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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2131094

KAVITATION Wärmeerzeuger-

Name des Erfinders: Pishchenko Drozdov (UA); Merenkov Yury Alexandrovich (UA)
Der Name des Patentinhabers: Pishchenko Drozdov (UA); Merenkov Yury Alexandrovich (UA)
Korrespondenzanschrift: 107076, Moskau, Stromynka St., 19, Gebäude 1, kv.24, Kazantsev Vladimir Sergejewitsch
Startdatum des Patents: 1997.04.14

Die Erfindung betrifft Engineering aufzuheizen und kann in allen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden erhebliche Mengen an Wärmeenergie zu erzeugen, insbesondere für die Heizung (direkt in Pipelines) viskoser Flüssigkeiten wie Öl , die Viskosität zu reduzieren und um die Rheologie zu verbessern.

Bevorzugte Einsatzgebiet der Erfindung - Heizung zivile Einrichtungen und Energieversorgung der Wärmekapazität der technologischen Industrie.

Das technische Ergebnis ist , dass die Verstärkung des Fluiderwärmungsprozesses und die Effizienz des Betriebs Wärmeerzeugers zu verbessern wird , indem das Beschleunigungsflüssigkeit in einem Strömungsraum erreicht mit einem Düseneinlaß, Konfusor und Düsenauslass behandelte Flüssigkeit im Inneren der Strömungskammer montiert Superkavitation Schaufeln an der Nabe befestigt an wobei die Klingen an der Außenfläche durch eine koaxiale Zylinder bedeckt, auf der Außenfläche, von denen es eine andere Gruppe von superkavitierende Schaufeln mit entgegengesetzter Richtung der Drallströmung ist, wobei die innere Gruppe von superkavitierende auf der Nabe montierten Klingen und die Bremseinrichtung als Schutzschalter Flussantrieb ausgebildet hinter dem Betätigungselement angeordnet stromabwärts Auslaßrohr mit dem Wärmespeicher verbunden ist, dessen Ausgang an die Wärmepumpe und Netzwerkbenutzern verbunden, dessen Ausgang über eine Leitung mit dem Gehäuseteil verbunden ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Engineering aufzuheizen und kann in allen Bereichen der Wirtschaft eingesetzt werden, die eine erhebliche Menge an Wärmeenergie zu erhalten , notwendig ist, insbesondere kann die Erfindung zum Heizen verwendet werden (direkt in den Rohren) viskoser Flüssigkeiten wie Öl Viskosität zu verringern und seine rheologischen Eigenschaften zu verbessern. Bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung - Erhitzen und Energieversorgung der Wärmekapazität der technologischen Industrien.

Der Stand der Technik Design von High-Power-Wärmeerzeuger verwendet werden, beispielsweise in Form einer zentralisierten Versorgung der Wärmekapazität der Industrietechnik und zivilen Gebäuden und Strukturen.

Zur Zeit, da die Wärmeerzeuger zunehmend Wärmepumpen (mit m., Zum Beispiel ac UdSSR N 458691, 1972 G. [1] und possiysky Patent N 2045715, 1993 G. [2]). Bei Betrieb der Vorrichtungen Rückzyklus ausgeführt, d.h. Wärmeaufnahme tritt in der Umgebung mit anschließender Übertragung seines Körpers mit einer höheren Temperatur. Strukturell die Wärmepumpe eine geschlossene Schleife für das Arbeitsfluid enthält, mit einer Vorrichtung, die Arbeitsfluidzirkulations Bereitstellen, Wärmetauscher, eine Vorrichtung zirkuliert in den Schaltungen der Niedertemperatur-Wärmeträgermedium aus der Umgebung, und Hochtemperatur-Kühlmittel, Antriebsmotor und Steuer- und Überwachungsinstrumente. Die Wärme aus der Umgebung genommen, verbessert die Gesamteffizienz der Anlagen - Engineering Wärme, resümierte die Wärme aus der Umwandlung von Strom erhalten. Die Verwendung von Wärmepumpen, um eine vielversprechende Richtung in den Heizungsbauer zu erwärmen. Allerdings ist die Wirksamkeit dieser Pflanzen relativ niedrig, so dass sie nicht weit verbreitet.

Bekannte Geräte von Wärmepumpen, die die Änderung der physikalischen und mechanischen Parameter der Umgebung verwendet werden , insbesondere die Druck- und Volumen thermische Energie zu erzeugen (siehe. ZB ac an die UdSSR N 458691, 1972 [1] und possiysky Patent N 2045715, 1993 [ 2]).

Im Stand der Technik als ein Medium verwendet werden, beispielsweise Wasserdampf-Mischung oder eine Flüssigkeit. In diesen Vorrichtungen durch den Druck und die Strömungsgeschwindigkeit erzeugte Wärme zu ändern, wodurch die Stromkosten zu reduzieren Wärme zu erzeugen.

Wärmepumpe [1], um die Funktion des Wärmeerzeugers durchgeführt wird , das Arbeitsmedium , das eine Flüssigkeit ist - Wasser, mit einem Gehäuse in Form eines abgedichteten Kugelgefäß umfaßt , wird darin ein Wärmetauscher - Netzwerk Pumpe mit angeordneten mit dem Arbeitsmedium gefüllt Bereitstellen Kompression des Mediums innerhalb des Gehäuses, einem Vor- und Rücklauf Heizkanal ausgestattete Absperrventile und Wärmeverbraucher.

Der Hauptnachteil dieser Wärmepumpe - einen sehr hohen Betriebsdruck im Körper entwickelt, die bis zu 1000 atm ist. Solche Parameter der Anlage stellen hohe Anforderungen an die Festigkeit von Körperteilen, Absperrventile und Rohrleitungen, was zu einer erhöhten Installationskosten arbeitet.

Darüber hinaus ist der Einsatz von Anlagen für den Hausbrand gefährlich wegen der hohen Betriebsdruck.

Für den Prototyp Erfinder Thermogenerator [2] ausgewählt ist , einen zylindrischen Körperabschnitt Fluidströmungsbeschleuniger , umfassend als Zyklon ausgebildet, die an der Endfläche des zylindrischen Abschnitts des Gehäuses verbunden ist. An der Basis des zylinderförmigen Abschnitts gegenüber dem Zyklon wird die Bremsvorrichtung angebracht.

Weil der Wärmeerzeuger Gehäuse in dem unteren Teil des Zyklons mit ausgestattet ist, die Hydraulikfluid unter Druck, wirkt tangential zu ihr, geht es durch die Spirale, und bewegt sich in einer Wirbelströmung, die Geschwindigkeit erhöht; Ferner den zylindrischen Körperabschnitt eintritt, ist der Durchmesser, die mehrmals der Durchmesser des Einspritzlochs, und dann die Bremseinrichtung. Diese Konstruktion reduziert die Ausführungsgeschwindigkeit des Gehäuses und dem Druckmedium, also in Übereinstimmung mit bekannten Gesetzen der Thermodynamik, der strömungsmechanischen Energieänderungen darauf abzielt, ihre Temperatur zu erhöhen.

Die Erhöhung Fluiderwärmungseffizienz beiträgt zusätzliche Bremsvorrichtung in der Bypassleitung installiert ist. Der Druckabfall am Austritt der Bremseinrichtung in dem oberen Gehäuse durch die Gehäuseaustrittsöffnung Verhältnis des Überlaufrohrs und liefert heiße Vorherrschen über den kalten Fluidstrom.

Bei der bekannten Vorrichtung [2] verwendet Änderungen der physikalischen und mechanischen Parameter der Umgebung, insbesondere der Druck und das Volumen Wärmeenergie zu erzeugen.

Das Wesen des Betriebs des Wärmeerzeugers des Prototyps ist die Strömung in den Zyklon und schrittweise Aktivierung resultierende kinetische Energie auf die Bremsvorrichtungen verschiedener Bauarten zu beschleunigen. der Wirkungsgrad bei jeder Stufe der kinetischen Energie der Aktivierung jedoch - niedrig ist , folgt daraus , dass der Gesamtwirkungsgrad nicht hoch sein kann.

