Patent RU-174490-U1 (RU)
Title: Кавитатор
IPC: B05D1/34
Filed: 2017-02-15
Granted: 2017-10-17
Abstract: Полезная модель относится к области конструкции устройств для генерации кавитационных явлений для последующего их использования в кавитационных технологиях, связанных с переработкой вязких нефтей, нефтепродуктов, каменноугольной смолы, а также в разработках нефтегазовых месторождений. Полезная модель может быть использована в нефтехимической промышленности, теплоэнергетике, в конструкциях установок для очистки воды и в системах подготовки углеводородных топлив к сжиганию.Задачей, на решение которой направлена предлагаемая модель, является повышение кавитационного эффекта.Технический результат достигается путем применения элементов, обеспечивающих передачу движения потока жидкости и создание дополнительных условий автомодельного режима для усиления кавитационного эффекта и формирования акустической волны, развернутой на 90° относительно продольной оси кавитатора.При подаче жидкости, например равной плотности воды, под давлением 6 МПа после обтекателя со скоростью 12 м/с в каналы, происходит ее двойное закручивание: спирально за счет выступов и винтообразно за счет навивки каналов по конусообразной поверхности. За счет центростремительных сил и сужения площади поперечного сечения каналов происходит возрастание скорости движения потока жидкости в каналах. Дополнительное возрастание скорости движения потока жидкости происходит за счет уменьшения сил трения вследствие «проскальзывания» вращающейся струи по дополнительному вихреобразному турбулентному слою.Двойное закручивание струй в геликоидных каналах происходит за счет спиралевидной закрутки каналов и закрутки выступов в каналах. На выходе из каналов жидкость испытывает максимальные растяжения, и образуются первичные кавитационные пузырьки.При прохождении жидкости через сужение сопла, а затем при расширении в диффузоре, в потоке жидкости возникают вихреобразования, отрывные течения и кавитация.При этом жидкость на выходе из сопла и диффузора подвергается пониженному давлению ниже «напряжения растяжения». Целостность ее потока нарушается, и образуются парообразные полости. Давление жидкости падает ниже величины, соответствующей давлению насыщения при данной окружающей температуре и жидкость переходит в другое состояние, образуя фазовые пустоты (каверны), которые называются кавитационными пузырьками.Для воды максимальное растяжение очищенной воды при 10°C составляет 280 кг/см. Разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара.После перехода жидкости в диффузоре в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости, рост пузырька прекращается, и он начинает сокращаться.Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, по своей сути который является гидравлическим ударом. В зоне пониженного давления образуется около 7×10кавитационных каверн, которые при схлопывании образуют акустическое ультразвуковое излучение с частотой около 380 кГц со сферическим распространением ударных волн.Конической поверхностью диафрагмы ультразвуковое излучение концентрируется и усиливается. При прохождении канала и обтекании колеблющегося многогранника, для передачи потока жидкости и формирования акустической волны обеспечиваются условия автомодельного режима. Происходит усиление интенсивности звукового давления акустической волны и поворот направления ультразвукового излучения на 90° относительно продольной оси устройства.После прохождения выходных каналов кавитационно-акустическое излучение высокой интенсивности и частоты воздействует на обрабатываемый объект.