WO2008051115A1 - Heat-mass-and-energy exchange method and a device for carrying out said method - Google Patents
Heat-mass-and-energy exchange method and a device for carrying out said method Download PDFInfo
- Publication number
- WO2008051115A1 WO2008051115A1 PCT/RU2007/000584 RU2007000584W WO2008051115A1 WO 2008051115 A1 WO2008051115 A1 WO 2008051115A1 RU 2007000584 W RU2007000584 W RU 2007000584W WO 2008051115 A1 WO2008051115 A1 WO 2008051115A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- vortex
- chamber
- acoustic
- parts
- vortex tubes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2405—Stationary reactors without moving elements inside provoking a turbulent flow of the reactants, such as in cyclones, or having a high Reynolds-number
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00119—Heat exchange inside a feeding nozzle or nozzle reactor
Definitions
- the invention relates to acoustic (eg, ultrasonic) methods of heat and mass energy exchange of liquid, gas, gas-liquid mixtures, suspensions and dispersions in mechano-physico-chemical conversion processes, in addition, in this way they act on water to heat it as a coolant.
- acoustic eg, ultrasonic
- the method of heating the liquid is based on the acoustic treatment of the liquid and includes feeding it into the cavity of the rotating impeller and discharging from the cavity through a series of outlet openings in the peripheral annular wall of the impeller into the annular chamber, and then into the collection chamber subject to certain ratios between the rotational speed of the impeller , the radius of the peripheral wall and the resonant frequency.
- the disadvantages of this method include the complexity of the technical implementation of this method, the selectivity of the excitation, the multi-factor dependence of the resonant excitation on the geometric, frequency parameters and the limited possibility of using this method for other heat and mass transfer processes.
- the closest in technical essence is the method of heat and mass energy exchange and a device for its implementation [RF patent 2268772, 7B01J19 / 10 7B01F11 / 02, published January 27, 2006], in which the excitation is carried out using interconnected vortex tubes, by partially touching counter-directed surface-external layers of two or more vortex flows to a depth ensuring their acoustic excitation due to deformation interaction occurring in the zone intersection of vortex tubes.
- a device for implementing this method is made in the form of two or more vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generatrixes.
- this method and device have several disadvantages. Firstly, the anti-jet interaction at the input reduces the efficiency of the vortex reforming process and reduces the vortex interaction energy.
- the technical result, which the invention is directed to, is the improvement of the method and device for heat and mass and energy exchange according to the patent of the Russian Federation 2268772, namely: - creation of conditions for effective vortex reforming, as a single-component fluid product, and two or more component products such as liquid-liquid, liquid-gas;
- the technical result is achieved by partial contact of the counter-directed surface-outer layers of two or more vortex flows to a depth that provides excitation due to the deformation-shear interaction occurring in the intersection zone of the interconnected vortex tubes located around the circumference in the direction of the product stream and having separate non-intersecting input parts.
- separate non-intersecting vortex flows are formed in the direction of the product flow, excite them in the annular space by partially intersecting the vortex interacting parts of the vortex tubes and concentrate the acoustic excitation energy in the output acoustic chamber by partially intersecting it along the vortex tube parts forming with the vortex interacting.
- the processed food stream is put to use.
- a device comprising a pressure product chamber, vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generatrix and united at the outlet by an acoustic chamber, vortex tubes directed along the course of the product flow, located around the circumference and consist of three parts .
- the first part is the input, vortex-forming; middle part - transitional and output part - vortex interacting.
- the eddy-forming parts are made separate from each other and communicated by tangential nozzles on one side with a central chamber located axially, and on the other hand with an annular chamber located outside vortex-forming parts of vortex tubes. Transitional parts are made conical with vertices facing the vortex-forming part.
- the vortex-interacting parts of the vortex tubes are partially intersected along generatrix with each other and with an acoustic output chamber located axially, which creates an energy concentration of additional resonant excitation in the cavity of the acoustic chamber.
- the proposed technical solution allows you to: - carry out the input of one or two components, coordinated in the direction of rotation, averaging the velocities of the introduced flows without deformation of the hydrodynamic mode of vortex reforming and without negative effects of jet flows on each other;
- the first option when the pressure input central and annular chambers are interconnected by a common space at the entrance, this ensures the entrance of one product component.
- the second option when these chambers are made separate, this ensures the entry of two products and their connection in a vortex flow.