Das technische Problem durch die Erfindung gelöst wird , ist die Effizienz durch die Intensivierung der Fluiderwärmungsprozess und reduziert den Stromverbrauch zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Kavitation Wärmeerzeuger, umfassend ein Gehäuse, ausgestattet mit einem Beschleuniger von Flüssigkeitsbewegung und Bremsvorrichtung nach der Erfindung das Beschleunigungsfluidbewegung mit einem Düseneinlass in einer Strömungskammer ist, Konfusor und Düsen in der Strömungskammer mit einem Arbeitselement des behandelten Flüssigkeitsaustrag die Richtung der Verdrillung der Strömung eine superkavitierende Schaufeln auf einer Nabe montiert, die auf der Außenfläche durch eine koaxiale Zylinder bedeckt und die Außenfläche des Zylinders superkavitierende Klinge angeordnet sind, die mit den Drallströmung internen superkavitierende Schaufeln befestigt an der Nabe gegenüberliegt, wobei die Bremsvorrichtung als ein Zerhacker ausgebildet ist Flußaktuator für nachgeordnet Arbeitselement, Auslaßrohr mit dem Wärmespeicher verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Verbraucher und kommerzielle Wärmepumpen Netzwerk, dessen Ausgang mit dem Gehäuse über Einlaßrohr verbunden ist. Zwischen dem Arbeitselement und dem Chopper Strömungs eingestellt Strömungsrate Auswahleinrichtung zu dem zusätzlichen Strömungskammer gekoppelt ist, innerhalb der ein Arbeitselement superkavitierende Strömungsregime Bereitstellung nachgeordnet eine zusätzliche chopper Strömung angetrieben wird, wird die Strömungs Kammerauslass durch das Gehäuse mit der Nabe verbunden gemacht ein hohles, und einem Kollektor, die Außenfläche der Strömungskammer abdeckt Perforationen in der Zone aufweist, wo sich das Bedienelement, und falls das Arbeitselement Turbulator gemacht als breaker Flußmittel Antrieb gekoppelt, um einen zusätzlichen Zerhacker Strömungstreiben, der verbunden ist mit dem Hauptschalter Strömungs Laufwerk eingebunden . Zwischen dem Netzwerk und dem Pumpengehäuse angeordnet Kavitation Aktivators Vorschaltgeräten als konvergente Kanal konfiguriert, eine Strömungskammer tangential mit dem Gehäuse verbunden, in dem eine Hohlnabe an dem Betätigungselement angebracht ist; eine hohle Nabe mit einem Wärmespeicher verbunden ist vorzugsweise an der Spitze. In einer Strömungskammer für das Arbeitselement montiert der Düse nachgeschalteten, im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung, deren Eingänge an den Ausgang der Pumpleistung verbunden sind. Düsenachse in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Stellantrieb wird über einen Regler Brechers mit einem Temperatursensor verbunden ist, wobei ein Eingang des Reglers mit dem Geräuschsensor für das Bedienelement verbunden ist. Turbulator als preryvatelya Fluss hergestellt, ist mit zusätzlichen Strömungsführungen ausgestattet, die beispielsweise in Form von Platten auf dem beweglichen Teil des Schalters in einem Winkel zu dem einfallenden Strömungs montiert. Und einen zusätzlichen Zerhacker-Unterbrecher derart verbunden ist, wie den Beginn der Schaltimpulse Brecher sicherzustellen. Die Vorderkante der koaxiale Zylinder, die superkavitierende Klinge gerichtet in Richtung des Flüssigkeitsstroms ausgeführt ist scharf, abgeschrägte Innenfläche als glatte konkaves Profil und der Vorderkante der Nabe ausgebildet gemacht, in Richtung der Fluidströmung gerichtet ist scharf gemacht, abgeschrägte Außenfläche in Form einer glatten konkaven Profil. Der Ausgang des Wärmeerzeugers mit dem Wärmespeicher, mit einem Druckregler ausgestattet. Alle Komponenten in Kontakt mit der Flüssigkeit aus Silikon-Beschichtung.

Theoretische Grundlage der vorgeschlagenen KAVITATION Wärmeerzeuger- FOLGENDE

Wie es ist bekannt, Chemie, außer Stoffe und deren Wechselwirkungen, und untersucht die Wechselwirkung von Materie und Energie. Typischerweise begrenzen, Stromquellen, die Fähigkeit der Forscher, die Reaktivität von Substanzen zu beeinflussen. Wechselwirkung mit dem Material der elektrische Strom fließt für eine kurze Zeit und eine hohe Energie, während die thermische Wechselwirkungen auftreten für große Zeiträume und bei niedrigeren Energien. Die Wechselwirkung von Schallwellen mit der Materie macht für das Studium von Chemikern solche Bereiche Energie- und Zeitskalen zur Verfügung, die sonst unerreichbar sind. Die Zeit für eine chemische Reaktion in dem Fluiddruck erforderlich ist, darin Wellen durch Erzeugung intensiven Ton erhalten. Diese Wellen erzeugen abwechselnde Bereiche von Kompression (Kompression) und Verdünnung, die Blasen mit einem Durchmesser von etwa 100 Mikrometer bilden kann. Während der Zusammenbruch der Blase (in weniger als 1 Mikrosekunde) sie Gas enthalten können bis zu 5500 ° C erwärmen - diese Temperatur liegt in der Nähe der Sonnenoberfläche. Zum ersten Mal propagieren eine ungewöhnliche Wirkung der intensiven Schallwellen in der Flüssigkeit - Reihe von Phänomenen zu Ultraschall-Chemie im Zusammenhang mit (Sonochemie), im Jahre 1927 entdeckt A.Lumis. Die Aktivierung sonochemischer Forschung begann in den 80er Jahren kurz nach der Schaffung von hoher Intensität Low-Cost und zuverlässige Quellen von Ultraschallschwingungen (mit einer Frequenz von bis zu 16 kHz, die höher als das Niveau des menschlichen Gehörs ist), heute Ultraschall wird in der medizinischen Praxis in der Industrie für das Schweißen von Kunststoffteilen und Reinigung verwendet Materialien und auch in Haushaltsalarmvorrichtungen (über den Raub Warnung) usw.

Diese Anwendungen sind jedoch nicht auf die chemische Einwirkung von Ultraschall zusammen, die, zum Beispiel, erhöht sich die Reaktivität des Metallpulvers größer als 10 5 mal. Es kann so eine schnelle Relativbewegung der Metallpartikel geben, dass sie bei der Kollision schmilzt. Ultraschall kann und mikroskopisch "Flamme Taschen" in der kalten Flüssigkeit erstellen. Diese chemischen Wirkungen des Ultraschalls durch physikalische Prozesse verursacht werden, durch die die Flüssigkeit austreten, zu wachsen und Kollaps, Gas- und Dampfblasen. Ultraschallwellen sind Schallwellen und sind alle mit Kompressions- und Expansionszyklen. Während der Kompression auftreten Zyklen lokalen Druckanstieg in der Flüssigkeit, die miteinander zur Konvergenz seiner Moleküle führt; während Vakuum auftreten Zyklen lokale Druckminderung in einem Molekül führt otdalyayutsya auseinander. Während Vakuumzyklus Welle mit ausreichender Intensität klingen kann die Bildung von Blasen zu erzeugen. Fluidpartikel werden durch Anziehungskräfte gehalten, die seine Zugfestigkeit zu bestimmen. Um eine Blase zu bilden, wodurch die Menge der lokale Druck in der Vakuumzyklus verringert, sollte die Flüssigkeit, die Zugfestigkeit überschreiten. Die erforderliche Druckabfall hängt von dem Fluidtyp und seine Reinheit. Tenacity absolut saubere Flüssigkeit ist so groß, dass die zur Verfügung stehenden Ultraschallquellen nicht um einen Druckabfall ausreichend ist, um Blasen zu schaffen. Für absolut reines Wasser, zum Beispiel, würde es einen größeren Druckabfall als 1000 atm erfordern, während die stärksten Ultraschallgeneratoren einen Druck von etwa 50 atm erzeugen. Jedoch nimmt Flüssigkeiten Zähigkeit aufgrund von Gas "eingefangen" mikroskopische Risse in den festen Teilchen in der Flüssigkeit vorhanden. Dieser Effekt ist ähnlich zu einer Verringerung der Festigkeit durch Risse in den festen Materialien verursacht. In dem eingeschlossenen Gasniederdruck beginnt aus den Rissen kommen, eine kleine Blase bilden, die in Lösung geht. In den meisten Fällen ausreichend Flüssigkeit dort mit Staub und anderen Partikeln stark kontaminiert. In Leitungswasser, beispielsweise Blasen werden mit einem Druck von nur wenigen Atmosphären gebildet.

Die Blase in der Flüssigkeit instabil ist, wenn er groß ist, wird es an die Oberfläche und Burst schwimmt; wenn es klein ist, wird es flüssig sein gequetscht und verschwinden. Wenn jedoch ein Ultraschallwellen-Interaktion mit der Blase kontinuierlich absorbieren Energie während der alternierenden Zyklen von Kompression und Verdünnung. Diese Wechselwirkung führt zum Wachstum und Kontraktion von Blasen in ihnen außerhalb des dynamischen Gleichgewichts zwischen dem Dampf und Flüssigkeit unterbrechen. In einigen Fällen Ultraschallwellen wird das Vorhandensein von Blasen, was zu einer Schwankung der Größe unterstützen. In anderen Fällen erhöht sich die mittlere Blasengröße. Das Wachstum der Blase wird durch die Intensität des Ultraschalls bestimmt. Hohe Intensität Ultraschall auf eine solche rasche Expansion der Blase in der Verdünnungsreihe führen kann, ist es nicht im Verdichtungstakt verdichtet. Daher kann in einem solchen Verfahren Blasen während einer Periode der Ultraschallwelle schnell ansteigen.

