ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЖИДКОСТИ

Предполагаемая полезная модель относится к области энергетики и может быть использована для экономии жидкого топлива, повышения коэффициента полезного действия энергетических комплексов, а также для подготовки жидкого топлива к сжиганию и может быть использована в коммунальном хозяйстве и в различных отраслях промышленности, для сжигания водных отходов (ВО) и реакционных масс (РМ), в том числе образующихся в процессе уничтожения химического оружия (ХО).
Для возможности достижения ряда указанных выше целей в настоящий момент при обработке жидкого топлива и, в первую очередь, мазута используются ультразвуковые гидродинамические кавитационные аппараты, источником ультразвука и кавитации в которых являются гидродинамические акустические роторные излучатели, магнитострикционные излучатели и другие. За счет этих аппаратов производится приготовление водомазутных эмульсий, подмешивание в мазут отработанных масел, смазочно-охлаждающих жидкостей и других отходов производства с целью их утилизации путем сжигания, введение различных присадок в жидкие топлива.
К недостаткам приведенного аналога можно отнести:
- невозможность создать необходимую объемную мощность кавитации в гидродинамическом кавитационном аппарате, позволяющей реализовать необходимую и достаточную радикализацию, ионизацию, гомогенизацию и т.д. топлива;
- невозможность реализовать заметную экономию топлива;
- сложность введения устройства в существующие схемы энергетических объектов.
Известно устройство, приведенное в патенте РФ 1748937, которое состоит из мешалки для предварительного смешивания составляющих компонентов, циркуляционной емкости для приготовлении эмульсии, гидродинамического роторного кавитационного аппарата, изготовленного на базе центробежного насоса консольного типа, насоса для подачи готовой композиции в расходную емкость, бака для загрузки дополнительных
компонентов, уровнемера для дозирования жидких составляющих композиций, фильтра для улавливания механических примесей, ТЭНов для нагревания компонентов и эмульсий, вентилей, пробковых кранов, трубопроводов.
В указанном аналоге гидродинамический роторный кавитационный аппарат представляет собой обычный центробежный насос, у которого удлинена ось, на которой смонтирован собственный лопастной ротор насоса и последовательно за ним установлен гидродинамический роторный кавитационный излучатель. Таким образом, гидродинамический роторный кавитационный аппарат выполняет наряду с функцией насоса обработку смеси с помощью гидродинамического роторного кавитационного излучателя, который реализует механическое, кавитационное и ультразвуковое воздействие на подаваемую в аппарат смесь. Основным компонентом в смеси, за счет которой реализуется направленная кавитация, а на базе ее и ультразвук, является вода.
К недостаткам этого устройства можно отнести:
- сложность, а в ряде случаев невозможность введения устройства в существующие схемы энергетических объектов;
- отсутствие системы управления, позволяющей управлять мощностью кавитационных и ультразвуковых процессов;
- совмещение в одном гидродинамическом роторном кавитационном аппарате ротора насоса и гидродинамического роторного кавитационного излучателя не позволяет за счет системы управления эффективно воздействовать на ультразвуковые и кавитационные процессы;
- наличие открытых емкостей (отсутствие герметичности) для перемешивания смеси приводит к потере легких фракций (летучих), которые возникают в результате работы гидродинамического роторного кавитационного аппарата и делают устройство пожароопасным.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является гидродинамический кавитационный и ультразвуковой преобразователь топлива, содержащий гидродинамический роторный кавитационный аппарат без лопастного ротора насоса на своем валу, отличающийся тем, что он дополнительно дополнен насосом, всас которого трубопроводом соединен с коллектором, который трубопроводом через запорное
