Роторный аппарат

(51)4 В 01 Е 7 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪТИЙ(71) Тамбовский институт химического машиностроения(56) Патент ГДР У 116764, кл. В 06 В 1/ 16, 1975.Авторское свидетельство СССР У 789147, кл. В О 1 Р 7/28, 1980. (54)(57) РОТОРНЬГЙ АППАРАТ, содержащий корпус с патрубками входа 801187858 и выхода среды, концентрично установленные в нем ротор и статорс каналами в боковых стенках, камеру озвучивания и привод, о т л ич а ю щ и й с я тем,что , с цельюповышения экономичности работы,каждый канал статора имеет криволинейную форму и через него можнопровести хотя бы одну прямую , некасающуюся его боковых стенок, приэтом отрезок этой прямой, ограниченный входным и выходным. отверстия"ми канала, равен ширине камеры озвучивания.11871Изобретение относится к устройствам для создания импульсныхколебаний в проточной жидкости исреде и может быть использовано вхимической, нефтяной; машиностроительной, авиационной, пищевой идругих отраслях народного хозяйст-,ва для проведения и интенсификацииразличных физико-химических, химических, биологических и тепломассо Ообменных процессов, в системахжидкость - жидкость" и твердое -жидкостьЦелью изобретения является повышение экономичности работы,15На фиг.1 изображен роторныйаппарат, продольный разрез; нафиг.2 - разрез А-А на фиг.1; нафиг.3-криволинейный канал; на фиг.4 зависимость коэффициента скоростирастворения от угловой скорости.Роторный аппарат. содержит корпус 1 с патрубком выхода 2, крышку3 с коаксиально расположенным патрубком 4 входа, скрепленную с корпусом 1, статор 5 с криволинейнымиканалами 6 в боковой стенке, жестко скрепленный с корпусом 1, крышку7, уплотняющую каналы 6, жесткоскрепленную со статором 5, ротор308 с каналом 9 в боковых стенках,.крышку 10, уплотняющую каналы 9,жестко скрепленную с ротором 8,камеру озвучивания 11, образованнуюкорпусом 2, крышкой 3 и статором 5,Аппарат работает следующим образом.Обрабатываемая среда поступает через патрубок 4 самотеком или посредством насоса в полость ротора 8, через каналы 9 в роторе и криволиней Оные каналы 6 в статоре проходитв камеру озвучивания 11 и выводитсяиз аппарата через патрубок 2.Криволинейность канала 6 статораобеспечивает большее время пребывания частиц обрабатываемой средыв активной зоне непосредственноговоздействия импульсных колебанийи интенсивной кавитации, Кроме того,при движении по криволинейным траекториям появляются центробежныесилы, тормозящие отдельные объемыпотока обрабатываемой среды, чтоинтенсифицирует тепло-массообмен.В аппаратах криволинейность каналов статора может быть любой формы,Однако, так как, фактором, интенсифицирующим процессы массо-теплооб 858мена в даином случае являются воз)никающие в канале статора квазистоячие волны, необходимым условиеи является воэможность прохождения волны без отражения. от стенок каналов, в противном случае возникает суперпозиция волн, не приводящая к желаемому эффекту, т.е. установлению в каналах статорах квазистоячей волны. Таким образом, криволинейность канала должна быть такой, чтобы обеспечивалось прямолинейное прохождение акустической волны по каналу.Конструктивно это условие обеспечивается тем, что каждый канал статора имеет такую криволинейную форму, что через него можно провести хотя бы одну прямую, не касающуюся его боковых стенок, при этом отрезок этой прямой 1, ограниченный входным и выходным отверстиями канала, равен ширине камеры озвучивания.Результаты некоторых исследований свидетельствуют о том, что образование когерентиых структур при наличии акустического поля (обычно такие поля связаны с различными резонансными условиями) может привести к возникновению квазистоячих волн. При согласовании частоты колебаний, генерируемых в аппарате, с собственной (резонансной) частотой каналов статора и камерй озвучивания возникает автоколебательный (резонансный) режим работы.Наибольший эффект возникает при работе роторного аппарата в этом режиме работы, т.е. при равенст ве собственных частот каналов статора и камеры.сгде Е , Ек - собственная частота каналов статора и камеры, Гц.Получаем уравнение, необходимое для расчета геометрических размеров аппарата, при которых в нем возможен автоколебательный режим Сф 1 скщ 1 3 544 Ггде С- скорость звука в двухфазной среде, м/с;1 с,1- длина. каналов статораи камеры, м.Основная частота, излучаемая вкамеру 1 определяется большим числомканалов (ротора или статора), чтоподтверждено результатом спектраль, ного анализаз 1й. = Хр(Ес),где о - частота вращения ротора, 1/с;2 рЕ число каналов в ротореи статоре.11Для среды жидкость - твердая11фаза механизм интенсификации процесса следующий.В поле. квазистоячих волн движущиеся частицы ускоряются в сторону пучностей и замедляются в сторону узлов. Эти эффекты увеличивают абсолютную величину скорости обтекания частиц относительно движущейся среды, и увеличивают скорость процессов тепло-массообмена.Повышение экономичности процессов в предлагаемом аппарате заключается в том, что появляется возможность работы с меньшей угловой скоростью вращения ротора по сравнению с известным аппаратом. Проведенные исследования подтверждают это. Часть данных представлена на фиг.4. (пунктирной линией изображено измерение коэффициента скорости растворения в известном аппарате) Требуемая эффективность К=1,710 м/сф г. (т,А) в известном аппарате достигает ся при ц =130 с ,а в предлагаемом -1878584приии со =130 с " (т.В), Снижение угловой скорости составляет3871 а энергозатраты уменьшаютсяв 3,5 раза.При одинаковой эффективности ма".сообмена в предлагаемом аппаратеугловая скорость вращения ротораменьше на 30 - ЬОХ. Следовательно,потребляемая мощность снижается 1 О ;в 3 - 5 раз по сравнению с прототипом. При одинаковых угловых скоростях вращения ротора (т,е. при оди.иаковой потребляемой мощности), соответствующих установлению 1 и .1 Пгармоник квазистоячей волны, повышение эффективности .составляет 40-503..Криволийейность каналов статораповышает эффективность массообменадополнительно на 17 - 203. Например,при ц 11= 1 ЬО см (т.С), в известномаппарате, работающем Ю в резонансномрежиме, к 1,251 О м/с, в предлагаемом аппарате к 1,8 10 м/с(т.Д),т.е. величина коэффициента 2 скорости растворения воэростаетна 447. Коэффициент скорости растворения для известного аппарата и предлагаемого равен 1 0 .10 и 1 441 878)и Составитель Н.ФеМитейко Техред О, Неце ваКорректор Т едактор Заказ 65 13035 Филиал 11 П 11 "11 атент", г, Ужгород, ул. 1 роектная, 4 7 Тираж 58 о ИИ 11 И Государственногопо делам изобретений Москва Ж, Раушск 11 одписнкомитета СССРи открытийя наб., д. 4/5