SU1088782A1 - Кавитационный реактор - Google Patents

Abstract

КАВИТАЦИОННЫН РЕАКТОР, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, о тличающийс  тем, что, с целью интенсификации псремешивани  и повышени  качества смеси, он снабжен цилиндрической мембраной, размещенной коаксиально между ка1зитатором и корпусом и образующей с последним кольцевую герметичную камеру , и пневмоисточником, соединенным с камерой посредством трубопровода с золотниковым устройством. (Л

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  обработки жидких систем (растворов, эмульсий, суспензий и т.д.) в гидродинамическом кавитационном поле с целью интенсификации технологических процессов и повышени  качества продукции в химической пищевой, целлюлозно-бумажной и строительной промышленности. Известен гидродинамический кавитационный реактор дл  размола волокнистой массы, состо щий из проточной камеры с установленными в ней кавитаторами , выполненными в виде усечен ных конусов СОНедостаток указанного устройства заключаетс  в невысокой интенсивности перемешивани . Наиболее близким к предлагаемому . вл етс  кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем соосно на стержне кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, патрубки подачи и от вода смеси t2J. Недостаток известного устройства состоит в невысокой интенсивности перемешивани , так как оно работает в одном заданном режиме, определенном заданной стационарной скоростью течени  смеси и геометрией проточиной камеры корпуса и кавитатора. В результате этого качество смеси получаетс  недостаточно высоким. Цель изобретени  - интенсификаци  перемешивани  и повышение ка .чества смеси. Поставленна  цель достигаетс  тем, что кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с пат рубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, снабжен цилинд рической мембраной, размещенной коаксиально между кавитатором и корпусом и образуклцей с последним коль7 цевую герметичную камеру, и пневмоисточником , соединенным с камерои посредством трубопровода с золотниKOBbiM устройством. На чертеже изображен предлагаемый кавитационный реактор, общий вид. Кавитационный реактор состоит из -цилиндрического корпуса 1, патруб

ков подачи 2 и отвода 3 смеси. Внутри корпуса 1 соосно расположен на стержне 4 кавитатор 5, выполненный

волны, создающие значительные градиенты напр жений, что.приводит к увеличению гомогенизации смеси, интен822 в виде усеченного конуса, а также цилиндрическа  упруга  мембрана 6, установленна  в корпусе 1 соосно с образованием кольцевой герметичной камеры 7. Полость камеры 7 соединена трубопроводом 8 через золотниковое устройство 9, имеющее привод, например электродвиг.атель 10, с пневматическим источником. Кавитациойный реактор работает следующим образом. Поток обрабатываемой смеси под давлением с большой скоростью через вхоцной патрубок 2 поступает в корпус 1, обтека  кавитатор 5, укрепленный на стержне 4. Да кавитатором 5 образуетс  кавитационна  каверна, при смыкании которой возникают пол  микррпузырьков. Схлопыва сь, микропузырьки образуют кумул тивные микроструи со скорост ми 250-300 м/с и ударными местными давлени ми до 1 1/Па, которые оказывают диспергирующее , перемешивающее, активизирующее воздействие на обрабатываемую смесь. Сжатый воздух и вакуум подвод тс  от пневматического источника к золотниковому устройству 9. При вращении электродвигателем 10 золотникового устройства 9 сжатый воздух и вакуум подаютс  поочередно по трубопроводу 8 в полость камеры 7. При поступлении в камеру 7 сжатого воздуха упруга  мембрана 6, деформиру сь, сужает проточную часть корпуса, в которой размещен кавитатор 5. В результате этого скорость обтекани  кавитатора 5 потоком обрабатываемой смеси возрастает , что приводит в свою очередь к развитию кавитационных  влений, увеличиваетс  кавитационна  каверна, возрастает количество активных микропузырьков . Расширение активной кавйтационной зоны продолжаетс  до того момента, когда упруга  мембрана 6 достигнет кавитатора 5 и произойдет перекрытие проточной части корпуса реактора. При этом подача обрабатываемой смеси в кавитационную зону прекращаетс  и происходит полное схлопывание всей кавйтационной каверны, сопровождаемое гидроударом в торцовую часть кавитатора 5 потока , заполн ющего полость каверны. В результате гидроудара в обрабатываемой среде возникают ударные сификации процесса -перемешивани , к повьшению качества смеси. -Подача вакуума в полость камеры 7 возвращает упругую мембрану 6 в исходное положение . В течение этого цикла проис ходит возобновление подачи обрабатываемой смеси и образование кавитационной каверны, котора  при расширении проточной части корпуса 1 реактора уменьшаетс  в размерах и в KO це цикла достигает своего первоначал ного размера. Обработанна  смесь выво дитс  из реактора через патрубок 3 отвода смеси. Работа кавитационного реактора в пульсирующем режиме развитой кавитации с наложением на смесь гидроударных волн интенсифицирует процесс перемешивани , позвол ет повысить качество смеси, увеличива  степень диспергировани  и гомогенизации. Применение предлагаемого кавита .цйонного реактора в качестве эмульгатора позволит за счет высокой интенсивности кавитационно-гидроударных  влений эмульгировать почти до 90% всех частиц до размеров пор дка 0,1 мкм, т.е. получать коллоидный раствор. Он может найти применение в строительной промышленности в качестве активизатора цементного моло ка. Высокое качество получаемой сме си, дополнительное диспергирование цементных зерен и слипшихс  комков способствует более полной гидратаци цемента, равномерному распределению воды вокруг зерен цемента, увеличению числа коллоидных частиц в единице объема и, в конечном счете, приводит к повьшшнию прочности бетона на активизированном цементе на 50-55%. В качестве базового объекта дл  сравнени  выбран акустический активизатор цемента непрерывного действи  АЦ-3. При равных с АЦ-3 энергозатратах на активизацию цементного молока производительность кавитационного реактора на 60-70% выше, а металлоемкость на40-50% ниже; Прочность бетона, приготовленного на активизированном в кавитационном реакторе цементном молоке, првьш1аетс  на 50-55%, что на 10-15% выше по сравнению с бетоном, прошедшим активизацию в АЦ-3. Это позволит сократить расход цемента на 5%,не ухудша  технических показателей бетона. . Предлагаемый кавитационный реактор более прост по кЬнструкции и менее подвержен абразивному износу, чем активизатор АЦ-3. В таком реакторе отсутствует унос мелких частиц цемента отработанным воздухом, что характерно дл  работы АЦ-3. Экономический эффект от использовани  изобретени  в промьшшенности строительных материалов дл  приготовлени  цементного молока и на его основе бетонов составит 1,6 руб./м готового продукта.

Claims (1)

1. КАВИТАЦИОННЫЙ РЕАКТОР, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, о тличающийся тем, что, с целью интенсификации перемешивания и повышения качества смеси, он снаб· жен цилиндрической мембраной, размещенной коаксиально между кавитатором и корпусом и образующей с последним кольцевую герметичную камеру, и пневмоисточником, соединенным с камерой посредством трубопровода с золотниковым устройством.