вентильное устройство, расходомер и фильтр соединен с емкостью хранения топлива и трубопроводом соединен с выходом гидродинамического роторного навигационного аппарата, выход насоса трубопроводом соединен с циркуляционной горизонтально расположенной герметичной цилиндрической емкостью снизу по касательной к ее боковой поверхности рядом с одной из ее торцевых поверхностей, в районе противоположной ее торцевой поверхности сверху по касательной к боковой поверхности емкости трубопроводом соединена с коллектором, к которому параллельно подведены трубопроводы, каждый из которых соединяет его с одной из емкостей для хранения воды, эмульгатора, отработавших масел или других горючих жидких веществ, на каждом из этих трех трубопроводов установлен блок, состоящий из обратного клапана, манометра, вентильного запорного устройства, расходомера, насоса и фильтра, соединенных последовательно в указанном порядке трубопроводом, выход коллектора через запорное вентильное устройство трубопроводом соединен со всасом гидродинамического роторного кавитационного аппарата, циркуляционная емкость трубопроводом через свою торцевую поверхность, в районе которой выходит трубопровод в коллектор, соединена с успокоительной герметичной емкостью в верхней ее части, которая трубопроводом, выходящим из ее боковой поверхности, в районе днища соединена с насосом первого подъема энергетического объекта, к успокоительной емкости подведен трубопровод, по которому подается возврат топлива от энергетического объекта, двигатель гидродинамического роторного кавитационного аппарата соединен электрическим кабелем с электронной системой управления его частотой вращения, циркуляционная и успокоительная емкости имеют в своей верхней точке клапана для стравливания воздуха и газа, на циркуляционной емкости, трубопроводе, выходящем из гидродинамического роторного кавитационного аппарата, установлены манометры, (см. патент RU 2131087)
Недостатками данного устройства является:
- сложность устройства, за счет наличия большого количества оборудования, и вспомогательных элементов (трубопроводов, фильтров и
т.д.), в том числе энергопотребляющего, а именно насоса и электродвигателя гидродинамического роторного аппарата;
- сложность конструкции гидродинамического роторного аппарата, имеющего электродвигатель, снабженный системой управления частотой вращения;
- горизонтальное размещение циркуляционной емкости, что не позволяет создать внутри нее высокоэффективную воронку, участвующую в дополнительном перемешивании топлива с водой;
- наличие успокоительной емкости перед трубопроводом подачи подготовленного топлива на систему насосов энергетического объекта, в которой происходит частичная потеря состояния топлива (молекулярное, электрическое и т.д.), обработанного в указанном устройстве.
Целью предлагаемого изобретения является: - упрощение конструкции установки, за счет возможности исключить энергопотребляющее оборудование, такое как насос и электродвигатель гидродинамического роторного аппарата, а также расширение функциональных возможностей, за счет существенного улучшения перемешивания топлива с водой при сохранении получаемого в процессе ее обработки молекулярного, электромагнитного и т.д. состояния до момента сжигания при использовании существующих форсуночных и горелочных устройств и как следствие к более эффективному и полному сгоранию топлива.
Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем гидродинамический кавитационный аппарат, соединенный с насосом посредством трубопровода, циркуляционную емкость и фильтр, при этом первый выходной патрубок гидродинамического кавитационного аппарата соединен с трубопроводом подачи обработанной жидкости потребителю, дополнительно второй выходной патрубок гидродинамического кавитационного аппарата соединен посредством трубопровода через запорное устройство с входным патрубком циркуляционной емкости, выход которой посредством трубопровода через фильтр и насос соединен с входным патрубком кавитационного аппарата, при этом циркуляционная емкость выполнена вертикально, причем патрубки ввода исходной жидкости установлены в верхней части емкости,
а входной патрубок циркуляционной емкости в средней боковой части емкости установлен тангенциально и наклонен вниз относительно оси емкости, а выходной патрубок расположен в нижней части этой емкости, также тангенциально и наклонен вниз, причем эти патрубки относительно друг друга расположены перпендикулярно.
На фиг.1 схематично показан гидродинамический кавитационный преобразователь топлива.
На фиг.2 - циркуляционная емкость с тангенциально расположенными входным и выходным патрубками.