Im Fall von geringer Intensität Ultraschallblasengröße variiert in Phase mit dem Druck für die Vakuum- und Kompressionszyklen. Die Oberfläche des Glasfläschchens während des Verdünnungszyklus steigt leicht an den Verdichtungszyklus verglichen. Da die Gasmenge, die in den oder aus dem Vesikel diffundiert von der Oberfläche der Blase in dem Blasen Diffusion während des Vakuumzyklus abhängig ist etwas größer als die Diffusions davon während Kompressionszyklen. Folglich ist für jede Periode der Ultraschallwellen-Blase dehnt sich ein wenig größer als komprimierte und im Laufe der Zeit steigen die Blasen langsam. Wachsende Blase allmählich eine kritische Größe erreichen, bei dem er die Ultraschallenergie wirksam absorbiert. Diese Grße hängt von der Frequenz der Ultraschallwelle. Bei 20 kHz, beispielsweise die kritische Abmessung (Durchmesser) der Blase ist ungefähr 170 Mikrometer. Eine solche Blase schnell während einer Periode der Wellen wachsen. Nachdem die Blasengröße schnell erhöht, kann es nicht wirksam Ultraschallenergie absorbieren. Ohne externe Energieversorgung kann ein Fläschchen sein. Die Flüssigkeit drückt sie und sie bricht zusammen. Während des Zusammenfallens der Blasen gebildet Bedingungen für das Auftreten von ungewöhnlichen chemischen Reaktionen. Gase und Dämpfe werden in der Blase komprimiert, Wärme abgebende intensiv durch die die Flüssigkeitstemperatur in der Nähe der Blase steigt und dadurch Heißmikroregion zu schaffen. Obwohl die Temperatur extrem hoch in der Umgebung ist, ist der Bereich selbst so klein ist, dass Wärme schnell abgeführt wird. Nach Schätzungen der University of Illinois in Urbana-Champaign Flüssigkeit Heiz- und Kühlrate von mehr als 10 9o C / s. Dies entspricht der Abkühlrate des geschmolzenen Metalls an seiner Oberfläche auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt Spritzer. Somit wird bei einem bestimmten Zeitpunkt der Großteil der Flüssigkeit bei Umgebungstemperatur. Die genauen Werte von Temperatur und Druck, dostigaemye auf den Zusammenbruch der Blase, ist es schwierig, zu bestimmen, sowohl theoretisch als auch experimentell. Jedoch sind diese Werte fundamental die sonochemische Effekte in der Beschreibung. Für eine ungefähre Beschreibung der Dynamik des Zusammenbruchs der Blase verschiedene theoretische Modelle, um unterschiedliche Grade der Genauigkeit charakterisiert wir vorgeschlagen worden. Der Nachteil all dieser Modelle - die Unfähigkeit, genau die Dynamik der Blase in der Endphase der Zusammenbruch beschreiben. Haibolee komplexe Modelle geben Werte in der Größenordnung von 10 3o C Temperatur, Druck 2. Oktober - 3. Oktober atm und einer Aufheizzeit von weniger als 1 Mikrosekunde. Die Temperatur der kollabierenden Blase kann nicht mit einem Thermometer gemessen werden, da die Wärmeableitung zu rasch erfolgt. Eine der Möglichkeiten, den Temperaturmess - Bestimmung der Rate der chemischen Reaktionen, wie die Temperatur bekannt ist, ist im Zusammenhang mit dem negativen Logarithmus des Kehrwerts der Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn die gemessene Geschwindigkeit von mehreren unterschiedlichen Reaktionen in der Umgebung durch Ultraschall erzeugt, ist es möglich, die Temperatur nach der bubble Zusammenbruch erreicht zu berechnen. Bei der Bestimmung eingerichtet , um die relativen Geschwindigkeiten von einer Anzahl von sonochemische Reaktionen J. Hammerton die Existenz von zwei verschiedenen Temperaturbereichen mit dem Blasenkollaps verbunden. Gas in der Flasche enthalten ist , erreicht eine Temperatur von etwa 5500 o C, während die Flüssigkeit in der Nähe der Blase - 2100 o C. Zum Vergleich - die Temperatur der Flamme Acetylenbrenner ist etwa 2400 o C. Obwohl der Druck während der Zusammenbruch der Blase erreicht, experimentell schwierig zu bestimmen, als die Temperatur zwischen diesen beiden Werten eine Korrelation ist. Somit wird der maximale Druck kann eine Schätzung von 500 Atmosphären, das entspricht der Hälfte der Druck an der tiefsten Stelle der Weltmeere zu bekommen - Marianengraben. Trotz der Tatsache, dass die lokale Temperatur und Druck mit dem Zusammenbruch der Blase extreme erreicht, können Sie erfolgreich den Fluss von sonochemischer Reaktionen steuern. Intensität der Blasenkollaps und deshalb den Charakter der Reaktion wird durch solche Faktoren wie die Frequenz der Ultraschallwellen beeinflusst, dessen Amplitude, der Umgebungstemperatur, der statische Druck, der Natur der Flüssigkeit und dem darin gelösten Gases.

Sonochemischen Prozesse in Flüssigkeiten hängt hauptsächlich von den physikalischen Effekten mit schnellen Erwärmung und Abkühlung, die durch den Zusammenbruch der Blase verursacht. Zum Beispiel ist es bewiesen , dass die Bestrahlung von Wasser unter dem Einfluss von Ultraschall - Energie von Ultraschallwellen Wasser (H 2 O) in hochreaktive Atome Wasserstoff aufgespalten wird (H 2) und Hydroxylradikale (OH). Im Schnellkühlschritt und die Wasserstoffatome Hydrosila Radikale rekombinieren 2 Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) und molekularem Wasserstoff H zu bilden. Wenn Wasser mit Ultraschall bestrahlt wird, zu anderen Verbindungen hinzufügen, können viele Nebenreaktionen darin auftreten. Organische Verbindungen zersetzen sich schnell in dieser Umgebung und anorganischen oxidiert oder reduziert werden.

In einigen organischen Flüssigkeiten während Beschallen physikalisch-chemischen Reaktion auftreten. Beispielsweise Alkane - die Hauptbestandteile von Rohöl - in kleinere Fragmente (beispielsweise Benzin) aufgeteilt werden, in der Regel für dieses Rohöl durch Erhitzen auf eine Temperatur von über 500 o C. rissig Jedoch Alkane Beschallung ihrer Spaltung bei Raumtemperatur bewirkt, ist das Produkt dieses Verfahrens Acetylen, die in ausreichenden Mengen einfaches Erhitzen nicht erhalten werden kann. Vielleicht die erstaunliche chemische Phänomen mit Ultraschall verbunden ist, ist seine Fähigkeit, winzige "Taschen der Flamme" in kalten Flüssigkeiten zu schaffen, als Ergebnis des sogenannten Sonolumineszenz. Dies geschieht, wenn durch den Zusammenbruch der Blase in der Flüssigkeit Mikroregion mit Fieber auftritt; Moleküle in diesem Bereich kann mit dem Übergang zur Hochenergiezustand angeregt werden. Wenn Sie in den Grundzustand der Moleküle zurückkehren emittieren sie Licht. E. Flint 1987, gefunden , dass die Exposition gegenüber Ultraschall Kohlenwasserstoff ein überraschendes Ergebnis liefert: die Farbe des emittierten Lichts ist die gleiche wie in der Flamme eines Gasbrenners. Wirkung von Ultraschall auf die Flüssigkeit verwendet, und die chemischen Reaktionen in Lösungen zu beschleunigen. Beispiel Organometallverbindungen Metall-Kohlenstoff-Bindungen enthalten, besonders aufschlussreich. Diese breite Klasse von Substanzen eine wichtige Rolle spielt bei der Herstellung von Kunststoffen bei der Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen und die Synthese von Pharmazeutika, Pestiziden und Herbiziden.