- FIG. 1 conditional image of the device with a single-threaded input of the product
- FIG. 2 is a schematic top view of FIG. 1 with cover removed
- FIG. 3 conditional image of the device with two-threaded input components
- figure 4 - conventionally depicted a scan of the placement of vortex tubes
- FIG. 5 is a top view of a sweep of the placement of vortex tubes
- FIG. 6 is a section A-A of a sweep of the arrangement of the vortex tubes of FIG.
- figure 2 conditionally shows a variant of the device consisting of an inlet pipe 1, a housing 2, which form a pressure product chamber 3, in communication with the annular chamber 4 and the central chamber 5.
- the housing 2 is connected to the vortex block 6, consisting of a vortex chamber 7, lids 13 and the annular bottom 16.
- vortex tubes 8 In the vortex chamber around the circumference are placed vortex tubes 8, each of which consists of an inlet vortex-transforming part 9, a transition cone-shaped part 10 and an outlet vortex-mutually acting part 11 5 partially intersecting along generatrices.
- At the inlet of the vortex-forming parts 9 of the vortex tubes 8 are connected with the annular chamber 4 and with the central chamber 5 by tangential grooves 12.
- a cover 13 On the upper plane of the vortex chamber 7 a cover 13 is fixed, which forms the tangential nozzle inlets. Along the axis of each displacers are placed in the vortex tube 14. At the bottom of the vortex chamber 7 there is an acoustic chamber 15, which is partially intersected along the generatrices with vortex-interacting parts 11 of the vortex tubes 8. An annular bottom 16 is attached to the lower part of the vortex chamber 7, which forms the acoustic chamber 15 as a concentrator. Bottom to the vortex block 6 is attached to the output housing 17 with the outlet pipe.
- the upper part of the input case contains an additional pipe 18, and the input pipe 1 separates the annular chamber 4 and the central camera 5, while the input pipe 1 serves to introduce one component, and an additional pipe 18 to enter another component.
- the device shown, as an option, in FIG. 3. The difference is that different components are fed into the divided annular 4 and central 5 chambers. For example, a volatile slurry is fed into the central chamber 5, and steam is fed into the annular chamber, as a result of which instant cooking at low temperature occurs under the influence of temperature and ultrasonic excitation, accompanied by the instant extraction of starch to produce alcohol.
- the nodes and parts of the described device can be manufactured on conventional equipment, which corresponds to the industrial applicability of the invention.
- the application of the method of heat and mass energy exchange of the device for its implementation allows you to concentrate the power of acoustic exposure to the product in a limited space, to increase the volume and density of cavitation space.
Abstract
The invention relates to acoustic (for example ultrasound) methods for carrying out the heat-mass-and-energy exchange in liquid, gaseous and gas-liquid mixtures, suspensions and dispersions. The inventive heat-mass-and-energy exchange method is carried out by means of the inventive device and consists in carrying out the acoustic resonance excitation of vortex product flows with the aid of intercommunicating vortex tubes. The vortex tubes oriented to the direction of a product flow are located along a circle, the input parts thereof are separated and the output parts thereof are connected to each other and to an acoustic chamber. The excitedstreams, which are combined in said acoustic chamber, concentrate acoustic excitation energy in a center and remove the thus noise-treated products for subsequent use.
Description
Способ тепломассоэнергообмена и устройство для его осуществления Method of heat and mass energy exchange and device for its implementation
(i) Область использования(i) Area of use
Изобретение относится к акустическим (например, ультразвуковым) способам тепломассоэнергообмена жидких, газовых, газожидкостных смесей, взвесей и дисперсий в механо-физико- химических процессах превращения, кроме этого, таким способом воздействуют на воду с целью нагрева её как теплоносителя.The invention relates to acoustic (eg, ultrasonic) methods of heat and mass energy exchange of liquid, gas, gas-liquid mixtures, suspensions and dispersions in mechano-physico-chemical conversion processes, in addition, in this way they act on water to heat it as a coolant.
