (З05а) і (3055) зовнішньої частини (305) і внутрішньої частини (306). Кожний з газових проходів має отвір (302а), (30205), відповідно, передача газу, що випускається, з газових проходів (30За) і (30305) до двох порожнин (304а), (304Б) забезпечена у внутрішній частині (306). Перевага цього варіанта здійснення полягає в тому, що тіло, яке має форму рейки, може обробити більш значну площу поверхні, чим кругле тіло. Інша перевага цього варіанта здійснення полягає в тому, що ультраакустичний пристрій може бути виконаний з використанням процесу екструзивного пресування, при цьому буде зменшена вартість матеріалів.

На фіг.Зе показаний ультраакустичний пристрій такого ж типу, як і на фіг.3а, але має форму замкнутої кривої.

Варіант здійснення газового пристрою, показаного на фіг.3а, не повинен бути спрямований уздовж прямої лінії.

На фіг.Зе показане тіло, що має форму рейки (301) сформованої у вигляді трьох кругових окремих кілець.

Зовнішнє кільце визначає найбільш віддалену від центра частину (305а), середнє кільце визначає внутрішню частину (306) і внутрішнє кільце визначає зовнішню частину (305Б), що знаходиться в самій глибині. Три частини ультразвукового пристрою спільно формують поперечний профіль, як показано у варіанті здійсненні на фіг.зЗа, у якому дві впадини (304а) і (3045) розташовані у внутрішній частині, і ділянка між найбільш віддаленою від цента зовнішньою частиною (305а) і внутрішньою частиною (306) визначає зовнішній газовий прохід (303За) і зовнішній отвір (302а), відповідно, а ділянка між внутрішньою частиною (306) і зовнішньої частини (3055), що знаходиться в самій глибині, визначає внутрішній газовий прохід (304р) і внутрішній отвір (3025) відповідно. Цей варіант здійснення ультразвукового пристрою може обробити дуже велику область одночасно і, таким чином, обробити поверхню великих об'єктів.

На фіг.зї показаний ультраакустичний пристрій такого ж типу, як і на фіг.за, але він має форму незамкнутої кривої. Як показано, можливо сформувати ультраакустичний пристрій такого типу у вигляді незамкнутої кривої. У цьому варіанті здійснення функціональні частини аналогічні функціональним частинам, показаним на фіг.зЗа і іншим елементам, розглянутим у цій частині опису. Також можливо створити ультраакустичний пристрій тільки з одним отвором, як описано для фіг.3б. Ультраакустичний пристрій, сформований у виді відкритої кривої, можливо для використання там, де поверхні оброблюваного об'єкта мають незвичайні форми.

Передбачено систему, у якому кілька ультразвукових пристроїв, сформованих у виді різних незамкнутих кривих, розміщаються в установці відповідно до винаходу.

На фіг.4а показаний загальний вид відомого пристрою, що ілюструє охолоджуючі канали і колектори для охолодженого газу. Приведене зображення є вихідним пристроєм (600), що включає в себе охолоджуючі канали

(601) і колектори (602).

Конструкція вихідного пристрою, приміром, при його використанні в реактивних двигунах, у більшості випадків обмежена внаслідок неможливості створення ефективного охолодження внутрішньої стінки вихідного пристрою (600).

Наявні стінки з стоншенням дають занадто слабку конструкцію, що не може задовольнити необхідним вимогам під час використання. З іншої сторони для занадто товстої стінки неможливо забезпечити ефективне охолодження, і температура поверхні внутрішньої стіни буде занадто високою.

Охолодження внутрішньої стіни часто виконують за допомогою пустотілої структури стінок з безліччю охолоджуючих каналів (601), через які пропускають придатний газ.

Ефективність охолодження, серед інших причин, обмежена наступними факторами: ефективністю теплового переносу від нагрітої внутрішньої стінки каналу (601) до газу, що охолоджується. Та частина теплоти, що передають за допомогою конвекції, буде обмежена товщиною ламінарного прошарку, що знаходиться над поверхнею стінок, як описано раніше. У прошарку час теплового переносу буде обмежено часом дифузії; охолодження також обмежене внаслідок різної щільності охолоджуючого газу при збільшенні температури газу. Холодний газ, що має високу щільність, пропускають по зовнішній стінці вихідного пристрою при визначеній швидкості газу і відповідно до геометрії вихідного пристрою. Цей ефект підсилюється, тому що газ поблизу внутрішньої поверхні стає більш теплим і, відповідно, має меншу щільність. Сумарний розподіл теплоти в газі, отже, обмежено через недостатнє змішування теплого і холодного газу.