Im Jahr 1998 P.Shubert untersucht zunächst die Effekte von Ultraschall auf Organometallverbindungen, insbesondere Eisen pentakarbonil Fe (CO) 5. Die erhaltenen Ergebnisse sind im Vergleich mit Daten über die Wirkung von Licht und Wärme auf die Fe (CO) 5 zeigen Eindeutigkeits chemischen Verfahren durch Ultraschall induziert. Wenn der Fe (CO) 5 unterzogen wird , zu erhitzen, wird es in Kohlenmonoxid zerlegt (CO) und feines Eisenpulver , das sich spontan in Luft entzündet. Wenn Fe (CO) 5 bis Ultraschallstrahlung, es zuerst zerfällt in Fe (CO) 4 und lose Fragmente CO. Moleküle von Fe (CO) 4 kann dann eine Verbindung von Fe (CO) 9 zu bilden , rekombiniert werden. Der Zusammenbruch der Blase führt zu einem anderen Ergebnis. Es wird durch die Freisetzung einer Menge an Wärme begleitet , die mehrere Gruppen CO abzuspalten ausreichend ist, aber in der anschließenden raschen Abkühlung des Reaktions stoppt vor der Fertigstellung. Somit wird , wenn Fe (CO) 5 wirkt Ultraschall, ausgebildet , um einen ungewöhnlichen Gruppe von Fe 3 (CO) 12. Sonochemistry zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser, wird durch Ultraschallkapazität bestimmt Öl in der Flüssigkeit zu emulgieren, in flüssiger Form von Mikrotröpfchen in der Emulsion des anderen führt. Ultraschall Anzieh- und Verdünnungssubstanzen Energiespeicher-Moleküle auf der Oberfläche der Flüssigkeit führen, die dann die kohäsiven Kräfte überwindet, die sie in einem großen Tropfen zu halten, dann gibt es die Fragmentierung der Tröpfchen in kleinere Fragmente, und allmählich emulgierte Flüssigkeit. Emulgierung kann die chemische Reaktion zwischen den nicht mischbaren Flüssigkeiten aufgrund der starken Zunahme ihrer Kontaktfläche zu beschleunigen. Eine große Kontaktfläche erleichtert das Eindringen von Molekülen, von einem Fluid zu einem anderen - die Wirkung, die in Folge einige der Reaktionen beschleunigt werden. Zum Beispiel Emulgierung von Quecksilber in verschiedenen Körperflüssigkeiten führt zu besonders interessanten Reaktionen; von A. Fry von der Universität von Wesley, der, dass die Reaktion von vielen Quecksilberverbindungen gefunden bromoorganicheskimi Zwischenstufe der Bildung neuer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen sind. Diese Reaktionen spielen eine entscheidende Rolle bei der Synthese komplexer organischer Verbindungen. Extreme Bedingungen in der Nähe von festen Oberflächen erstellt werden, können chemische Aktivität "nicht reaktiv" Metalle zu verleihen, verwendet werden. Zum Beispiel, studierte er R.Dzhonson Reaktion von Kohlenmonoxid mit Molybdän und Tantal und anderen Metallen und in der Nähe zu ihnen in Bezug auf die Reaktivität. Für die Bildung von Metallcarbonylen durch herkömmliche Verfahren erfordern Drücke von 100-300 bar und einer Temperatur von 200 bis 300 o C. Doch während ihrer Bildung Beschallen kann bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck nehmen. Der Zusammenbruch der Blase zusätzlich zu allen oben beschriebenen Effekte können durch die Freisetzung der Stoßwelle in Flüssigkeit begleitet. Sonochemische Verfahren auf festen Teilchen in einer Flüssigkeit zu einem großen durch eine solche Stoßwellen bestimmt Umfang, die mit einer Geschwindigkeit unter dem Einfluß der Annäherung mikroskopischen Partikel von Metallpulver auftreten mehr als 500 km / h.

Solche Kollisionen sind so intensiv wie an der Stelle der Schlag Schmelzen der Partikel zu bewirken. Dies erhöht die Reaktionsfähigkeit des Metallschmelzfähigkeit, da die Entfernung des Metalloxids führt zu einer Beschichtung (Film). Solche Schutz Oxidschicht auf den meisten Metallen und sind die Ursache für die Patina auf Kupferprodukten und Skulpturen aus Bronze gefunden. Da die Ultraschallbehandlung erhöht die Reaktivität von Metallpulvern und erhöht ihre katalytische Aktivität. Bei vielen Reaktionen wird der Katalysator benötigt, so dass sie fort, die erforderlichen oder sogar eine nennenswerten Geschwindigkeit. Der Katalysator wird in der Reaktion nicht verbraucht wird, und beschleunigt nur die Reaktion von anderen Substanzen. Wirkung von Ultraschall auf die Teilchenmorphologie, die Oberflächenzusammensetzung und die katalytische Aktivität wurde untersucht und D.Kasadonte S.Doktichem. Sie entdeckten, dass, unter dem Einfluss von Ultraschall, eine scharfe Änderung in der Oberflächenmorphologie solcher Katalysatoren wie Nickelpulver, Kupfer und Zink. Geglättete Oberfläche der einzelnen Teilchen und die Teilchen werden in Aggregaten umfangreichen kombiniert. Die Oberflächenzusammensetzung eines Nickel-Experiment zur Bestimmung zeigte, daß Oxidüberzug entfernt wird, wodurch die katalytische Aktivität des Nickelpulvers zu erhöhen. Im Allgemeinen erhöht die Ultraschallbestrahlung , die Effizienz von Nickelpulver als Katalysator mehr als 10 5 mal. Unter solchen Bedingungen sind derzeit ein Nickelpulver und einige spezielle aktive Katalysatoren verwendet, aber es ist nicht brennbar und billiger ist.

Ultraschall ist in fast jedem Fall sinnvoll, müssen wir, wenn die Flüssigkeit und Feststoff reagieren. Darüber hinaus kann es durch die große Menge an Flüssigkeit eindringen und daher gut für industrielle Anwendungen geeignet. In Zukunft muss der Einsatz von Ultraschall in chemischen Prozessen sehr unterschiedlich sein. Im Hinblick auf die Synthese von Arzneimitteln kann der Ultraschall die Produktausbeute zu erhöhen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.

Um jedoch die höchste sonochemistry erzielen kann mit der Erlangung neuer Materialien mit ungewöhnlichen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden. Beispielsweise eine sehr hohe Temperatur und der Druck während der Reaktion erreicht, kann auf die Synthese von feuerfesten Materialien führen (wie Siliciumcarbid, Wolframcarbid oder sogar Diamant). Hitzebeständige Materialien haben eine hohe Hitzebeständigkeit und strukturelle Festigkeit enorm. Sie finden wichtige industrielle Anwendungen als Schleifmittel und Einfügungsblätter mit erhöhter Härte.

Die extrem schnelle Abkühlung durch den Zusammenbruch der Blase begleitet, kann verwendet werden, metallische Gläser zu produzieren. Solche amorphe Metalle haben eine außergewöhnlich hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Obwohl chemische Anwendungen von Ultraschall noch in den frühen Phasen der Entwicklung in den kommenden Jahren sind, sollten wir rasche Fortschritte auf dem Gebiet der sonochemistry erwarten. Die Verwendung von Ultraschall in den Laborreaktionen sind weit verbreitet, und die Übertragung der verfügbaren Technologien im kommerziellen Maßstab Reaktion offenbar ist, nicht mehr weit. Im Herzen der entwickelten Technologie sind die neuesten Fortschritte in der Erforschung der chemischen Effekte von Ultraschall.

Die Auswirkungen der oben (einschließlich Kavitation), verursacht durch die Wirkung von Ultraschall in einem flüssigen Medium ausreichend für das Auftreten der Intensitätseffekte. Mit all der Pracht erzielbare Reichweite von physikalischen und chemischen Effekte von Ultraschall Kavitation (oder Ultraschall-Kavitation Behandlung) und die folgenden inhärenten Nachteile.

Alle Ergebnisse können in der Nähe der Ultraschallwandler erreicht werden, und wenn der Abstand von der Quelle der Rechenleistung stark reduziert, was im industriellen Maßstab ihre weitverbreitete Verwendung verhindert. Einer hydrodynamischen Kavitation Ultraschall Kavitation ähnlich der Bedingungen der Keimbildung von Kavitationsblasen, ihre Entwicklung und nachfolgenden Zusammenbruch auf die Auswirkungen auf die Umwelt ausgeübt wird, die in ihrem Abdeckungsbereich befinden, und unterscheidet sich nur das Auftreten von Natur, dh, Sehen Sie "Heizkörper". Allerdings ist diese scheinbar kleine Unterschied ist signifikant, da die hydrodynamischen Kavitation durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß die gesamte Masse der Flüssigkeit in dem Bildungsprozess beteiligt sind (Entwicklung und das Zusammenfallen) Kavitationsblasen. Weiterhin beschreibt der Begriff "Kavitation Fluidstrom-Modus", die (nach Ansicht der Autoren) am besten die Phänomene stattfindet - nämlich die Bedingungen für die Erzeugung von Kavitationsblasen nahe größten Durchmesser und sind auf die Situation nicht abhängig "Emitter" in Bezug auf; möglichen Bedingungen, wenn die gesamte Flüssigkeit in die Kavitationsblasen umgewandelt wird. Offensichtlich ist diese Randbedingung ist mehr als nötig. Realistisch genug, um die Dampfphase (Kavitationsblasen) geleitet um oder etwas mehr als die Hälfte des Flüssigkeitsvolumens, dann die Kavitationsblasen Zusammenbruch, wenn es verarbeitet wird. Die Anzahl der erzeugten Blasen kann das Volumen des Hohlraumes zu bestimmen, wo Kavitationsblasen gesammelt werden. Es wurde experimentell festgestellt, dass der Durchmesser der Blasen in etwa gleich ist, was zu wesentlich größer (als Ultraschall-Kavitation) Wert der Gesamtenergie freigesetzt. Die Tatsache, dass die Zahl der Kavitation unter hydrodynamischen Kavitation Blasen ist viel mehr tut letzte Schlussfolgerung unbestreitbar.