(ii) Предшествующий уровень техники(ii) Prior Art
Известны способы тепломассоэнергообмена при акустическом возбуждении проходных потоков продуктов путем передачи жидкости колебательной энергии с помощью источника механических колебаний, взаимодействующего с жидкостью. Используется этот способ в гидродинамических ультразвуковых излучателях с пластинчатыми и стержневыми резонансными колебательными устройствами, в вихревых и роторно-пульсационных аппаратах. Другим способом тепломассоэнергообмена при акустическом возбуждении может быть взаимодействие струйных потоков между собой путем передачи кинетической энергии одного потока другому. Этот способ используется в струйно-вихревых аппаратах (инжекторах, вихревых трубах), в которых происходит преобразование потенциальной энергии в кинетическую с последующим тепломассоэнергообменом взаимодействующих сред. В результате такого взаимодействия возникает
резонанс и кавитационный эффект в результате чего рвутся связи между молекулами и атомами, при восстановлении которых выделяется энергия в виде тепла. На этой основе работают теплогенераторы. Известен способ резонансного возбуждения жидкости и устройство для нагревания жидкости [патент РФ 2232630, 7B01 J19/10, опубликован 20.07.04], который основан на обработке жидкости источником механических колебаний на частоте из ряда основных частот, подчиняющихся определенной эмпирической зависимости. Способ нагревания жидкости основан на акустической обработке жидкости и включает её подачу в полость вращающегося рабочего колеса и выпуск из полости через ряд выходных отверстий в периферийной кольцевой стенке рабочего колеса в кольцевую камеру, а затем, в сборную камеру при соблюдении определенных соотношений между частотой вращения рабочего колеса, радиуса периферийной стенки и резонансной частоты. К недостаткам этого способа следует отнести сложность технической реализации этого способа, избирательность возбуждения, многофакторная зависимость резонансного возбуждения от геометрических, частотных параметров и ограниченная возможность использования этого способа для проведения других тепломассоэнергообменных процессов.Known methods of heat and mass energy during the acoustic excitation of the flow of products through the transmission of liquid vibrational energy using a source of mechanical vibrations interacting with the liquid. This method is used in hydrodynamic ultrasonic emitters with plate and rod resonant oscillating devices, in vortex and rotary-pulsating devices. Another method of heat and mass energy exchange during acoustic excitation can be the interaction of jet streams with each other by transferring the kinetic energy of one stream to another. This method is used in jet-vortex devices (injectors, vortex tubes) in which the potential energy is converted into kinetic energy, followed by heat and mass transfer of interacting media. As a result of this interaction arises resonance and cavitation effect, as a result of which bonds between molecules and atoms are broken, during the restoration of which energy is released in the form of heat. Heat generators work on this basis. A known method of resonant excitation of a liquid and a device for heating the liquid [RF patent 2232630, 7B01 J19 / 10, published July 20, 04], which is based on the processing of a liquid by a source of mechanical vibrations at a frequency from a number of fundamental frequencies obeying a certain empirical dependence. The method of heating the liquid is based on the acoustic treatment of the liquid and includes feeding it into the cavity of the rotating impeller and discharging from the cavity through a series of outlet openings in the peripheral annular wall of the impeller into the annular chamber, and then into the collection chamber subject to certain ratios between the rotational speed of the impeller , the radius of the peripheral wall and the resonant frequency. The disadvantages of this method include the complexity of the technical implementation of this method, the selectivity of the excitation, the multi-factor dependence of the resonant excitation on the geometric, frequency parameters and the limited possibility of using this method for other heat and mass transfer processes.
Наиболее близким по технической сущности является способ тепломассоэнергообменаи устройство для его осуществления [патент РФ 2268772, 7B01J19/10 7B01F11/02, опубликован 27.01.2006], при котором возбуждение осуществляется с помощью сообщенных между собой вихревых труб, путем частичного соприкосновения встречно направленных поверхностно-наружных слоев двух и более вихревых потоков на глубину, обеспечивающую их акустическое возбуждение за счет деформационного взаимодействия, происходящего в зоне
пересечения вихревых труб. Устройство для осуществления этого способа выполнено в виде двух и более вихревых труб, сообщенных между собой с помощью частичного пересечения их по образующим. Однако этот способ и устройство имеют ряд недостатков. Во- первых, противоструйное взаимодействие на входе снижает эффективность процесса вихреформирования и уменьшает энергию вихревзаимодействия. Во-вторых, размещение пересекающихся вихревых труб вокруг центральной вихревой трубы не обеспечивает одинаковых условий сдвигового взаимодействия вихрей. В случае двухфазового ввода компонентов типа жидкость-газ подобное решение не обеспечивает стабильность процесса из-за неустановившегося режима струйного взаимодействия. Это приводит к деформации вихревых потоков, сопровож-дающихся низкочастотной вибрацией и гидроударами. Кроме этого, в выходной акустической камере, объединяющей вихревые трубы на выходе, происходит неэффективное разрушение потоков, с точки зрения резонансного режима акустического воздействия на продукт.The closest in technical essence is the method of heat and mass energy exchange and a device for its implementation [RF patent 2268772, 7B01J19 / 10 7B01F11 / 02, published January 27, 2006], in which the excitation is carried out using interconnected vortex tubes, by partially touching counter-directed surface-external layers of two or more vortex flows to a depth ensuring their acoustic excitation due to deformation interaction occurring in the zone intersection of vortex tubes. A device for implementing this method is made in the form of two or more vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generatrixes. However, this method and device have several disadvantages. Firstly, the anti-jet interaction at the input reduces the efficiency of the vortex reforming process and reduces the vortex interaction energy. Secondly, the placement of intersecting vortex tubes around a central vortex tube does not provide the same conditions for shear interaction of vortices. In the case of two-phase input of components of the liquid-gas type, such a solution does not ensure the stability of the process due to the transient mode of jet interaction. This leads to deformation of the vortex flows, accompanied by low-frequency vibration and water hammer. In addition, in the output acoustic chamber, combining the vortex tubes at the outlet, there is an ineffective destruction of flows, from the point of view of the resonant regime of acoustic exposure to the product.
