Способ создания ультразвуковых колебаний в потоке жидкости

 

Использование: в генераторах ультразвуковых колебаний. Сущность: закрученный и ускоренный до сверхзвуковой скорости поток пара подают в пленку жидкости, температура которой ниже температуры конденсации пара. Пленочный режим течения жидкости обеспечивают воздействием на нее поля центробежных сил. Поток пара вводят в жидкость в направлении к оси вращения. Предпочтителен пульсирующий режим подачи пара. Изобретение обеспечивает увеличение энергоемкости генерируемых колебаний. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к акустике и может быть использовано в гидродинамических генераторах.

Известен способ создания ультразвуковых колебаний в потоке жидкости, по которому в жидкость подают поток пара (авт. св. СССР N 1708436, кл. B 06 B 1/20, 1992).

Недостатком этого способа является низкая энергоемкость генерируемых колебаний.

Задачей изобретения является повышение энергоемкости генерируемых ультразвуковых колебаний.

Задача решается тем, что в способе создания ультразвуковых колебаний в потоке жидкости, по которому в жидкость подают поток пара, согласно изобретению на поток жидкости воздействуют полем центробежных сил, обеспечивая пленочный режим течения, а поток пара закручивают, ускоряют до сверхзвуковой скорости и вводят, предпочтительно при пульсирующем режиме подачи, в жидкость в направлении к оси вращения, при этом используют жидкость с температурой ниже температуры конденсации пара.

Это позволяет увеличить энергоемкость генерируемых ультразвуковых колебаний за счет повышения КПД использования энергии пара.

Способ реализуется следующим образом.

Поток жидкости с температурой ниже температуры конденсации пара подают в поле центробежных сил, создаваемое, например, введением потока тангенциально с высокой линейной скоростью в приемную емкость, имеющую форму тела вращения, или вращением приемной емкости. В поле центробежных сил жидкость распределяется по стенке приемной емкости в виде пленки, текущей по спирали. Одновременно в пленку жидкости по направлению к оси вращения подают, предпочтительно в пульсирующем режиме, предварительно закрученный и разогнанный до сверхзвуковой скорости поток пара. На выходе из подающих каналов происходит турбулентный срыв потока пара, особенно интенсивный при пульсирующем режиме его подачи, сопровождаемый образованием и схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. Закрученный сверхзвуковой поток пара имеет бочкообразную форму и создает скачки уплотнения в жидкости с ультразвуковой частотой до дробления на отдельные пузырьки, всплывающие в пленке жидкости под действием сил инерции и архимедовой силы выталкивания и при противодействии сил трения и поля центробежных сил. В таких условиях происходит турбулизация пленки жидкости и образование спутных потоков, а в пузырьках пара возникают тороидальные потоки и пульсации объема, приводящие к ускоренному обновлению поверхности контакта фаз и уменьшению толщины пограничного ламинарного слоя, когда при характерных для данного способа числах Рейнольдса, равных 100-1000, осредненные по времени числа Нуссельта составляют 30-80. В условиях теплообмена такой интенсивности происходит высокоскоростное охлаждение пузырьков пара и их конденсация со схлопыванием кавитационных полостей с ультразвуковой частотой. В результате происходит генерирование в жидкости ультразвуковых колебаний за счет использования как тепловой, так и кинетической энергии потока пара при создании на незначительной длине потока трех эпицентров образования ударных волн.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить энергоемкость генерируемых в жидкости ультразвуковых колебаний за счет повышения КПД использования энергии потока пара.

Формула изобретения

1. Способ создания ультразвуковых колебаний в потоке жидкости, по которому в жидкость подают поток пара, отличающийся тем, что на поток жидкости воздействуют полем центробежных сил, обеспечивая пленочный режим течения, а поток пара закручивают, ускоряют до сверхзвуковой скорости истечения и вводят в жидкость в направлении к оси вращения, при этом используют жидкость с температурой ниже температуры конденсации пара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пар подают в пульсирующем режиме.