Гидродинамический кавитационный преобразователь жидкости, (см. фиг.1) содержащий гидродинамический кавитационный аппарат 1, соединенный с насосом 2 посредством трубопровода 3, циркуляционная емкость 4 и фильтр 5, первый выходной патрубок гидродинамического кавитационного аппарата 1 соединен с трубопроводом 6 подачи обработанной жидкости потребителю,
второй выходной патрубок гидродинамического кавитационного аппарата 1 соединен посредством трубопровода 7 через запорное устройство 8 с входным патрубком циркуляционной емкости 4, выход которой посредством трубопровода 9 через фильтр 5 и насос 2 соединен с входным патрубком кавитационного аппарата 1,
при этом циркуляционная емкость 4 выполнена вертикально, и патрубки 10, 11 ввода исходной жидкости установлены в верхней части емкости 4, а входной патрубок циркуляционной емкости 4 в средней боковой части емкости 4 установлен тангенциально и наклонен вниз относительно ее оси, (см. фиг.2)
причем выходной патрубок расположен в нижней части этой емкости 4, также тангенциально и наклонен вниз, и эти патрубки относительно друг друга расположены перпендикулярно.
Кроме того, трубопровод 6 подачи обработанной жидкости потребителю, может содержать систему энергетического объекта или магистраль сжигания блока 12, состоящего из вентильного запорного устройства, манометра и расходомера (на фиг.1 не показано).
Предложенное устройство работает следующим образом.
Исходное топливо (мазут, нефть, керосин, дизельное топливо, различные смеси, РМ) (см. фиг.1) подаются через патрубок 10, вода или ВО через патрубок 11 в циркуляционную емкость 4, выполняющую одновременно функцию смесительной емкости, включается насос 2, и исходная смесь из емкости 4 по трубопроводам 9 и 3 подается в гидродинамический кавитационный аппарат 1, где происходит ее гидродинамическая энергетическая кавитационная обработка с целью получения тонкодисперсной однородной эмульсии, после чего она малой частью через устройство подачи 12 подается по трубопроводу 6 в систему магистраль сжигания энергетического объекта, а в основном эмульсия по трубопроводу рециркуляции 7 возвращается в циркуляционную емкость 4.
Многократное воздействие на исходную смесь производится при рециркулировании ее по контуру, состоящему из элементов конструкции 1, 8, 7, 4, 9, 5, 2, 3 т.е. особенно при многократном прохождении ее через гидродинамический кавитационный аппарат 1.
Кроме того, при обработке исходной смеси наряду с указанной рециркуляцией, и обработкой ее в гидродинамическом кавитационном аппарате 1, дополнительно происходит интенсивное перемешивание смеси в специально вертикально расположенной циркуляционной емкости 4. Конструктивное выполнение тангенциально расположенного входного патрубка, направленного вниз, например, под углом 84° относительно вертикальной оси емкости 4, и так же тангенциально расположенного выходного патрубка, направленного тоже вниз позволяет создать высокоэффективную вертикальную воронку в циркуляционной емкости 4, что приводит к более высокой скорости вращения смеси, а, следовательно, и перемешивания ее. Входной и выходной патрубки расположены перпендикулярно относительно друг друга (см. фиг.2). Все выше перечисленное позволяет перекачивать смесь из циркуляционной емкости 4 в насос 2 наикратчайшим путем, т.е. с наименьшим сопротивлением
Таким образом, установка для кавитационной обработки жидкости представляет собой внутренний циркуляционный контур смешения и гидродинамической энергетической многофакторной обработки различных
типов жидких топлив (мазут, нефть, керосин, солярка, различных смесей) с водой.
Использование предлагаемой установки без существенных энергетических затрат позволяет получить топливо с более высокой теплотворной способностью по отношению к исходному топливу, сократить расход топлива до 70%, утилизировать замазученую и замасленную воду, любые водные отходы, жидкие горючие отходы, реакционные массы, в том числе образующиеся в процессе уничтожения ХО.
Изобретение легко вписывается в любую схему энергетического объекта.