(iii) Раскрытие изобретения(iii) Disclosure of the invention
Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение, является усовершенствование способа и устройства тепломассоэнергообмена по патенту РФ 2268772, а именно: - создание условий для эффективного вихреформирования, как однокомпонентного жидкотекучего продукта, так и двух и более компонентных продуктов типа жидкостьжидкость, жидкость-газ;The technical result, which the invention is directed to, is the improvement of the method and device for heat and mass and energy exchange according to the patent of the Russian Federation 2268772, namely: - creation of conditions for effective vortex reforming, as a single-component fluid product, and two or more component products such as liquid-liquid, liquid-gas;
- увеличение мощности акустического вихревзаимодействия;- increase the power of acoustic vortex interaction;
- концентрация энергии вихревого разрушения в выходной
акустической камере для обеспечения дополнительного резонансного возбуждения.- concentration of vortex fracture energy in the output acoustic chamber to provide additional resonant excitation.
Технический результат достигается путем частичного соприкосновения встречно направленных поверхностно наружных слоев двух и более вихревых потоков на глубину, обеспечивающую возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, происходящего в зоне пересечения сообщенных между собой вихревых труб, расположенных по окружности по направлению продуктового потока и имеющих раздельные непересекающиеся входные части. При этом формируют раздельные непересекающиеся вихревые потоки по направлению продуктового потока, возбуждают их в кольцевом пространстве с помощью частичного пересечения вихревзаимодействующих частей вихревых труб и концентрируют энергию акустического возбуждения в выходной акустической камере, путем частичного пересечения её по образующим с вихревзаимо действующими частями вихревых труб. Обработанный звуком продуктовый поток выводят на использование.The technical result is achieved by partial contact of the counter-directed surface-outer layers of two or more vortex flows to a depth that provides excitation due to the deformation-shear interaction occurring in the intersection zone of the interconnected vortex tubes located around the circumference in the direction of the product stream and having separate non-intersecting input parts. In this case, separate non-intersecting vortex flows are formed in the direction of the product flow, excite them in the annular space by partially intersecting the vortex interacting parts of the vortex tubes and concentrate the acoustic excitation energy in the output acoustic chamber by partially intersecting it along the vortex tube parts forming with the vortex interacting. The processed food stream is put to use.
Для осуществления настоящего способа предлагается устройство, содержащее напорную продуктовую камеру, вихревые трубы, сообщенные между собой с помощью частичного пересечения их по образующим и объединенные на выходе акустической камерой, вихревые трубы направлены по ходу течения продукта, расположены по окружности и состоят по форме из трех частей. Первая часть - входная, вихреформирующая; средняя часть - переходная и выходная часть - вихревзаимодействующая. Вихреформирующие части выполнены раздельными между собой и сообщены тангенциальными соплами с одной стороны с центральной камерой, расположенной по осевой, а с другой стороны- с кольцевой камерой, расположенной снаружи
вихреформирующих частей вихревых труб. Переходные части выполнены коническими с вершинами, обращенными к вихреформирующей части. Вихревзаимодействующие части вихревых труб частично пересечены по образующим друг с другом и с акустической выходной камерой, расположенной по осевой, что создает концентрацию энергии дополнительного резонансного возбуждения в полости акустической камеры.To implement the present method, there is provided a device comprising a pressure product chamber, vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generatrix and united at the outlet by an acoustic chamber, vortex tubes directed along the course of the product flow, located around the circumference and consist of three parts . The first part is the input, vortex-forming; middle part - transitional and output part - vortex interacting. The eddy-forming parts are made separate from each other and communicated by tangential nozzles on one side with a central chamber located axially, and on the other hand with an annular chamber located outside vortex-forming parts of vortex tubes. Transitional parts are made conical with vertices facing the vortex-forming part. The vortex-interacting parts of the vortex tubes are partially intersected along generatrix with each other and with an acoustic output chamber located axially, which creates an energy concentration of additional resonant excitation in the cavity of the acoustic chamber.