Die Wirksamkeit der Kavitation Behandlung (jeglicher Art) wird durch die spezifische Energie der kumulativen Mikrostrahlen durch Kollaps von Kavitationsblasen gebildet bestimmt, aus dem Zusammenbruch der Kaverne für Kavitator resultierende ( "Sender"), durch die Anzahl der Kavitationsblasen multipliziert.

Es wird angenommen, dass die Energiedichte zum Quadrat der kumulativen jets ihrer Geschwindigkeit proportional ist, und die Geschwindigkeit ist direkt abhängig von der Quadratwurzel des Drucks in der Strömungskammer. Somit ist die Verteilung von Energie zu dem Grad der Druck in der Dispersionskammer proportional, das heißt,

Um die Verteilung der Energie in Kavitation System fließen Expansion verbessern, um einen Diffusor. Die maximale Druckanstieg in der gleichen Zeit, auch mit unbegrenzter unendliche Ausdehnung der Strömung wird dazu neigen, Geschwindigkeitsdruck auf den Wert zu erweitern

und mit einer Strömungsgeschwindigkeit in dem Strömungsabschnitt, beispielsweise v = 2 m / s, wird P = 0,02 bar und bei v = 10 m / s P = 0,5 atm max.

streng mehr aus der Sicht der laufenden physikalischen und mechanischen Prozessen kann die Energiedichte der Kavitation eines einzelnen Kavitationsblase durch die Abhängigkeit dargestellt werden,

Eine Analyse dieser Abhängigkeit in Bezug auf die höchste Rate der Energieabgabe zu erzielen, zeigt die Notwendigkeit, den größten Wert des maximalen Radius des gebildeten und die Vorbereitung für den Zusammenbruch der Kavitationsblase und der Druckaufbau in dem Zusammenbruch Zone zu erreichen. Es ist jedoch gegenseitig ausschließende Bedingungen. Wenn der Druck in der Wachstumszone des Zusammenbruchs wird die Blasengröße reduziert. Durch die Reduzierung des Drucks der Blasen groß genug ausgebildet ist, jedoch aufgrund der geringen Druckdifferenz innerhalb und außerhalb des Blasenkollaps kräftig genug auftritt.

Zur Erhöhung der zugeteilten "Emitter" hydrodynamischen Kavitation Energie verwendet Druckpulsation Generator in Form eines Strömungsunterbrechers, bestehend aus der stationären Scheibe und der Drehscheibe mit radialen Fenstern. Einstellen des Strömungsbrechers für "Emitter" (Kavitators) für Downstream ermöglicht (mit einem großen Querschnitt der durch Brechers) Wachstumsbedingungen Microbubbles größere Größe - mit einem offenen Brecher (und kollabieren sie) - bei überlappenden Unterbrecher (deutlich erhöhter Druck). Dies kann nur dann, wenn der Chopper für Kavitators Downstream und charakteristisch nur von Kavitation Mischer erreicht werden. Dies ist eines der Unterscheidungsmerkmale dieser technischen Lösungen. eine Welle an der Stelle schaffen heißt eine Kräuselung Kavitators zu schaffen, um eine Änderung der Fluidströmungsgeschwindigkeit Auftreffen auf Kavitators zu führen. Dies führt zu einer Änderung in der Größe der hinter den Schultern gebildeten Hohlraum, der durch die Anzahl der Kavitation Mikrobläschen ändert, die eine Intensivierung des Mischprozesses liefert. Druckänderungen für Kavitator in den Hohlraum geschieht nicht, da der Druck in dem Hohlraum Kavitator wenn Kavitation Strömungsregime zu dem Druck der gesättigten Flüssigkeitsdampf konstant und gleich ist, die der Strömungsgeschwindigkeit Kavitator unabhängig ist. Folglich ist die spezifische Energie, die erzeugt wird, wenn die Kavitation Strömungsregime Sucht vorgelegt werden müssen

KAVITATION Wärmeerzeuger. Russische Föderation Patent RU2131094

Es ist offensichtlich, daß die Energie durch die Kavitation erzeugte Strömung, direkt proportional zu dem Druck in dem Zusammenbruch Zone. Insbesondere wird diese Abhängigkeit in der Kavitation Behandlung von Flüssigkeiten offenbart, die bei einer Temperatur sind, den Siedepunkt nähern. In diesem Fall wird die Differenz - Ansätze (P P np) Null, und daher keine Änderung der Geschwindigkeit, die Geschwindigkeit Welligkeit auf die Schaufeln das Profil der Messerwechsel usw. kann die Mischbedingungen nicht zur Verfügung stellen, das heißt Bubbles werden, obwohl größere Größen bilden, aber sie entweder nicht, wird zusammenbrechen oder Energie minimal sein (die physikalische Bedeutung analog Wasser im Kessel zu kochen). Dieses Problem ist noch wenig untersucht, aber es ist extrem wichtig, weil es neue Möglichkeiten für die starke Intensivierung des Kavitationsprozess öffnet. Wenn momentane Überlappung Brecher erzeugten Stoßwelle, die sich gegen die Umwelt Bewegung dispergierbar etwa die Schallgeschwindigkeit im Medium. An der Stoßfront Druck wird durch Shukowski gegeben: P 2 = C v, wobei C - Ausbreitungsgeschwindigkeit von Stoßwellen in einem Medium, - Dichte des Mediums; v - Geschwindigkeit des Mediums.

Schon bei geringer Strömungsgeschwindigkeit am Ausgang v = 2 m / s der Druck an der Stoßfront wird: P = 100 · 1550 · 2 = 31 atm.

Somit, wenn anstelle des Kanals und einen erweiterten Satz von Stoßwellen Diffusor Generator-Ausgang, dann wird die spezifische Energie wird in der Dispersion erhöhen

KAVITATION Wärmeerzeuger. Russische Föderation Patent RU2131094

Schockwelle mit hohem Druck an seiner Vorderseite stromaufwärts weis ist sehr erhebliche lokale Kompression. Dieses Phänomen wird in einer hydrodynamischen Kavitation Behandlungsflüssigkeiten (jeder Art und Herkunft) liegt bei der Siedetemperatur verwendet wird.

Im Lichte der obigen Ausführungen sollte deutlich gemacht werden, dass die vorgeschlagene Vorrichtung, Bremsvorrichtung eine neue Funktion führt - Stromgeneratorleistung Kollaps von Kavitationsblasen. In dem Fall der bekannten Verfahren zum Erreichen Kavitation (einschließlich Ultraschall) - eine Möglichkeit, die Energie auf den "Emitter", geliefert zu erhöhen. Hydrodynamische Kavitation charakteristisch "schleichenden" Funktion ermöglicht Kavitatoren Strömungsbedingungen zu verwenden, um die Bedingungen für die Erzeugung einer großen Anzahl von Kavitationsblasen mit großem Durchmesser zu schaffen. Lassen Sie uns auf einige der Prozesse der Erzeugung von Kavitationsblasen wohnen. Im Prozess der einer hydrodynamischen Kavitation unterscheiden verschiedene Phasen: die Anwesenheit des Embryos Kavitationsblase (Education Center); die Entstehung einer Kavitationsblase; erhöhen, um die Größe der Kavitationsblasen aufgrund der Druckdifferenz zwischen der Innenseite und Außenseite der Blase; die Größe der Kavitationsblase Wachstum durch Trägheitskräfte - einem inerten Zustand; der Kollaps von Kavitationsblasen. Jede Stufe wird durch eine negative Realisationszeit gekennzeichnet oder dass klarere, Kavernen Weg. Offensichtlich muß die Hohlraumlänge ausreichend sein, um alle Schritte des Verfahrens durchzuführen.

Die nächste Aufgabe ist es, den Hohlraum Überschwemmungen zu erhöhen, dh das Erreichen des Wertes midsection Hohlraum erforderlich. Dies kann durch Erhöhen der Anzahl von Emittern, Emitteranordnungen erreicht werden, usw. Hydrodynamische Kavitation und hier eröffnet neue Möglichkeiten der Nutzung. Vorrichtung nach Klingen keilförmigen Strömungsachse, Drallströmung Bereitstellung microwhirlwinds Formation zu erzeugen und somit die Bildung einer zusätzlichen Menge. Durch das Erreichen Fluidfluß Verdrillen in die entgegengesetzte Richtung, um die zentralen Schaufeln OD Umfangsklinge versehen ist, und das erzeugte neue microwhirlwinds Zone Wechselwirkung mit microwhirlwinds erzeugt für Klingen auf einer Achse montiert ist, Doppel relativen Mikroströmungsrate, die ihre Durchdringung ineinander fördert und Es bietet volle mittschiffs Kavitationsblasen den Hohlraum füllt. Durch die Verringerung verringert die Strömungsrate der Mikroblasenbildung Intensität bis zum Verschwinden der Kavitation. Erstellen einer stabilen Kavitation Regime in seiner fortgeschrittenen Stadium, wenn die Leistung ändert spezifischen Energieverbrauch zu reduzieren. Es wurde festgestellt , dass die siliziumorganische Beschichtung FTL-121 teilweise Benetzungsfläche fördert. Dies bietet sich entlang der Oberfläche der flüssigen Kavitator Klingen ein gleitendes. Das Auftreten dieser Bedingungen wie möglich erlaubt Strömung scharf, um 30-40%, der Länge des Hohlraums und die Menge der Kavitation Mikroblasen erhöhen, was einen signifikanten Anstieg in der Intensität des Prozesses vorgesehen sind , vollständig die Erosion der Mischerelemente eliminiert.

