Кавитационный реактор

 

КАВИТАЦИОННЫН РЕАКТОР, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, о тличающийся тем, что, с целью интенсификации псремешивания и повышения качества смеси, он снабжен цилиндрической мембраной, размещенной коаксиально между ка1зитатором и корпусом и образующей с последним кольцевую герметичную камеру , и пневмоисточником, соединенным с камерой посредством трубопровода с золотниковым устройством. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

782 А (19) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО (21) 3568949/23-26 (22) 28.03.83 (46) 30,04.84. Вюл. N" 16 (71 (.72) И. М. Федоткин и О. В. К озюк

1) Киевский ордена Ленина политехнический институт им 50-летия Великой Октяб ьс р кой социалистической революции (53) 66.063(088.8) (56) 1. Авт

) . Авторское свидетельство СССР (-,467158, кл. Р 21 В 1/36 t973.

2. Авто с

У

Авторское свидетельство СССР

1! 781240, кл; D 21 В 1/36, 1978. (54)(57) КАВИТАЦИОН1!ЫЙ РЕАКТОР, содержащий цилиндрически" и корпус с

ЗЖ В О1 J 19/00 D 21 В 1/36;

В 01 F 3/08; В 01 .Х 14/00 патрубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коакс аксиально стержень с закрепленным на его свободном кон е ц кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, о тл и чающий с я тем, что, с целью инте нсификации перемешивания и повышения качества сме меси, он снабжен цилиндрической мембраной, размещенной коаксиально межд жду кавитатором и корпусом и образующей с последним ко .д кольцевую герметичную камеру, и пневмоисточником сое и, соединенным с з с камерой посредством трубопрово олотниковым устройством. да

1 1088

Изобретение относится к устройствам для обработки жидких систем (растворов, эмульсий, суспензий и т.д.) в гидродннамическом кавитационном поле с целью интенсификации технологических процессов и повышения качества продукции в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и строительной промышленности.

Известен гидродинамический кави-. тационный реактор для размола волокнистой массы, состоящий нз проточной камеры с установленными в ней кавитаторами, выполненными в виде усеченных конусов 1 1 ).

Недостаток укаэанного устройства заключается в невысокой интенсивности перемешивання.

Наиболее близким к предлагаемому . является кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем соосно на стержне кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, патрубки подачи и отвода смеси (2 g.

Недостаток известного устройства состоит в невысокой интенсивности перемешивания, так как оно работает в одном заданном режиме, определенном заданной стационарной скоростью

30 течения смеси и геометрией протокой камеры корпуса и кавитатора. В результате этого качество смеси получается недостаточно высокии.

Цель изобретения — интенсификация перемешивания и повышение ка,чества смеси.

Поставленная цель достигается тем, что кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода смеси и ус40 тановленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитаторои, выполненным в виде усеченного конуса, снабжен цилиндрической мембраной, размещенной ко45 аксиально между кавитатором и корпусом и образующей с последним кольцевую герметичную камеру, и пневмоисточником, соединенным с камерон посредством трубопровода с золотниковым устройством.

На чертеже изображен предлагаемый кавитационный реактор, общий вид.

Кавитационный реактор состоит из .цилиндрического корпуса 1, патруб- ков подачи 2 и отвода 3 смеси. Внутри корпуса 1 соосно расположен на стержне 4 кавитатор 5, выполненный

782 2 в виде усеченного конуса, а также цилиндрическая упругая мембрана 6, установленная в корпусе 1 соосно с образованием кольцевой герметичной камеры 7, Полость камеры 7 соединена трубопроводом 8 через золотниковое устройство 9, имеющее привод, напри. мер электродвигатель 10, с пневматическим источником.

Кавитационный реактор работает следующим образом.

