ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки

Роторный аппарат содержит корпус 1 с патрубком подвода 2 и отвода 3 среды, со-осно расположенные в нем ротор 4 с каналами 5 и статор 6 с каналами 7.

На внутреннем конусе кольцевого сужающегося канала 8 выполнены спиральные выступы 9, шаг которых уменьшается в сторону вершины конуса, а на наружном конусе кольцевого сужающегося канала 8-идентичные спиральным выступам 9 спиральные канавки 10.

Роторный аппарат, работает следующим образом. Обрабатываемая среда под давлением поступает через входной патрубок 2 проходит через каналы ротора 5, каналы статора 7, сужающийся кольцевой канал 8 и выводится из аппарата через выходной патрубок 3. При вращении ротора 4 происходит периодическое перекрытие и совпадение каналов ротора 5 с каналами статора 7. Вследствие этого в обрабатываемой среде генерируются пульсации давления и скорости потока, которые инициируют акустическую и гидродинамическую кавитацию. Спиральные выступы 9 и спиральные канавки 10 способствуют турбулизации среды. Следуя закону сохранения энергии жидкость стремится пройти конический кольцевой канал по наименьшему пути. Однако этому препятствует спиральная навивка, что приводит к повышению сдвиговых усилий в потоке, срыву вихрей при обтекании верхней части потока среды спиральной навивки и его турбулизации.

Кроме повышения скорости истечения, вследствие уменьшения проходного сечения конического кольцевого канала 8 скорость потока также увеличивается из-за уменьшения шага спиральных выступов 9, так как расстояние между соседними витками уменьшается по мере уменьшения диаметра конуса.

При увеличении скорости потока его турбулизация увеличивается, что интенсифицирует процесс теплоотдачи стенкам сужающегося кольцевого канала 8.

Известно, что при увеличении скорости потока давление в нем падает, а увеличение перепада давлений благоприятно сказывается на процессе развития кавитаций, как акустической, так и гидродинамической.

Закрученный, вихреобразный поток вырывается из кольцевого сужающегося канала 8 и распыляется в выходном патрубке 3. Практически, выходной участок сужающегося кольцевого канала 8 работает, как форсунка, из-за сильной завихренности потока и срыва с острых кромок. Кроме того, при срыве с острых кромок и при резком изменении проходного сечения, в выходном патрубке 3 развивается интенсивная гидродинамическая кавитация. Общее падение статического давления за счет увеличения пути. пройденного потоком жидкости, и ее турбулизацию, как уже отмечено в прототипе, после воздействия акустическим полем, способствует эффективности процесса кавитации. Образовавшиеся кавитационные пузырьки выносятся в выходной патрубок 3 и там охлопываются, так как проходное сечение патрубка 3 больше, чем проходное сечение выходной части сужающегося кольцевого канала 8, вследствие чего скорость потока падает и давление в выходном патрубке 3 увеличивается.

Турбулизация потока и интенсивная акустическая и гидродинамическая кавитация существенно интенсифицирует процессы массообмена и эмульгирования. Кавитационные пузырьки в процессе схлопывания и пульсаций, а также турбулентные пульсации скорости способствуют уменьшению диффузионного сдоя. развивают по-верхность фазового контакта при проведении массообмённых процессов. При эмульгировании несмешивающихся жидкостей мелкомасштабные пульсации скорости и давления при развитой кавитации и турбулентности потока открывают капельки от диспергируемой жидкости, способствуют их дроблению и равномерному распределению по всему объему.