Die besten Ergebnisse werden bei einer Beschichtungsdicke von 0,1 mm für die Silikonbeschichtung FTL-121 erreicht. Tests wurden in verschiedenen Umgebungen und unterschiedliche Temperaturen Beständigkeit der Beschichtung FTL-121 gezeigt. Die Intensität der Erosion ist auf die Länge des Hohlraums direkt proportional (in der Regel dimensionsloser Parameter - die relative Länge des Hohlraums, der das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Hohlraumkörpers ist). Die Menge an Erosion wird geschätzt, das Gewicht Kavitator für einen bestimmten Zeitraum zu ändern.

KAVITATION Wärmeerzeuger. Russische Föderation Patent RU2131094

Fig. 1 zeigt eine allgemeine Ansicht der Kavitation Wärmeerzeuger

Fig. 2 - Strömungsbrecher

Fig. 3 - Ein Blick in Fig. 2

Eine Kavitation Generator umfasst ein Gehäuse 1, ausgestattet mit Gas- und Bremsfluidströmungsvorrichtung; Beschleuniger Bewegung wird als eine Fluidströmungskammer Einlaufstutzen 2 3 4 5 Konfusor und Düsenauslass der behandelten Flüssigkeit ausgelegt. Innerhalb der Strömungskammer 2 ist ein Arbeitselement in Form von internen superkavitierende Schaufeln 6 montiert an einer Nabe 7, die auf der Außenfläche durch eine koaxiale Zylinder 8, auf der Außenfläche davon superkavitierende abgedeckt sind Klinge 9 angeordnet sind, die Verdrillung Strömungsrichtung, die auf die Drallströmung internen superkavitierende Klingen gegenüberliegenden 6 7 an der Nabe befestigt ist und die Bremseinrichtung als Strömungsgetriebenen chopper auf das Arbeitselement nachgeordnet gestaltet. Düsenauslaß 5 ist mit dem Wärmespeicher 10 verbunden, dessen Ausgang mit einem handelsüblichen Wärmeverbrauchernetz 11 und die Pumpe 12, deren Ausgang mit der Versorgungsleitung 3. Die Strömungskammer 2 ist mit dem Rohr 5 durch die behandelte Flüssigkeit Entladungs ​​Diffusors 13. Das Netz 12 ist mit der Pumpe-Düse 3 bis 14 Konfusor Strömungsunterbrechers ist in Form von Scheiben 15 und 16 mit radialen Fenstern 17 und 18. die Scheibe 15 ist ortsfest und der Scheibe 16 montiert auf dem Aktuator 19, der mit einem Stellantrieb (Motor) 20 zwischen dem Konus 13 und der Scheibe 15 verbunden ist 21. die Membran 22 ist zwischen dem Betätigungselement und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung installiert ist, installiert Auswahl der Fluidströmung in Verbindung mit einem zusätzlichen Strömungskammer 23, innerhalb der ein Arbeitselement, Bereitstellen Strömungsregime superkavitierende ein superkavitierende Blätter 24 an der Nabe 25 angebracht, die von der Außenfläche bedeckt sind koaxiale Zylinder 26. die äußere Zylinderfläche 26 befindet superkavitierende Klinge 27. In der Strömungskammer 23 der Nabe 25 ist Profile 28 der Strömungskammer befestigt stromab des optionalen Strömungsbrecher mit dem Stellantrieb vorgesehen ist. Wobei die Unterbrechers besteht aus Scheiben 29 und 30 mit radialen Fenstern 31 und 32. Die Scheibe 29 fest angebracht ist, und die Scheibe 30 montiert auf dem Stellglied 33. Zwischen 25 Platte und der Strömungskammer 34. Die Einschränkung 23 Beenden Strömungskammer 23 durchgeführt mit dem Rückgrat durch das Gehäuse 35 verbunden ist 1 die Nabe 7 hohl ausgebildet, und der Kollektor 36, die Außenfläche der Strömungskammer 2 mit Perforationen im Bereich der Anordnung des Arbeitsgliedes abdeckt, wobei das Gehäuse 1 auf das Arbeitselement 37 angebracht Turbulator gemacht als breaker Flußmittel Antrieb mit dem Stellglied 33 verbunden zusätzlichen Strömungsunterbrechers, der mit einem Antrieb 19, einem Strömungsunterbrechers verbunden ist.

Turbulator hergestellt in Form von Scheiben 38 und 39 mit radialen Fenstern 40 und 41. Die Scheibe 38 fest angebracht ist, und eine Scheibe 39 montiert auf dem Aktuator 37.

Zwischen der Leitungspumpe 12 und dem Gehäuse 1 ist Vorschaltgeräten Kavitation Aktivator angeordnet ist, als konvergente Kanal 14 der Strömungskammer 42, konfiguriert tangential zu dem Gehäuse 1 verbunden ist, innerhalb dessen der hohle Nabe, ein Arbeitselement, die hohle Nabe 43 mit dem Wärmespeicher 10 verbunden ist, vorzugsweise an der Spitze. Das Arbeitselement ein superkavitierende Blätter 44 auf einer hohlen Nabe 43 montiert, die durch die Außenfläche 45 koaxiale Zylinder bedeckt sind, auf der äußeren Oberfläche des Zylinders 45 angeordnet superkavitierende Klinge 46.

In der Strömungskammer 42 des Arbeitselementes befestigt stromab der Düsen 47 und 43 vorzugsweise senkrecht zur Strömungsrichtung sind, dessen Eingänge mit dem Ausgang der Pumpe 12 über das Netzwerk verbunden sind, 49 und die Ventile 50.

Achsen 47 und Düsen 48 sind in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Der Stellantrieb 20 ist über breaker Antriebssteuerung 51 mit einem Temperatursensor 52 und einen Eingang des Reglers 51 verbunden ist für das Betätigungselement 53 mit dem Geräuschsensor verbunden ist.

Turbulator in einem Strömungsunterbrechers angeordnet ist , ist mit zusätzlichen Strömungsführungen ausgestattet, die beispielsweise in Form von Platten 54 (Fig. 3) , die an dem beweglichen Teil des Schalters in einem Winkel zu dem einfallenden Strömung.

Und einen zusätzlichen Zerhacker-Unterbrecher derart verbunden ist, wie den Beginn der Schaltimpulse Brecher sicherzustellen.

Die Vorderkante der koaxialen Zylinder 8, 26, 45, die superkavitierende Klingen 9 installiert sind, 27, 46, in Richtung der Fluidströmung gerichtet ist scharf, abgeschrägte Innenfläche als glatte konkave Profil und die Vorderkante der Nabe 7, 25, gebildet aus 43 gerichtet in Richtung der Flüssigkeitsstrom scharf, abgeschrägte Außenfläche als glatte konkave Profil.

Am Ausgang des Wärmeerzeugers Ein Druckregler 55, dessen Ausgang mit einem Stellglied 56 verbunden ist.

10-40 Gewichts-% von Asbest - - 10-30 Gewichts-% Muskovit - Glimmer 1-10 Gewichts-% Bindemittel ... Al 2 O 3: Alle Komponenten in Kontakt mit der Flüssigkeit aus siliziumorganischen Beschichtung, beispielsweise mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt - sonst.

Wenn sie in die Pumpe 12 durch das Fluid aufgenommen tritt in den 14 - Diffusor, der Strömungskammer 42 bei einem Druck von 4-8 atm, wo eine Strömungstrennung auftritt. Ein Teil der Strömung tritt in die Blätter 44, wo durch den Strömungsquerschnitt verengt und eine Drallströmung der Flüssigkeitsdurchsatz erhöht und der Druck abnimmt. Bei Erreichen der Sättigungsdampfdruckwerten, nachdem die Blätter 44 gebildet Kavitation Kaverne, in dem Schwanz des Feldes, das Mikroblasen erzeugt. Als Folge des Zusammenbruchs der Kavitationsblasen entstehen Mikrostrahlen kumulative Feld mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 5 m / s und Drücke bis 10 Trommeln von 5 atm.