Предлагаемое техническое решение позволяет: - осуществить согласованный по направлению вращения ввод одного или двух компонентов, усреднение скоростей вводимых потоков без деформации гидродинамическогорежимавихреформирования и без отрицательного воздействия струйных потоков друг на друга;The proposed technical solution allows you to: - carry out the input of one or two components, coordinated in the direction of rotation, averaging the velocities of the introduced flows without deformation of the hydrodynamic mode of vortex reforming and without negative effects of jet flows on each other;
- осуществить одинаковый гидродинамический режим начального взаимо- действия вихрей в кольцевом пространстве частичного пересечения вихревзаимодействующих частей вихревых труб;- implement the same hydrodynamic regime of the initial interaction of the vortices in the annular space of the partial intersection of the vortex interacting parts of the vortex tubes;
- произвести эффективное разрушение вихрей в выходной акустической камере путем дополнительного резонансного возбуждения, за счет того, что выходная акустическая камера сообщена частичными пересечениями по образующим с вихревзаимодействующими частями вихревых труб.- to effectively destroy the vortices in the output acoustic chamber by means of additional resonant excitation, due to the fact that the output acoustic chamber is communicated by partial intersections along the generatrices with the vortex-interacting parts of the vortex tubes.
Возможны два вариантом устройства. Первый вариант, когда напорные входные центральная и кольцевая камеры сообщены между собой общим пространством на входе - это обеспечивает вход одного продуктового компонента. Второй вариант, когда эти камеры выполнены раздельными- это обеспечивает вход двух продуктов и их соединение в вихревом потоке.There are two options for the device. The first option, when the pressure input central and annular chambers are interconnected by a common space at the entrance, this ensures the entrance of one product component. The second option, when these chambers are made separate, this ensures the entry of two products and their connection in a vortex flow.
Эти и другие особенности настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего описания примеров его осуществления со ссылками
на прилагаемые чертежи.These and other features of the present invention will be clear from the following description of examples of its implementation with reference to the attached drawings.
(iv) Примеры реализации изобретения(iv) Examples of implementation of the invention
Краткое описание чертежей, на которых представлено: фиг. 1 -условное изображение устройства с однопоточным вводом продукта; фиг. 2 - условно изображен вид сверху по фиг. 1 со снятой крышкой; фиг. 3 - условное изображение устройства с двухпоточным вводом компонентов; фиг.4 — условно изображена развертка размещения вихревых труб; фиг. 5 - вид сверху развертки размещения вихревых труб; фиг. 6 - сечение A-A развертки размещения вихревых труб по фиг.Brief description of the drawings, in which: FIG. 1 -conditional image of the device with a single-threaded input of the product; FIG. 2 is a schematic top view of FIG. 1 with cover removed; FIG. 3 - conditional image of the device with two-threaded input components; figure 4 - conventionally depicted a scan of the placement of vortex tubes; FIG. 5 is a top view of a sweep of the placement of vortex tubes; FIG. 6 is a section A-A of a sweep of the arrangement of the vortex tubes of FIG.
4.four.
