ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ РЕАКТОР

Полезная модель относится к теплоэнергетике, и может быть использована в автономных замкнутых системах для теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, а также для обеззараживания, гомогенизации и нагрева жидкостей в технологических системах.
Известен гидродинамический кавитационный реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, расположенные внутри полостной структуры корпуса ротор в виде центробежного колеса и статор, имеющие совмещаемые при вращении ротора каналы, выполненные в виде коноидальных насадков, причем центробежное колесо выполнено двухпоточным, коноидальные насадки ротора выполнены сужающимися в сторону статора, а насадки последнего выполнены внезапно расширяющимися с переходом в конические с углом расширения 90° (см. патент РФ №2160417, заявл. 29.05.1998, опубл. 10.12.2000, по кл. F 24 J 3/00, F 25 B 30/00).
Признаки: наличие корпуса с патрубками подвода и отвода жидкости, выполнение корпуса в виде полостной структуры, размещение внутри полостной структуры корпуса ротора и статора, выполнение ротора в виде центробежного колеса, наличие в роторе и статоре каналов, совмещаемых при вращении ротора являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.
Недостатком данного кавитационного реактора является то, что он не позволяет улучшить условия для гидродинамической кавитации, так как кавитационные процессы протекают только при выходе жидкости из каналов статора.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому (прототипом) является гидродинамический кавитационный
реактор, содержащий корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, размещенные в полостной структуре корпуса параллельно статор и ротор, имеющие расположенные по периферии и совмещаемые при вращении ротора каналы для прохода жидкости, статор соединен с корпусом, а ротор выполнен в виде центробежного колеса и закреплен на вращающемся валу (см. описание полезной модели к патенту России №49608, заявл. 16.06.2005, опубл. 27.11.2005, по кл. F 24 J 3/00).
Наличие корпуса, имеющего полостную структуру заданной геометрии, наличие в корпусе впускного и выпускного патрубков и размещение внутри полостной структуры корпуса статора и ротора, наличие жесткой связи статора с корпусом, выполнение ротора в виде центробежного колеса, установленного на вращающемся валу и наличие в роторе и статоре каналов, расположенных по периферии и совмещаемых при вращении ротора, являются общими существенными признаками заявляемого и известного технических решений.
Недостатком известного устройства является то, что оно также не позволяет усилить кавитационное поле, так как оно создается только при выходе жидкости из каналов статора, что значительно снижает качество ее обработки.
Задача, на решение которой направлена настоящяя полезная модель состоит в том, чтобы усилить кавитационное воздействие на рабочую жидкость, за счет создания дополнительной кавитационной зоны.
Поставленная задача решается тем, что в гидродинамическом кавитационном реакторе, содержащем корпус, имеющий полостную структуру с патрубками подвода и отвода жидкости, размещенные в полостной структуре корпуса параллельно статор и ротор, имеющие расположенные по периферии и совмещаемые при вращении ротора каналы для прохода жидкости, статор соединен с корпусом, а ротор
выполнен в виде центробежного колеса и закреплен на вращающемся валу, согласно полезной модели, каналы ротора на выходе выполнены в форме диффузора, а каналы статора на входе - в форме конфузора с образованием при совмещении каналов проточных камер.
Ротор на валу установлен с возможностью осевого перемещения
Выполнение каналов ротора на выходе в форме диффузора, а каналов статора на входе - в форме конфузора с образованием при совмещении каналов проточных камер позволяет создать дополнительную кавитационну зону и, тем самым, усилить кавитационное воздействие на рабочую жидкость.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием ее конструкции и чертежом, на котором схематично изображен гидродинамический кавитационный реактор.
Гидродинамический кавитационный реактор содержит корпус 1, имеющий полостную структуру с патрубками подвода 2 и отвода 3 жидкости. В полостной структуре корпуса 1 параллельно размещены: статор 4, жестко связанный с корпусом 1 и ротор 5, выполненный в виде центробежного колеса, установленного на валу 6. Статор 4 и ротор 5 имеют соответствующие каналы 7 и 8 для прохода жидкости, совмещаемые при вращении ротора 5, причем каналы 8 ротора 5 на выходе выполнены в форме диффузора 9, а каналы 7 статора 4 на входе выполнены в форме конфузора 10 с образованием при совмещении каналов проточных камер 11. Для обеспечения возможности регулирования зазора между статором 4 и ротором 5, ротор 5 на валу 6 установлен с возможностью осевого перемещения.
Гидродинамический кавитационный реактор работает следующим образом.
Ротор 5 в виде центробежного колеса, выполняющего роль насоса, вращаясь, воздействует лопатками на жидкость, отбрасывая ее к
периферийной части. Далее, жидкость под давлением с высокой скоростью проходит через каналы 8 ротора, разделяясь на струи.
За счет вращения ротора 5 его каналы 8, периодически перекрываются боковыми стенками статора 4 или совмещаются с каналами 7. В момент перекрытия каналов 8 ротора 5 боковыми стенками статора 4 происходит резкое повышение давления - прямой гидравлический удар а в момент совмещения каналов 8 ротора 5 и каналов 7 статора 4 происходит резкое снижение давления и часть энергии жидкости переходит в тепловую энергию.
В момент совмещения каналов 8 и 7 жидкость, получившая высокую кинетическую энергию, попадает в проточные камеры 11, образованные рабочей поверхностью диффузоров 9 каналов 8 статора 5 и конфузоров 10 каналов 7 статора 4. В проточных камерах 11 происходит резкое повышение давления и падение скорости жидкости. При достижении величины давления насыщенных паров жидкость вскипает с образованием микропузырьков (коверн), которые разрушаясь образуют кавитационное поле с выделением тепла. Далее, жидкость движется по каналам 7 статора 4. Давление жидкости падает, а скорость потока значительно возрастает и при выходе из каналов 7 также создается кавитационное поле с выделением значительного количества тепловой энергии. Усиление кавитационного поля в проточной камере 11 достигается изменением положения ротора 5 относительно статора 4, за счет установки ротора 5 на валу 6 с возможностью осевого перемещения.
Создание в проточной камере дополнительной зоны кавитации позволяет усилить кавитационное воздействие на рабочую жидкость и значительно повысить эффективность ее обработки.