Außerdem ist es aufgrund der Bildung von Drallströmung microwhirlwinds, was zur Bildung von Kavitationsblasen beitragen. Ein anderer Teil der Strömung geht in Superkavitation Klingen 46 und für die es Kavernen, letzteres wirken mit den von den Schaufeln gebildeten Hohlraum 44. Aufgrund der multidirektionalen Verdrillung Strömen gibt es eine gegenseitige Beeinflussung und Penetrations microwhirlwinds und die sich ergebenden kumulativen Mikrostrahlen und Wirkungs Wechselwirkungen. Der gesamte Hohlraum wird durch eine hohe Intensität der Bildung von Kavitationsblasen und microstreams microwhirlwinds gekennzeichnet. Teil der Fluidströmung stromabwärts der Pumpe 12 tritt in die Düse 47 und 43, napravlennye Zähler. Interagieren, einen Flüssigkeitsstrahl (auf ein Verfahren zur Akademiemitglied Leonid Sedow Kavitation) Hohlraum zu bilden, die eine zusätzliche Unstetigkeit in der Haupthöhle führt und intensiviert den Prozess. In dem Fall, dass die Achse der Düsen 47 und 43 in einem Winkel gerichtet sind, miteinander, gibt es eine zusätzliche Drallströmung und als Folge erhöhten unsteadiness Hohlraum, der das Wachstum von Mikrobläschen gewährleistet. Der gesamte Hohlraum durch die Düse 3 tritt in das Gehäuse 1, wobei die Kavitationsblasen collapse endet.

Gase und Dämpfe aus dem Wärmespeicher 10 sind in die hohle Nabe 43 ausgestoßen und fallen in eine Höhle. Diese Gase sind die Zentren der zusätzlichen Bildung von Kavitationsblasen und zusätzlich das Warmwasser wird entgast, liefert die kommerzielle Wärmeverbraucher 11, die die Korrosion von Metallstrukturen reduziert.

Es wird festgestellt, dass die maximale Intensität der Erzeugung von Kavitationsblasen erreicht wird, wenn zu Kavitationseffekten pulsatile Strömungsregime angewendet, die Fluidströmungsunterbrechers bereitstellt. Wenn sich die Scheibe 35 dreht sich mit radialen Fenstern 41 abwechselnd überlappen, tritt radiale Fenster 40 Scheibe 38, die zu den Strömungs Druckpulsationen führt. Die grßte Wirkung wurde beobachtet, wenn die Frequenzen der Hohlraum Pulsationen des Arbeitselementes in einer Strömungskammer 42 und die Druckschwankungen durch die Strömungsunterbrecher verursacht, dh bei der Resonanzfrequenz. In diesem Bereich befindet sich die Wärmequelle der Wärmeerzeugung, und die Flüssigkeit erhitzt wird. Ein zusätzlicher überraschender Effekt, dass der Bereich zwischen der Durchflusskammer 42 und der Strömungskammer 2 nicht alle die Blasen vollständig implodiert, das Gas nicht an der Zeit in der Flüssigkeit zu lösen hatten, das heißt, der Strömungskammer 2 aktiviert Flüssigkeit gebildet, wobei die Flüssigkeit Aktivierung in zwei Arten manifestiert; erwärmte Fluid tritt leichter die Kavitation Strömungsregime, aber wichtiger ist, dass die gesamte Flüssigkeit mit den aktiven Zentren der Kerne von Kavitationsblasen gesättigt ist. Die Strömung der Flüssigkeit durch konfuzor 4, kommt Overclocking zu Schaufeln, die durch den Strömungsquerschnitt verengt und die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und der Druck abnimmt, verdrehen. Bei Erreichen 6 der Sättigungsdampfdruck der Schaufeln nach der Kavitation Kaverne ausgebildet ist, in dem Schwanz des Feldes, das Mikroblasen erzeugt. Als Folge des Zusammenbruchs der Kavitationsblasen entstehen Mikrostrahlen kumulative Feld mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 5 m / s und Drücke bis 10 Trommeln von 5 atm. Außerdem ist es aufgrund der Bildung von Drallströmung microwhirlwinds, was zur Bildung von Kavitationsblasen (Anmerkung instationäre Natur des Heckteils des Hohlraums) beitragen.

Ein weiterer Teil des Fluidstroms tritt in die Superkavitation Klingen 2, hinter der ein Hohlraum besteht und, wobei letztere wirkt mit einem durch die Schaufeln 6. Im Hinblick auf die multidirektionale Ströme Drall gebildeten Hohlraum auftritt Dringen microstreams Kavitation und Aufprall-Wechselwirkungen. Darüber hinaus gibt es die Wechselwirkung microwhirlwinds. Der gesamte Hohlraum wird durch eine hohe Intensität der Bildung von Kavitationsblasen und microstreams microwhirlwinds gekennzeichnet. Der Schwanzteil der Gesamthohlraum und hat eine instabile Charakter. Es wird festgestellt, dass die maximale Wärmeerzeugungsrate erreicht wird, bei Anwendung auf pulsatile Strömungsregime Modus Kavitation, die einen Strömungsunterbrechers bereitstellt. Wenn die Scheibe 16 dreht sich mit Fenster überlappen tritt 15 radiale Fenster 17 Scheibe abwechselnd in Förderstrompulsation zur Folge hat. Die grßte Wirkung wurde beobachtet, wenn die Frequenzen der Pulsationen des Schwanzes des Hohlraums und Strömungsschwankungen, das heißt bei Resonanz. В этом случае значительно повышается интенсивность кавитационных шумов, которые передаются корпусу смесителя и воспринимаются первичным преобразователем 53 (например, пьезоэлектрический гидрофон). Аналоговый выходной сигнал первичного преобразователя 53 поступает на вход вторичного показывающего и регистрирующего прибора 51, имеющего блок регулирования напряжения. В качестве двигателя 20 выбран асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с включенными в сеть статора дросселями насыщения. Интенсивность шума, измеряемого блоком 53, преобразуется в напряжение и с помощью регулятора 51 управляют частотой вращения двигателя 20 за счет изменения частоты вращения пульсатора (следовательно, и частотой генерируемых пульсаций).

В табл. 1 приводятся сравнительные ( с ac СССР N 1083782 ) данные испытаний.

Зону схлопывания кавитационных микропузырьков определяют непосредственным измерением по уровню кавитационных шумов. В зоне схлопывания интенсивность шумов наивысшая, и, перемещая датчик шумомера вдоль проточного участка, определяют местоположение зоны схлопывания. С другой стороны, схлопывание кавитационных пузырьков происходит в области изменения сечения потока, а именно в области диффузора 13. В этом месте происходит уменьшение кинетической энергии потока с увеличением потенциальной энергии. Скорость потока снижается, а давление увеличивается, что и определяет энергию и место схлопывания кавитационных пузырьков.

Использование прерывателя приводит к пульсации как расхода, так и давления потока и, что очень важно, после рабочего элемента по ходу потока. Кавитатор и поток несжимаемой жидкости до кавитатора служат демпфером. После кавитатора по ходу потока образуется жидкогазовая среда, которая сжимается. Таким образом, пульсации воздействуют на каверну, вызывая увеличение нестационарности каверны, и интенсифицируют схлопывание пузырьков, и за счет сжимаемости почти не сказываются во всем сечении потока (каверны).

Измеритель температуры 52 корректирует управляющий сигнал регулятора 51, корректируя частоту вращения двигателя 20 при изменении температуры в патрубке 5.

Пульсации давления жидкости, генерируемые на диске 15, воздействуют на каверну образованную за рабочим элементом в проточной камере 2 через диафрагму 21. Диафрагма 21 играет двоякую роль: она служит и для создания повышенного давления за проточной камерой 2, и при воздействии пульсаций давления диском 15 перед диафрагмой генерируются вторичные пульсации давления. Таким образом, между проточной камерой 2 и диском 15 образуется два объема жидкости, где происходят ударные пульсации давления, что значительно интенсифицирует процесс схлопывания кавитационных пузырьков, а значит и процесс генерирования тепла. Нагретая жидкость через патрубок 5 отводится в аккумулятор тепла 10, откуда подается коммерческим потребителям тепла 11. На выходе патрубка 5 установлен исполнительный механизм 56, регулирующий величину давления в патрубке 5, Управляющий вход исполнительного механизма 56 соединен с регулятором давления 55, управляющий величиной давления в патрубке 5. Таким образом, поддерживается общее избыточное давление в теплогенераторе, что на всех стадиях интенсифицирует процесс.

Между диафрагмой 21 и диском 15 установлено устройство 22 отбора жидкости, соединенное с проточной камерой 23. Жидкость через устройство 22 поступает в проточную камеру 23, где происходит разделение потока жидкости. Одна часть потока жидкости поступает на лопатки 24, где за счет сужения проходного сечения и закручивания потока скорость жидкости возрастает, а давление понижается. При достижении величин давления насыщенных паров после лопатки 24 образуется кавитационная каверна, в хвостовой части которой образуется поле микропузырьков. В результате схлопывания кавитационных пузырьков возникают поля кумулятивных микроструй со скоростями порядка 10 5 м/с и ударными давлениями до 10 5 атм . Кроме того, за счет закручивания потока происходит образование микровихрей, способствующих образованию кавитационных пузырьков. Другая часть потока жидкости поступает на суперкавитирующие лопатки 27, за которыми и возникает каверна, причем последняя взаимодействует с каверной, образованной за лопатками 24. Ввиду разнонаправленного закручивания потоков происходит взаимное проникновение кавитационных микроструек и их ударное взаимодействие. Кроме того, происходит взаимодействие микровихрей. Суммарная каверна характеризуется высокой интенсивностью образования кавитационных пузырьков, микроструек и микровихрей.