На фіг.4р приведений один приклад розміщення ультразвукового генератора в колекторі відповідно до варіанта здійснення даного винаходу.

На фіг.4р показаний колектор (602), наприклад, що відповідає колектору, показаному на фіг.4а, що включає в себе аеродинамічний надзвуковий генератор (301), наприклад, дисковидне сопло чи подібне. Переважно, надзвуковий генератор (301) розташований на вхідному отворі охолоджуючого газу. Ультразвуковий генератор (301) може бути активований при падінні тиску близько 4 бар. Генерований ультразвук буде розподілений у каналах (601), наприклад, через колектори (602).

Насамперед, ультразвук, що має велику енергією, буде руйнувати ламінарний прошарок, як описано раніше, забезпечуючи більш високий транспорт енергії від стінок у газ, при цьому збільшення досягає дворазового значення.

Крім того, ультразвук з високою енергією буде змішувати теплі і холодні частини газу, що охолоджується, через дуже сильні рухи часток у газі і ще більш збільшувати охолодження.

У формулі винаходу будь-які позначення посилань у круглих дужках не повинні розглядатися в якості обмежуючих формулу винаходу. Термін "що містить" не виключає присутності інших елементів чи інших стадій, крім тих, котрі приведені у формулі винаходу. нн ння то і і хто Перекис хелілск чт зеклкооьетевю Уке ден. ой і

Ше 1 і

ЩО 00 0угшшштинтиттитттнтикннинні

Померса ній уінкне текміюи.

Фіг. ла ренти ннннняжняянтн няння то Тирсвкстатвювн Н ті и '

І

1СО во

Фіг. 15

Бо ! р ух деки ра: поети ее а, ра лАумь, о СУЄТИ Хя тк М КУ 253 х г 204 -о 5 же воб я

Дикун пфТОКу 1 пнетететєттнттння ЖЖ Же рих Я

Он АНЯ аа маси

УК о

ДАНКО НИХ т ж ой

Фг26

ПО зе а ик ; 204. го

Фігза зов / ЗО

За (6-й же и | вої

ФігЗЬ.

/Й те - : З зоге / фучаогь зо 777

Прмшрежов ук тема

Мюосюджую кими рних нн те ооо

Сас р ку ,

ШК й Сх Зоо оту ОК ЕКи 5 ше у яд С я мк ою Ме КЕ сов дове ь кое З «ЗВО а З й е. а мова ве ОН 3 а ДЖ ху Ммббоюгютвтречнч ко празарх

Док я ЗОМ Кк днину зухкроювоюх

Кн Ь КЕ пт осбормкиссме»

ПИВНІ ї КН 7 Гл я х

НИМИ І М ет Чюєнаючім З дин З Й у 7, 0 робменожстнмх ОК ки: ї не А о жтихніссьма З

В вех ше КЕ ни Теж кають до т Ж 000 хегимйхюю НЕ яке ше ї х На в с це «Фігла ї з тт іч с их хх І сем / у

У. Кк у ту ше с. й хвилі Х Ся зак АК М

Пай. щі о

Б тд зуу

Б МО х

КЕ

СУ фіг465

Claims (15)

1. Акустичний пристрій для поліпшення процесу між твердим об'єктом (100) 1 газом (500), що оточує об'єкт (100) чи щонайменше знаходиться в контакті з поверхнею (204) об'єкта (100), що містить звуковий засіб (301) для прикладання звуку чи ультразвуку високої інтенсивності щонайменше до поверхні (204) об'єкта (100), зовнішню частину (305) і внутрішню частину (306), що визначає прохід (303), отвір (302), порожнину (304), при цьому звуковий засіб (301) призначено для прийому газу, що знаходиться під тиском, і передачі цього газу під тиском до отвору (302), з якого газ під тиском випускається в сопло в напрямку до порожнини (304), при цьому звук чи ультразвук високої інтенсивності під час використання звукового пристрою прикладається безпосередньо до газу (500), що є середовищем, через яке звук чи ультразвук високої інтенсивності поширюється до поверхні (204) об'єкта (100), для зменшення і/або мінімізації ламінарного прошарку (203) на поверхні (204) об'єкта (100), при цьому інтенсивність звуку чи ультразвуку високої інтенсивності дорівнює 140 дБ або більше.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що інтенсивність звуку чи ультразвуку високої інтенсивності знаходиться в діапазоні від 140 до 160 дБ або перевищує 160 дБ.

