Кавитационный реактор

(19 ( 7 политехия Вели- ской ретво ССС973.о СССР978.ОР, соАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗ) Киевскии ордена Ленинанический институт им. 50-лечкои Октябрьской социалистичволюцйи(54)(57) КАВИТАЦИОН 1 ЫЙ РЕАКТдержащий цилиндрический корп 01,1 19/00; Э 21 В 1/3 01 Р 3/08; В 01 .Х 14/О патрубками подачи и отвода смеси и установленный в нем коакоаксиально стержень с закрепленным на его свободном кон ец кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью инте нсификации перемешивания и повышения качества смемеси, он снабжен цилиндрическои мембранои ра мещенной коаксиально межджду кавитатором и корпусом и образующей с последним ко.д кольцевую герметичную камеру, и пневмоисточником соеи , соединенным с зс камерой посредством трубопровоолотниковым устройством.да1 1088Изобретение относится к устройствам для обработки жидких систем (растворов, эмульсий, суспензий и т.д.) в гидродннамическом кавитационном поле с целью интенсификации технологических процессов и повышения качества продукции в химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и строительной промышленности.Известен гидродинамический кавитационный реактор для размола волок" нистой массы, состоящий нз проточной камеры с установленными в ней кавитаторами, выполненными в виде усеченных конусов 1 1 .15Недостаток укаэанного устройства заключается в невысокой интенсивности перемешивання.Наиболее близким к предлагаемому ,является кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с установленным в нем соосно на стержне кавитатором, выполненным в виде усеченного конуса, патрубки подачи и отвода смеси 21.25Недостаток известного устройства состоит в невысокой интенсивности перемешивания, так как оно работает в одном заданном режиме, определенном заданной стационарной скоростью30 течения смеси и геометрией протокой камеры корпуса и кавитатора. В результате этого качество смеси получается недостаточно высоким.Цель изобретения - интенсификация перемешивания и повышение ка,чества смеси.Поставленная цель достигается тем, что кавитационный реактор, содержащий цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода смеси и ус 40 тановленный в нем коаксиально стержень с закрепленным на его свободном конце кавитаторои, выполненным в виде усеченного конуса, снабжен цилиндрической мембраной, размещенной ко 45 аксиально между кавитатором и корпусом и образующей с последним кольцевую герметичную камеру, и пневмоисточником, соединенным с камерон посредством трубопровода с золотниковым устройством.На чертеже изображен предлагаемый кавитационный реактор, общий вид.Кавитационный реактор состоит из цилиндрического корпуса 1, патрубков подачи 2 и отвода 3 смеси. Внутри корпуса 1 соосно расположен на стержне 4 кавитатор 5, выполненный 782 2в виде усеченного конуса, а такжецилиндрическая упругая мембрана 6,установленная в корпусе 1 соосно собразованием кольцевой герметичнойкамеры 7, Полость камеры 7 соединенатрубопроводом 8 через золотниковоеустройство 9, имеющее привод, напри. мер электродвигатель 10, с пневматическим источником,Кавитационный реактор работаетследующим образом.Поток обрабатываемой смеси поддавлением с большой скоростью черезвходной патрубок 2 поступает в корпус 1, обтекая кавитатор 5, укрепленный на стержне 4. За кавитатором5 образуется кавитационная каверна,при смыкании которой возникают полямикропузырьков. Схлопываясь, микропузырьки образуют кумулятивные микроструи со скоростями 250-300 м/си ударными местными давлениями до1 1 Па, которые оказывают диспергирующее, перемешивающее, активизирующеевоздействие на обрабатываемую смесь.Сжатый воздух и вакуум подводятсяот пн.вматического источника к золотниковому устройству 9, При вращенииэлектродвигателем 10 золотниковогоустройства 9 сжатый воздух и вакуумподаются поочередно по трубопроводу8 в полость камеры 7. При поступлении в камеру 7 сжатого воздуха упругая мембрана 6, деформируясь, сужаетпроточную часть корпуса, в которойразмещен кавитатор 5. В результатеэтого скорость обтекания кавитатора5 потоком обрабатываемой смеси возрастает, что приводит в свою очередь кразвитию кавитационных явлений, увеличивается кавитационная каверна,возрастает количество активных микропузырьков. Расширение активнойкавитационной зоны продолжается дотого момента, когда упругая мембрана б достигнет кавитатора 5 и произойдет перекрытие проточной частикорпуса реактора. При этом подачаобрабатываемой смеси в кавитационнуюзону прекращается и происходит полное схлопывание всей кавитационнойЪкаверны, сопровождаемое гидроударомв торцовую часть кавитатора 5 потока, заполняющего полость каверны.В результате гидроудара в обрабатываемой среде возникают ударныеволны, создающие значительные градиенты напряжений, что приводит к увеличению гомогенизации смеси, интен3 1088 сификации процесса перемешивания, к повышению качества смеси. Подача вакуума в полость камеры 7 возвращает упругую мембрану 6 в исходное положениеВ течение этого цикла проис 5 ходит возобновление подачи обрабатываемой смеси и образование кавитационной каверны, которая при расширении проточной части корпуса 1 реакторауменьшается в размерах и в коно це цикла достигает своего первоначального размера. Обработанная смесь выводится из реактора через патрубок 3 отвода смеси.Работа кавитационного реактора в пульсирующем режиме развитой кавитации с наложением на смесь гидроударных волн интенсифицирует процесс перемешивания, позволяет повысить качество смеси, увеличивая степень диспергирования и гомогенизацни.Применение предлагаемого кавита.ционного реактора в качестве эмульгатора позволит за счет высокой интенсиьности кавитационно-гидроудар" 25 ных явлений эмульгировать почти до 90% всех частиц до размеров порядкаО,1 мкм, т.е. получать коллоидный раствор. Он может найти применение в строительной промышленности в качестве активизатора цементного молока. Высокое качество получаемой сме" си, дополнительное диспергирование цементных зерен и слипшихся комков способствует более полной гидратации 782 4цемента, равномерному распределениюводы вокруг зерен цемента, увеЛичениючисла коллоидных частиц в единицеобъема и, в конечном счете, приводитк повьшению прочности бетона на активизированном цементе на 50-55%.В качестве базового объекта длясравнения выбран акустический активизатор цемента непрерывного действия АЦ-З.При равных с АЦэнергозатратахна активизацию цементного молокапроизводительность кавитационногореактора на 60-70% выше,.а металлоемкость на 40-50% ниже, Прочностьбетона, приготовленного на активизированном в кавитационном реакторецементном молоке, повышается на50-55%, что на 10-15% выше по сравнению с бетоном, прошедшим активизацию в АЦ-З, Это позволит сократитьрасход цемента на 5%, не ухудшаятехнических показателей бетона.Предлагаемый кавитационный реакторболее прост по конструкции и менееподвержен абразивному износу, чемактивизатор АЦ. В таком реактореотсутствует унос мелких частиц цемента отработанным воздухом, что характерно для работы АЦ. Экономическийэффект от использования изобретенияв промьшшенности строительных материалов для приготовления цементногомолока и на его основе бетонов составит 1,6 руб./мэ готового продукта. Ч В ЮШ аэе Щюа В ыЗаказ 2758/6 Тираж 533 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Э. СкачковаРедактоР А. Мотыль ТехРед С,Мигунова . КоРРектоР А. Зимокосов