УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОМАССОЭНЕРГООБМЕНА

Настоящая полезная модель относится к устройствам для проведения химических, физических, химико-физических процессов, а именно, к устройствам, в которых для осуществления указанных процессов используются звуковые или ультразвуковые колебания.
В настоящее время известны устройства для тепломассоэнергообмена, действие которых основано на деформационном взаимодействии струйных потоков сред. При указанном взаимодействии происходит акустическое возбуждение, преобразование потенциальной энергии в кинетическую с последующим тепломассоэнергообменом взаимодействующих сред (описания к патентам РФ №,№2268772, 7B01J 19/10, 27.01.06; 2331465, B01J 19/10 (2006.1), 20.08.08; 2462301, B01J 19/10 (2006.01), 27.09.12)
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности является устройство для тепломассоэнергообмена по к патенту РФ №2268772) Оно содержит сообщенные между собой частичным пересечением по образующим две трубы с тангенциальными вводами, вытеснители, размещенные внутри труб, и акустическую камеру. При подаче через тангенциальные вводы жидких или газовых сред в трубы в последних формируются вихрекольцевые потоки, которые по спиральной траектории устремляются вдоль труб в акустическую камеру. При всех достоинствах этого устройства оно не лишено и недостатков: в отдельных случаях его применения оно не обеспечивает требуемую практикой в настоящее время интенсивность процесса тепломассоэнергообмена.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства с более высокой интенсивностью тепломассоэнергообмена.
Как показали исследования авторов интенсивность тепломассоэнергообмена этого устройства можно повысить путем поперечной деформации потоков, проходящих через его вихревые трубы, в которых формируются вихрекольцевые потоки.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для тепломассоэнергообмена, содержащем сообщенные между собой частичным пересечением по образующим по меньшей мере две вихревые трубы и размещенные внутри них вытеснители, согласно полезной модели, вытеснители выполнены с переменным поперечным сечением.
Техническим результатом предложенного технического решения является дополнительное возбуждение потоков жидких сред в зоне их соприкосновения за счет деформации в радиальных направлениях при контакте с вытеснителями.
В дальнейшем настоящая полезная модель поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего, осуществления полезной модели и чертежами.
На фиг.1 изображено схематически предлагаемое устройство для тепломассоэнергообмена, в продольном разрезе;
на фиг.2 изображен блок 2 устройства для тепломассоэнергообмена со снятой крышкой 3, вид сверху; неоцифрованные окружности показывают места, где располагаются вытеснители 9, 10.
Устройство для тепломассоэнергообмена состоит из входного патрубка 1, блока 2 с крышкой 3, и выходного патрубка 4.
В блоке 2 выполнены два круглых цилиндрических сквозных отверстия 5, 6, сообщенные между собой частичным пересечением по образующим. На одном из торцов блока 2 выполнен паз 7, расположенный тангенциально к отверстию 5, и паз 8, расположенный тангенциально к отверстию 6. Пазы 7, 8 с крышкой 3 образуют вводы. Отверстия 5, 6 с вводами образуют вихревые трубы. К крышке 3, с нижней ее стороны, прикреплены вытеснители 9, 10, выполненные в виде стержней с переменным поперечным сечением. На фиг.1 показаны, в качестве примера, вытеснители с характеристикой изменения площади поперечного сечения вдоль вытеснителей в виде пилообразного графика. В собранном устройстве вытеснители 9, 10 располагаются внутри отверстий 5, 6 соосно. Пространство, ограниченное другим торцом блока 2 и выходным патрубком 4, является акустической камерой.
Конкретные размеры, характеристику изменения площади поперечного сечения вдоль вытеснителей и материалы, из которых должно изготавливаться предлагаемое устройство, выбирают при конструировании в зависимости от реологических характеристик среды (плотности, вязкости), подлежащей обработке.
Процесс тепломассоэнергообмена в устройстве осуществляется следующим образом.
Жидкость или газ или их смесь (в дальнейшем среда) подается под давлением через входной патрубок 1 и боковые проточки (на фиг.2 показанные, но неоцифрованные) в блок 2. При этом одна часть среды через ввод, образованный пазом 7, входит в вихревую трубу, образованную отверстием 5. В этой трубе формируется вихрекольцевой поток, который по спиральной траектории устремляется вдоль по трубе в акустическую камеру. Другая часть среды через ввод, образованный пазом 8, входит в вихревую трубу, образованную отверстием 6. В этой трубе формируется вихрекольцевой поток, который по спиральной траектории устремляется вдоль по трубе в акустическую камеру. Направления вращения потоков на фиг.2 показано дуговыми стрелками. В области частичного пересечения отверстий 5 и 6 потоки среды при контакте с вытеснителями 9, 10 деформируются в поперечном направлении и взаимодействуют между собой как в радиальных, так и осевых направлениях. При этом в указанной области возникают: акустическое резонансное возбуждение, пульсации и кавитация, в результате которых и происходит тепломассоэнергообмен упомянутых частей среды. Затем возбужденные потоки, выходящие из отверстий 5 и 6, поступают в акустическую камеру, где они объединяются и подвергаются дополнительному возбуждению, затем в выходной патрубок 4.
Сравнение предлагаемого устройства для тепломассоэнергообмена с известным, взятым за прототип, показало, что предлагаемое устройство обеспечивает большую интенсивность тепломассоэнергообмена.
На основе предлагаемой полезной модели могут быть созданы: смесители, эмульгаторы, диспергаторы, гомогенизаторы и т.п. оборудование.