На чертежах фиг. 1 , фиг.2 условно изображен вариант устройства, состоящего из входного патрубка 1, корпуса 2, которые образуют напорную продуктовую камеру 3 , сообщенную с кольцевой камерой 4 и центральной камерой 5. Корпус 2 соединен с вихревым блоком 6, состоящим из вихревой камеры 7, крышки 13 и кольцевого дна 16. В вихревой камере по окружности размещены вихревые трубы 8, каждая из которых состоит из входной вихреформирующей части 9, переходной конусообразной части 10 и выходной вихревзаимо действующей части 115 частично пересекающиеся по образующим между собой. На входе вихреформирующие части 9 вихревых труб 8 сообщены с кольцевой камерой 4 и с центральной камерой 5 тангенциальными пазами 12. На верхней плоскости вихревой камеры 7 закреплена крышка 13, оформляющая тангенциальные сопловые вводы. По оси каждой
вихревой трубы размещены вытеснители 14. В нижней части вихревая камера 7 содержит акустическую камеру 15, которая частично пересечена по образующим с вихревзаимодействующими частями 11 вихревых труб 8. К нижней части вихревой камеры 7 крепится кольцевое дно 16, которое оформляет акустическую камеру 15, как концентратор. Снизу к вихревому блоку 6 крепится выходной корпус 17 с выходным патрубком.In the drawings of FIG. 1, figure 2 conditionally shows a variant of the device consisting of an inlet pipe 1, a housing 2, which form a pressure product chamber 3, in communication with the annular chamber 4 and the central chamber 5. The housing 2 is connected to the vortex block 6, consisting of a vortex chamber 7, lids 13 and the annular bottom 16. In the vortex chamber around the circumference are placed vortex tubes 8, each of which consists of an inlet vortex-transforming part 9, a transition cone-shaped part 10 and an outlet vortex-mutually acting part 11 5 partially intersecting along generatrices. At the inlet of the vortex-forming parts 9 of the vortex tubes 8 are connected with the annular chamber 4 and with the central chamber 5 by tangential grooves 12. On the upper plane of the vortex chamber 7 a cover 13 is fixed, which forms the tangential nozzle inlets. Along the axis of each displacers are placed in the vortex tube 14. At the bottom of the vortex chamber 7 there is an acoustic chamber 15, which is partially intersected along the generatrices with vortex-interacting parts 11 of the vortex tubes 8. An annular bottom 16 is attached to the lower part of the vortex chamber 7, which forms the acoustic chamber 15 as a concentrator. Bottom to the vortex block 6 is attached to the output housing 17 with the outlet pipe.
При варианте двухпоточного ввода компонентов (фиг. 3) верхняя часть входного корпуса содержит дополнительный патрубок 18, а входной патрубок 1 разделяет кольцевую камеру 4 и центральную камеру 5, при этом входной патрубок 1 служит для ввода одного компонента, а дополнительный патрубок 18 для ввода другого компонента.In the case of a dual-stream input of components (Fig. 3), the upper part of the input case contains an additional pipe 18, and the input pipe 1 separates the annular chamber 4 and the central camera 5, while the input pipe 1 serves to introduce one component, and an additional pipe 18 to enter another component.
Для описания работы устройства, в качестве примера, рассмотрим вариант исполнения, представленный на фигурах 1, 2, 4, 5, 6. Продукт под давлением подается через входной патрубок 1 в напорную камеру 3 , которая распределяет его в кольцевую камеру 4 и центральную камеру 5. По тангенциальным сопловым пазам 12 продукт входит с двух сторон в вихреформирующие части 9 вихревых труб 8, которые обеспечивают вращение вихревых потоков. В этой части вихревых труб 8 происходит выравнивание скоростей потоков после струйных истечений, формирование стабильных и равнозначных по гидродинамическим режимам раздельных вихрей. Раздельные вихри в своем дальнейшем передвижении по спиралеобразной траектории через переходные конусообразные части 10 вихревых труб 8 переходят в вихревзаимо действующие части 11, сообщенные друг с другом с помощью частичных пересечений по образующим в последовательном порядке по окружности, образуя кольцевое пространство вихревзаимодействия. В результате этого происходит акустическое
возбуждение продукта -ультразвуковая кавитация, что ведет, в итоге, к деструкции агрегатного состояния продукта и активизации химических связей. На выходе из вихревзаимодействующих частей 11 вихревых труб 8, в результате их частичного пересечения по образующим с полостью акустической камеры 15, происходит дополнительное возбуждение при разрушении вихрей в полости акустической камеры 15, т. е. происходит концентрация энергии в ограниченном пространстве. Это обстоятельство увеличивает эффективность тепломассо-энергообмена, ускоряет процессы физико-химических превращений. Обработанный продукт выводят на использование через выходной патрубок выходного корпуса 17.To describe the operation of the device, as an example, we consider the embodiment shown in figures 1, 2, 4, 5, 6. The product under pressure is supplied through the inlet pipe 1 to the pressure chamber 3, which distributes it to the annular chamber 4 and the central chamber 5 According to the tangential nozzle grooves 12, the product enters from two sides into the vortex-forming parts 9 of the vortex tubes 8, which ensure the rotation of the vortex flows. In this part of the vortex tubes 8, the flow velocities are aligned after jet outflows, and separate vortices are stable and equivalent in hydrodynamic regimes. Separate vortices in their further movement along a spiral-shaped trajectory through transitional cone-shaped parts 10 of vortex tubes 8 pass into vortex-interacting parts 11, communicated with each other by partial intersections along generators in a sequential order around the circle, forming an annular vortex-interaction space. The result is an acoustic product excitation is ultrasonic cavitation, which leads, as a result, to the destruction of the state of aggregation of the product and activation of chemical bonds. At the exit from the vortex-interacting parts 11 of the vortex tubes 8, as a result of their partial intersection along the generators with the cavity of the acoustic chamber 15, additional excitation occurs when the vortices are destroyed in the cavity of the acoustic chamber 15, i.e., energy is concentrated in a limited space. This circumstance increases the efficiency of heat and mass-energy exchange, accelerates the processes of physical and chemical transformations. The processed product is brought to use through the outlet pipe of the outlet housing 17.