Установлено, что наибольшая интенсивность генерирования тепла достигается при наложении на кавитационный режим течения пульсационного режима, который обеспечивается прерывателем потока. При вращении диска 30 с окнами 32 происходит поочередное перекрытие радиальных окон 31 диска 29, что приводит к пульсации давления потока жидкости. Наибольший эффект происходит при совпадении частот пульсаций хвостовой части каверны и пульсаций давления жидкости, т.е. при резонансе частот. Разогретая жидкость из проточной камеры 23 через магистраль 35 поступает через полую ступицу 7 в каверну за рабочим элементом в проточной камере 2. Из магистрали 35 через кольцевой коллектор 36 жидкость поступает в область каверны снаружи ее в зону интенсивного генерирования тепла. Разогрев жидкости в проточной камере 23, наличие несхлопнувшихся пузырьков и нерастворившихся газов активируют жидкость, с которой они попадают по оси внутрь каверны и через кольцевой коллектор 36 снаружи каверны и создают условия для дальнейшего увеличения количества генерируемых пузырьков.

Таким образом, на рабочий элемент, расположенный в проточной камере 2, активированная разогретая жидкость подается в три области: на суперкавитирующие лопатки 6 и 9; полую ступицу 7; снаружи каверны через кольцевой коллектор 36, что создает условия генерирования максимально возможного количества кавитационных пузырьков и как следствие генерирования максимального количества тепла.

Plazieren der Platten 54 auf der Platte 39 in einem Winkel zu der ankommenden Strömung sorgt für zusätzliche Verwirbelung in der Strömung der Scheibe 39, wodurch eine gleichmäßige Verteilung von ungelöstem Gas in der Flüssigkeit zu erreichen und verbessert seine Homogenität. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung Winkelplatten 54 zur Drehung des flüssigen Teils des Stroms Energie.

Offset die Startimpulse geliefert breakers ermöglicht die maximale Menge an aktivierten Flüssigkeit in der Strömungskammer 2 an den überlappenden Fenstern 17 und 18, wodurch die Amplitude der Pulsationen zu erhöhen.

Durchführen der Innenfläche des koaxialen Zylindern 45, 26, 8, in einem glatten konkaven Profil reduziert hydraulischen Widerstandszylinder komprimieren glatt fließen in Richtung der Achse, um die Reibung der Zylinderwand zu reduzieren. Außerdem bildet die Leistung der Naben 43, 25, mit der Außenfläche 7 in einem glatten konkaven Profil einen Strömungs es den Klingen 44, 24, 6 Führungs - sind.

Stellen Sie den Ausgang des Wärmeerzeugers für die Leitung 5 Druckregler ermöglicht einen Überdruck aufrechtzuerhalten erforderliche intensive Wärme zu erzeugen, ceteris paribus.

Verwenden Sie die inneren Oberflächen von Silikonbeschichtung reduziert die thermische Energieerzeuger zu bedecken, um ihre Lebensdauer zu erhöhen. Diese Tests sind in der Tabelle zusammengefasst. 2. Tabelle. 3 zeigt den Inhalt der CPC (Silikonbeschichtung).

Tabelle. 4 zeigt die Parameter , die einen positiven Effekt in Abhängigkeit von der Beschichtungszusammensetzung zu erhalten. Es sollte, dass die anfängliche Erosion, auch unbedeutend angemerkt werden, was zu einer Zerstörung Kettenreaktion Kavitators.

vorgeschlagene Beschichtungstests zeigte seine Zuverlässigkeit und Effizienz.

Es sei darauf hingewiesen, daß die bekannten Beschichtungen auf die Wirkung von Benetzungsmitteln instabil sind, was zu einer intensiven Verschleiß Beschichtung führt und ferner die Oberfläche dieser Beläge durch eine Rauhigkeit charakterisiert, die sich negativ auf die Effizienz der Kavitator auswirkt.

Zur gleichen Angebot Deckungszeit bei extrem hohen Beständigkeit gegen mechanischen Verschleiß und eine hohe Wärmebeständigkeit und chemische Beständigkeit, eine hohe Glätte. Dies erhöht die Effizienz durch die Länge des Hohlraums mit einer konstanten Strömungsrate zu erhöhen.

Die obige Beschichtungszusammensetzung, erlaubt die besten Betriebsbedingungen zu erhalten Kavitation Wärmeerzeugers mit einer Erhöhung der mechanischen Festigkeit und der chemischen Wärmebeständigkeit (d. E. die maximale Länge des Hohlraums Strömung steady zu erreichen).

Industrielle Anwendbarkeit Die vorgeschlagene Erfindung ist gewährleistet, da, wenn es verwendet wird, den Wirkungsgrad der Wärmeerzeugung erhöht, insbesondere in der Prozessindustrie mit variabler Kapazität.

FORDERUNGEN

  1. Cavitation Wärmeerzeuger mit einem Gehäuse, mit einem Beschleuniger von Fluidbewegung ausgestattet und der Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungsflüssigkeit Bewegung wird in eine Strömungskammer mit einem Düseneinlaß, Konfusor und Düsenauslass der behandelten Flüssigkeit in der Durchflusskammer mit einem Arbeitselement in Form superkavitierende Klingen befestigt auf der Nabe, die auf der Außenfläche durch eine koaxiale Zylinder auf der Außenfläche des Zylinders bedeckt sind superkavitierende Klinge angeordnet ist, um die Richtung der Verdrillung der Strömung, die zu den Drallströmung internen superkavitierende Schaufeln befestigt an der Nabe und der Bremseinrichtung als Strömungs interruptgesteuerte ist entworfen entgegengesetzt ist, hinter dem Arbeitselement angeordnet stromabwärts Auslaßrohr mit dem Wärmespeicher verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Verbraucher und kommerzielle Wärmepumpennetz verbunden, dessen Ausgang mit dem Gehäuse über Einlassrohr verbunden ist.

  2. Generator nach Satz 1, daß zwischen dem Betätigungselement gekennzeichnet und der Strömungsunterbrechungsvorrichtung wird Strömungsprobenahme Fluid gekoppelt installiert mit einem zusätzlichen Strömungskammer, innerhalb der ein Arbeitselement superkavitierende Modus bietet, gefolgt von einem optionalen stromabwärtigen Strömungsbrecher Antrieb, Ausgangsströmungskammer durch das Gehäuse mit der Nabe verbunden ist hohl, und einem Kollektor, die Außenfläche der Strömungskammer mit Perforation im Bereich der Anordnung des Arbeitsorgans vorgesehen abdeckt, wobei das Gehäuse auf das Arbeitselement gelagert Turbulator gemacht als breaker Strom zu einem Stellglied, mit allen Aktoren Brechern jeweiligen Strömungen verknüpft.

  3. Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Netz und dem Pumpengehäuse Kavitation angeordnet Aktivators Vorschaltgeräten als konvergente Kanal konfiguriert, eine Strömungskammer tangential mit dem Gehäuse verbunden, in dem eine Hohlnabe am Betätigungselement angebracht ist, eine hohle Nabe mit dem Wärmespeicher verbunden ist vorzugsweise an der Spitze.

  4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum für das Arbeitselement stromabwärts der Düse zu der Strömungsrichtung, im Wesentlichen senkrecht montiert, deren Eingänge mit dem Ausgang der Pumpleistung verbunden sind.

  5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Düsen in einem Winkel zueinander angeordnet sind.

  6. Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Exekutive breaker Antriebsmechanismus über einen Regler mit einem Temperatursensor verbunden ist, wobei ein Eingang des Reglers mit dem Geräuschsensor für das Bedienelement verbunden ist.

  7. Generator nach Anspruch 2, wobei die Energizer, als Strömungsunterbrechers ausgebildet ist, mit zusätzlichen Strömungsführungen versehen ist, die beispielsweise in Form von Platten montiert auf dem beweglichen Teil des Schalters in einem Winkel zu dem einfallenden Strömung.

  8. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterbrecher und den Unterbrecher auf die zusätzliche Bestimmung des Beginns der Verschiebungsimpulse Brechern verbunden sind.

  9. Generator nach den Ansprüchen 1 bis 8, dass die Vorderkante der koaxialen Zylinder dadurch gekennzeichnet, in Richtung der Fluidströmung gerichtet ist scharf gemacht, Innenfläche als glatte konkave Profil gebildet abgeschrägt, und die Vorderkante der Nabe in Richtung der Fluidströmung gerichtet ist aus akutem, abgeschrägte Außenfläche als glatte konkave Profil gebildet

  10. Generator nach Anspruch. 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Wärmegenerators Druckregler installiert.

  11. Generator nach den Ansprüchen 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Komponenten in Kontakt mit der Flüssigkeit aus Silikon-Beschichtung.

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Erscheinungsdatum 08.11.2006gg