УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОМАССОЭНЕРГООБМЕНА
DEVICE FOR HEAT-MASS-POWER EXCHANGE

Изобретение относится к устройствам для тепломассоэнергообмена жидких, газовых, газожидкостных смесей, взвесей и дисперсий в механо-физико-химических процессах превращения кавитационно-акустическим способом.
Известно устройство [патент РФ 2331405, B01J 19/10, опубликован……], которое выполнено в виде цилиндроконических вихревых труб, расположенных вокруг осевой вихревой трубы, обеспечивающей частичное пересечение между собой конусных частей вихревых труб по образующим их конусных полостей.
Наиболее близким по технической сущности является устройство тепломассоэнергообмена [патент РФ 2310503, B01J 19/10, опубликован 20.11.07], в котором вихревые трубы направлены по ходу течения продукта, расположены по окружности, входные части выполнены раздельными, а выходные сообщены частичным пересечением по образующим друг с другом и с акустической камерой. Это устройство имеет ряд недостатков, а именно: неэффективное управление режимами кавитационно-акустического возбуждения; недостаточная воспроизводимость резонансного режима возбуждения.
Техническим результатом, на который направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение равномерности управляющего воздействия на источники кавитационно-акустического возбуждения и его воспроизводимость в объеме протекающего продуктового потока, путем управления ультразвуковой интенсивностью и резонансным возбуждением.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для тепломассоэнергообмена, содержащем раздельные напорные камеры, сообщенные тангенциальными пазами с соответствующими вихревыми трубами, и акустическую камеру с выходным патрубком, вихревые трубы расположены по окружности относительно осевой вихревой трубы и выполнены раздельными относительно друг друга, а на выходе сообщены между собой резонаторными отверстиями, частично пересеченными с вихревыми трубами по образующим, при этом резонаторные отверстия могут быть одинаковой или разной глубины.
Предлагаемое техническое решение позволяет:
- улучшить воспроизводимость интенсивности кавитационно-акустического возбуждения во времени;
- улучшить стабильность резонансного возбуждения;
- увеличить интенсивность акустического воздействия на продукт;
- увеличить стабильность молекулярных и поверхностно-активных связей, определяющих постоянство физико-химических свойств продукта во времени.
Эти и другие особенности предлагаемого изобретения будут понятны из нижеследующего описания примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На фиг.1 условно изображено устройство с двумя продуктовыми камерами. На фиг.2 показано сечение А-А устройства, вид сверху на вихревой блок с обозначением тангенциальных входных сопел вихревых труб. На фиг.3 показано сечение В-В устройства, вид снизу на выходную часть вихревого блока с обозначением выходов вихревых труб и резонаторов.
На фиг.1-3 условно изображено устройство, состоящее из первой напорной продуктовой камеры 1, второй напорной продуктовой камеры 2, первого входного патрубка 3, второго входного патрубка 4, первых тангенциальных пазов 5, вихревых труб 6, вытеснителей 7, крышки 8, вторых тангенциальных пазов 9, осевой вихревой трубы 10, осевого вытеснителя 11, осевой крышки 12, корпуса 13, резонаторных отверстий 14, акустической камеры 15 и отводного патрубка 16. Первая напорная камера 1 сообщена первыми тангенциальными пазами 5 с вихревыми трубами 6, которые расположены по окружности и по своей осевой содержат вытеснители 7, закрепленные на крышке 8. Вторая напорная камера 2 сообщена вторыми тангенциальными пазами 9 с осевой вихревой трубой 10, которая содержит осевой вытеснитель 11, прикрепленный к осевой крышке 12. Вихревые трубы 6 и осевая вихревая труба 10 размещены в корпусе 13 и сообщены между собой резонаторными отверстиями 14, частично пересеченными по образующим с вихревыми трубами 6 и осевой вихревой трубой 10. Выходные части вихревых труб 6 и осевой вихревой трубы 10 обращены к акустической камере 15, снабженной выходным патрубком 16.
Работает предлагаемое устройство следующим образом. Через первый 3 и второй 4 патрубки продукт поступает под давлением в первую 1 и вторую 2 напорные камеры. Далее через первые 5 и вторые 9 тангенциальные пазы в вихревых трубах 6 и осевой вихревой трубе 10 формируются раздельные вихревые потоки, которые по спиралеобразной траектории перемещаются в сторону акустической камеры 15. По достижении резонаторных отверстий 14 в продуктовом потоке происходят вращение и пульсации жидкости. Так как вихревые камеры 6 и осевая вихревая камера 10 сообщены между собой резонаторными отверстиями 14, то для каждой вихревой трубы 6 имеется три источника пульсации: по два резонаторных отверстия 14 по окружности и одно резонаторное отверстие 14, сообщаемое с осевой вихревой трубой 10. Изменяя давление продукта во второй напорной камере 2, можно менять линейную скорость вихревого потока осевой вихревой трубы 10 и частоту пульсации резонаторных отверстий 14, которые сообщены частичным пересечением с осевой вихревой трубой 10 и вихревыми трубами 6, расположенными по окружности. Регулируя частоту пульсации резонаторных отверстий 14, можно регулировать интенсивность резонансного возбуждения. Кроме этого, с помощью резонаторных отверстий 14 разной глубины можно инициировать пороговые возбуждения в каждой вихревой трубе, которые могут быть согласованы частотами с регулируемым возбуждением от осевой вихревой трубы 10. Таким образом можно устанавливать необходимую интенсивность возбуждения для разных продуктов. Возбужденные вихревые потоки распадаются в акустической камере 15, где происходит вторичное возбуждение, и обработанный звуком продукт выводят через выходной патрубок 16 на использование. Аналогичным образом происходит возбуждение и в устройстве с одной напорной продуктовой камерой.
Узлы и детали описанного устройства могут быть изготовлены на обычном оборудовании, что соответствует промышленной применимости изобретения.
Из вышеизложенного следует, что предлагаемое устройство для тепломассоэнергообмена позволяет управлять интенсивностью акустического возбуждения и осуществить воспроизводимость интенсивности возбуждения во времени.