Поток обрабатываемой смеси под давлением с большой скоростью через входной патрубок 2 поступает в корпус 1, обтекая кавитатор 5, укрепленный на стержне 4. За кавитатором

5 образуется кавитационная каверна, при смыкании которой возникают поля микропузырьков. Схлопываясь, микропузырьки образуют кумулятивные микроструи со скоростями 250-300 м/с и ударными местными давлениями до

1 I/Ha, которые оказывают диспергирующее, перемешивающее, активизирующее воздействие на обрабатываемую смесь.

Сжатый воздух и вакуум подводятся от пневматического источника к золотниковому устройству 9. При вращении электродвигателем 10 золотникового устройства 9 сжатый воздух и вакуум подаются поочередно по трубопроводу

8 в полость камеры 7. При поступлении в камеру 7 сжатого воздуха упругая мембрана 6, деформируясь, сужает проточную часть корпуса, в которой размещен кавитатор 5. В результате этого скорость обтекания кавитатора

5 потоком обрабатываемой смеси возрастает, что приводит в свою очередь к развитию кавитационных явлений, увеличивается кавитационная каверна, возрастает количество активных микропузырьков. Расширение активной кавитационной зоны продолжается до того момента, когда упругая мембрана б достигнет кавитатора 5 и произойдет перекрытие проточной части корпуса реактора. При этом подача обрабатываемой смеси в кавитационную зону прекращается и происходит полное схлопывание всей кавитационной

Ъ каверны, сопровождаемое гидроударом в торцовую часть кавитатора 5 потока, заполняющего полость каверны.

В результате гидроудара в обрабатываемой среде возникают ударные волны, создающие значительные градиенты напряжений, что приводит к увеличению гомогенизации смеси, интенз 1088 сификации процесса перемешивания, к повышению качества смеси. Подача вакуума в полость камеры 7 возвращает упругую мембрану 6 в исходное положение ° В течение этого цикла проис5 ходит возобновление подачи обрабатываемой смеси и образование кавитационной каверны, которая при расширении проточной части корпуса 1 реактора уменьшается в размерах и в кон о це цикла достигает своего первоначального размера. Обработанная смесь выводится из реактора через патрубок 3 отвода смеси.

Работа кавитационного реактора в пульсирующем режиме развитой кавитации с налбжением на смесь гидроударных волн интенсифицирует процесс перемешивания, позволяет повысить качество смеси, увеличивая степень диспергирования и гомогенизацни.

Применение предлагаемого кавита.ционного реактора в качестве эмульгатора позволит за счет высокой интенсиьности кавитационно-гидроударных явлений эмульгировать почти до

90Х всех частиц до размеров порядка

О,1 мкм, т.е. получать коллоидный раствор. Он может найти применение в строительной промышленности в качестве активизатора цементного молока. Высокое качество получаемой смеси, дополнительное диспергирование цементных зерен и слипшихся комков способствует более полной гидратации

782 4 цемента, равномерному распределению воды вокруг зерен цемента, увеЛичению числа коллоидных частиц в единице объема и, в конечном счете, приводит к повьш ению прочности бетона на активизированном цементе на 50-55Х.

В качестве базового объекта для сравнения выбран акустический активизатор цемента непрерывного действия АЦ-3.

При равных с АЦ-3 энергозатратах на активизацию цементного молока производительность кавитационного реактора на 60-70Х выше,.а металлоемкость на 40-50% ниже. Прочность бетона, приготовленного на активизированном в кавитационном реакторе цементном молоке, повышается на

50-55Х, что на 10-15Х выше по сравнению с бетоном, прошедшим активизацию в АЦ-3. Это позволит сократить расход цемента на 5Х, не ухудшая технических показателей бетона.

Предлагаемый кавитационный реактор более прост по конструкции и менее подвержен абразивному износу, чем активизатор АЦ-3. В таком реакторе отсутствует унос мелких частиц цемента отработанным воздухом, что характерно для работы АЦ-3. Экономический эффект от использования изобретения в промьшшенности строительных материалов для приготовления цементного молока и на его основе бетонов составит 1,6 руб./мз готового продукта.

Заказ 2758/6 Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Э. Скачкова

РедактоР А. Мотыль ТехРед С.Мигунова - КоРРектоР А. Зимокосов