3. Пристрій за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що температура (Ті) поверхні (204) більше, ніж температура (То) газу (500), при цьому процес є процесом теплового обміну, а зазначене зменшення 1/або мінімізація ламінарного прошарку (203) приводить до підвищення теплового обміну від об'єкта (100) до газу (500).

4. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що температура (Ті) поверхні (204) менше, ніж температура (То) газу (500), при цьому процес є процесом теплового обміну, а зазначене зменшення 1/або мінімізація ламінарного прошарку (203) приводить до підвищення теплового обміну від газу (500) до об'єкта (100).

5. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що поверхня (204) об'єкта (100) є поверхнею каталізатора при цьому газ (500) містить щонайменше один реагент каталізатора, при цьому процес є каталітичним процесом, а зазначене зменшення ламінарного прошарку (203) приводить до зростання швидкості каталітичного процесу.

б. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що поверхня (204) є внутрішньою поверхнею даного об'єму, при цьому процес являє собою зміну газової композиції між газом (500) 1 початковою газовою композицією на внутрішній поверхні, так що зменшення ламінарного прошарку (203) приводить до зростання газового обміну в результаті збільшення взаємодії між молекулами газу (500) 1 початкової газової композиції на внутрішній поверхні.

7. Спосіб здійснення процесу між твердим об'єктом (100) 1 газом (500), що оточує об'єкт (100) чи щонайменше знаходиться в контакті з поверхнею (204) об'єкта (100), що полягає в тому, що прикладають звук чи ультразвук високої інтенсивності щонайменше до поверхні (204) об'єкта (100) за допомогою звукових засобів (301), причому звук чи ультразвук високої інтенсивності прикладають безпосередньо до газу (500), що є середовищем, через яке звук чи ультразвук високої інтенсивності поширюється до поверхні (204) об'єкта (100), за допомогою чого ламінарний прошарок (203) на поверхні (204) об'єкта (100) зменшують 1/або мінімізують, використовують звук чи ультразвук високої інтенсивності, рівної 140 дБ або більше.

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що вибирають інтенсивність звуку чи ультразвуку з високою інтенсивністю в діапазоні від 140 до 160 дБ або вище 160 дБ.

9. Спосіб за будь-яким з пп. 7 або 8, який відрізняється тим, що використовують акустичний пристрій (301), що містить зовнішню частину (305) 1 внутрішню частину (306), що визначає прохід (303), отвір (302), порожнину (304), виконану у внутрішній частині (306), при цьому в зазначеному способі додатково приймають газ, що знаходиться під тиском, у зазначеному звуковому засобі (301), передають газ, що знаходиться під тиском, до отвору (302), випускають газ, що знаходиться під тиском, у сопло в напрямку до порожнини (304) з отвору (302).

10. Спосіб за будь-яким з пп. 7 або 8, який відрізняється тим, що температуру (Ті) зазначеної поверхні (204) підтримують вищою, ніж температуру (То) газу (500), при цьому зазначеним процесом є процес теплового обміну, а зазначене зменшення 1/або мінімізація ламінарного прошарку (203) забезпечує зростання теплового обміну від об'єкта (100) до газу (500).

11. Спосіб за будь-яким з пп.7 або 8, який відрізняється тим, що температуру (Ті) поверхні (204) підтримують меншою, чим температуру (То) газу (500), при цьому зазначеним процесом є процес теплового обміну, а зазначене зменшення і/або мінімізація ламінарного прошарку (203) приводить до збільшення теплового обміну від газу (500) до об'єкта (100).

12. Спосіб за будь-яким з пп. 7 або 8, який відрізняється тим, що поверхня (204) об'єкта (100) є поверхнею каталізатора, при цьому газ (500) містить щонайменше один реагент каталізатора, при цьому зазначений процес є каталітичним процесом, а зазначене зменшення ламінарного прошарку (203) приводить до зростання швидкості зазначеного каталітичного процесу.

13. Спосіб за будь-яким з пп. 7 або 8, який відрізняється тим, що зазначена поверхня (204) є внутрішньою поверхнею даного об'єму, при цьому зазначений процес являє собою зміну газової композиції між газом (500) 1 початковою газовою композицією на внутрішній поверхні, так що зменшення ламінарного прошарку (203) приводить до зростання газового обміну в результаті збільшення взаємодії між газовими молекулами газу (500) 1 газовими молекулами початкової газової композиції на внутрішній поверхні.

14. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що він використовується для одержання водню, при цьому для одержання водню використовуються природний газ 1 пара.

15. Спосіб за будь-яким з пп. 7-13, який відрізняється тим, що він використовується для одержання водню, при цьому для одержання водню використовуються природний газ 1 пара.