Аналогичным образом работает устройство, представленное, как вариант, на фиг. 3. Отличием является то, что в разделенные кольцевую 4 и центральную 5 камеры подают разные компоненты. Например, в центральную камеру 5 подают водомучную суспензию, а в кольцевую - пар, в результате чего под воздействием температуры и ультразвукового возбуждения происходит мгновенная варка при низкой температуре, сопровождающаяся мгновенным извлечением крахмала для производства спирта.In a similar manner, the device shown, as an option, in FIG. 3. The difference is that different components are fed into the divided annular 4 and central 5 chambers. For example, a volatile slurry is fed into the central chamber 5, and steam is fed into the annular chamber, as a result of which instant cooking at low temperature occurs under the influence of temperature and ultrasonic excitation, accompanied by the instant extraction of starch to produce alcohol.
Узлы и детали описанного устройства могут быть изготовлены на обычном оборудовании, что соответствует промышленной применимости изобретения.The nodes and parts of the described device can be manufactured on conventional equipment, which corresponds to the industrial applicability of the invention.
Таким образом, применение способа тепломассоэнергообменаи устройства для его осуществления позволяет сконцентрировать мощность акустического воздействия на продукт в ограниченном пространстве, увеличить объем и плотность кавитационного пространства.
Thus, the application of the method of heat and mass energy exchange of the device for its implementation allows you to concentrate the power of acoustic exposure to the product in a limited space, to increase the volume and density of cavitation space.
Claims
1. Способ тепломассоэнергообмена путем частичного соприкосновения встречно направленных поверхностно наружных слоев двух и более вихревых продуктовых потоков на глубину, обеспечивающую возбуждение за счет деформационно-сдвигового взаимодействия, происходящего в зоне пересечения сообщенных между собой вихревых труб, отличающийся тем, что с помощью вихревых труб, расположенных по окружности по направлению продуктового потока и имеющих раздельные входные части, формируют раздельные непересекающиеся вихревые потоки по направлению продуктового потока, затем возбуждают их в кольцевом пространстве с помощью частичного пересечения вихревзаимодействующих частей вихревых труб и концентрируют энергию акустического возбуждения в выходной акустической камере путем частичного пересечения с акустической камерой по образующим вихревзаимодействующих частей вихревых труб.1. The method of heat and mass energy exchange by partially touching the counter-directed surface-outer layers of two or more vortex product flows to a depth that provides excitation due to the deformation-shear interaction occurring in the intersection zone of the interconnected vortex tubes, characterized in that by means of vortex tubes located around the circumference in the direction of the product stream and having separate inlet parts, form separate disjoint eddy flows in the direction of duktovogo stream then excite them into the annulus via partial intersection vihrevzaimodeystvuyuschih parts vortex tubes and concentrated acoustic excitation energy in the output acoustic chamber by a partial intersection with the acoustic chamber for forming vihrevzaimodeystvuyuschih parts of vortex tubes.
2. Устройство тепломассоэнергообмена, содержащее напорную продуктовую камеру, вихревые трубы, сообщенные между собой с помощью частичного пересечения их по образующим и объединенные на выходе акустической камерой, отличающееся тем, что вихревые трубы, направленные по ходу течения продукта, расположены по окружности и каждая состоит из входной вихреформирующей части, переходной части и выходной вихревзаимодей-ствующей части, при этом вихреформирующие части вихревых труб выполнены раздельными между собой и сообщены тангенциальными пазами с центральной камерой, расположенной по осевой и с кольцевой камерой, расположенной снаружи вихреформирующих частей вихревых труб, переходные части вихревых труб выполнены коническими с вершинами, обращенными к вихреформирующим частям, а вихревзаимодействующие части вихревых труб частично пересечены по образующим друг с другом и с акустической выходной камерой, расположенной по осевой.2. Heat and mass energy exchange device containing a pressure product chamber, vortex tubes communicated with each other by partially intersecting them along generators and connected at the output by an acoustic chamber, characterized in that the vortex tubes directed along the product flow are arranged in a circle and each consists of the input vortex-forming part, the transitional part and the output vortex-interacting part, while the vortex-forming parts of the vortex tubes are made separate from each other and tangential grooves are communicated with a central chamber located along the axial and with an annular chamber located outside the vortex-forming parts of the vortex tubes, the transition parts of the vortex tubes are conical with vertices, facing the vortex-forming parts, and the vortex-interacting parts of the vortex tubes are partially intersected in generatrix with each other and with an acoustic output chamber located axially.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что напорная продуктовая камера выполнена общей или раздельной. 3. The device according to p. 2, characterized in that the pressure product chamber is made common or separate.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006137636 | 2006-10-25 | ||
RU2006137636/15A RU2310503C1 (en) | 2006-10-25 | 2006-10-25 | Method of the heat-energy-mass exchange and the device for the method realization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2008051115A1 true WO2008051115A1 (en) | 2008-05-02 |
Family
ID=38959330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2007/000584 WO2008051115A1 (en) | 2006-10-25 | 2007-10-23 | Heat-mass-and-energy exchange method and a device for carrying out said method |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310503C1 (en) |
WO (1) | WO2008051115A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462301C1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-27 | Овченкова Оксана Анатольевна | Device for heat-mass-power exchange |
RU2543182C2 (en) * | 2013-06-04 | 2015-02-27 | Сергей Николаевич Тумаков | Heat-mass-energy exchange method and device for its implementation |
RU2658057C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-06-19 | Эль-Гадбан Илья Шакиб | Heat and mass energy exchange device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0675322A2 (en) * | 1994-04-02 | 1995-10-04 | ABB Management AG | Premix burner |
WO2000042303A1 (en) * | 1999-01-13 | 2000-07-20 | Siemens Automotive Corporation | Air assist fuel injector with fuel swirl feature |
RU2268772C1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Вектор" | Method of the heat-mass-power exchange and a device for its realization |
-
2006
- 2006-10-25 RU RU2006137636/15A patent/RU2310503C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-10-23 WO PCT/RU2007/000584 patent/WO2008051115A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0675322A2 (en) * | 1994-04-02 | 1995-10-04 | ABB Management AG | Premix burner |
WO2000042303A1 (en) * | 1999-01-13 | 2000-07-20 | Siemens Automotive Corporation | Air assist fuel injector with fuel swirl feature |
RU2268772C1 (en) * | 2004-12-21 | 2006-01-27 | Закрытое Акционерное Общество "Вектор" | Method of the heat-mass-power exchange and a device for its realization |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2310503C1 (en) | 2007-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006068537A1 (en) | Method for heat-mass-energy exchange and device for carrying out said method | |
JP5115929B2 (en) | Liquid material processing equipment | |
RU2325959C2 (en) | Hydrodynamic generator of ultrasonic acoustic vibrations and method of its generating | |
RU2310503C1 (en) | Method of the heat-energy-mass exchange and the device for the method realization | |
RU2091151C1 (en) | Ultrasonic device for preparation of emulsions | |
RU1773469C (en) | Rotary apparatus | |
RU2344356C1 (en) | Method of heat-mass-power exchange and device for this effect | |
RU2304261C1 (en) | Method and device for heat and mass exchange | |
RU2350856C1 (en) | Heat and mass and energy exchange method and device for realisation thereof | |
RU134076U1 (en) | DEVICE FOR HEAT AND MASS AND ENERGY EXCHANGE | |
RU2462301C1 (en) | Device for heat-mass-power exchange | |
RU2331465C1 (en) | Device for heat, mass and energy exchange | |
RU2363528C1 (en) | Ultrasonic device for treatment of liquid mediums | |
RU2618078C1 (en) | Hydrodynamic mixer | |
RU85838U1 (en) | EJECTOR WITH GAS-JET ULTRASONIC GENERATORS | |
RU54662U1 (en) | HYDRODYNAMIC REACTOR | |
RU2335705C2 (en) | Method of operating steam boilers and hydrodynamic generator to this effect | |
RU2787081C1 (en) | Vortex heat generator | |
RU2543182C2 (en) | Heat-mass-energy exchange method and device for its implementation | |
US10233097B2 (en) | Liquid treatment apparatus with ring vortex processor and method of using same | |
RU2248847C1 (en) | Apparatus for disintegrating hard materials and producing finely divided systems and emulsions | |
RU2370707C2 (en) | Hydrodynamic reactor | |
RU2434674C1 (en) | Device for physicochemical treatment of fluids | |
RU2165292C1 (en) | Rotor apparatus | |
RU2172107C1 (en) | Liquid product pasteurizing and homogenizing method and apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 07852029 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 07852029 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |