Генератор кавитационный: Кавитационный теплогенератор: устройство, принцип работы, виды

Содержание

Кавитационный теплогенератор: устройство, принцип работы, виды

Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.

Устройство и принцип работы

Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление. При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков. За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 — 1200ºС.

При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство. За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.

Простейшая модель

Рис. 1: Принцип работы кавитационного теплогенератора

Посмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство простейшего кавитационного теплогенератора, который заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода. При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается. На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.

Идеальный теплогенератор Потапова

Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6). Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.

Виды

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;

Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм.

Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов.

Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Применение

В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;

Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м² выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном). \

КТГ своими руками

Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:

Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии ) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.

Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора

Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора. Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.

Видео в помощь

Список использованной литературы

Акуличев В. А. «Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях» 1978
Корнфельд М. «Упругость и прочность жидкостей» 1951
Федоткин И. М., Гулый И. С. «Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности» 1997

Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение

Кавитационный теплогенератор – специальное устройство, в котором применяется эффект нагрева жидкости кавитационным способом. То есть это эффект, при котором образуются микроскопические пузырьки пара в областях локального уменьшения давления в воде. Это может наблюдаться во время вращения насосной крыльчатки или вследствие воздействия на воду звукового колебания. В результате этого жидкость нагревается, а это значит, что при помощи нее можно обогревать дом или квартиру.

На сегодняшний день кавитационный теплогенератор считается инновационным изобретением. Однако уже практически век тому назад ученые размышляли над тем, как можно использовать эффект кавитации. Впервые подобную установку собрал Джозеф Ранк в 1934 году. Именно он отметил, что входные и выходные температуры воздушных масс этой трубы отличаются. Советские ученые несколько усовершенствовали трубы Ранка, использовав для этой цели жидкость. Опыты показали, что установка позволяет быстро разогревать воду. Однако на тот период необходимость в такой установке была минимальна, ведь энергия стоила копейки. Сегодня же, вследствие удорожания электричества, нефти и газа, потребность в таких установках возрастает.

Виды

Кавитационный теплогенератор

по своему устройству может быть роторным, трубчатым или ультразвуковым:

Роторные устройства представляют агрегаты, в которых используются центробежные насосы с измененной конструкцией. В качестве статора здесь применяется насосный корпус, куда устанавливается входная и выходная труба. Главным рабочим элементом здесь выступает камера, где размещается подвижный ротор, он работает по принципу колеса.

Роторная установка имеет сравнительно простую конструкцию, однако для эффективной ее работы необходим очень точный монтаж всех его элементов. В том числе здесь требуется точнейшее балансирование двигающегося цилиндра. Необходима плотная посадка роторного вала, а также тщательная выверка и замена пришедших в негодность материалов изоляции. КПД таких устройств не являются довольно большим. Они имеют не очень большой срок службы. К тому же такие агрегаты работают с выделением достаточно большого шума.

Трубчатые тепловые генераторы осуществляют кавитационное нагревание благодаря продольному расположению трубок. При помощи помпы нагнетается давление во входящую камеру. В результате жидкость направляется через указанные трубки. На входе вследствие этого появляются пузырьки. Во второй камере устанавливается высокое давление. Пузырьки, которые при попадании во вторую камеру разрушаются, вследствие чего они отдают свою тепловую энергию. Эта энергия вместе с паром направляется на обогрев дома. Коэффициент полезного действия подобных конструкций может достигать высоких показателей.
Ультразвуковые тепловые генераторы. Кавитация здесь образуется благодаря ультразвуковым волнам, которые создает установка. В результате такого принципа работы обеспечиваются минимальные потери энергии. Трения здесь практически нет, вследствие чего коэффициент полезного действия ультразвукового теплового генератора невероятно высок.

Устройство

Кавитационный теплогенератор имеет устройство в зависимости от принципа действия. Типичным и наиболее распространенным представителем роторных тепловых генераторов является центрифуга Григгса. В такой агрегат заливается вода, после чего запускается ось вращения при помощи электрического двигателя. Главным достоинством такой конструкции является то, что привод нагревает жидкость, а также выступает в качестве насоса. Поверхность цилиндра имеет огромное количество неглубоких круглых отверстий, которые позволяют создать эффект турбулентности. Нагревание жидкости обеспечивается благодаря силам трения и кавитации.

Число отверстий в установке зависит от используемой роторной частоты вращения. Статор в тепловом генераторе выполнен в виде цилиндра, который запаян с двух концов, где непосредственно вращается ротор. Существующий зазор между статором и ротором равняется примерно 1,5 мм. Отверстия в роторе необходимы для того, чтобы в жидкости, трущейся о поверхности цилиндра, появлялись завихрения с целью создания кавитационных полостей.

В указанном зазоре также наблюдается и нагревание жидкости. Чтобы тепловой генератор эффективно работал, поперечный размер ротора должен составлять минимум 30 см. В то же время скорость его вращения должна достигать 3000 оборотов в минуту.

В ультразвуковых устройствах для создания эффекта кавитации используется кварцевая пластина. Она под воздействием электрического тока создает колебания звука. Эти звуковые колебания направляются на вход, вследствие чего устройство производит вибрации. На обратной фазе волны создаются участки разряжения, вследствие чего можно наблюдать кавитационные процессы, которые создают пузырьки.

Чтобы обеспечить максимальный коэффициент полезного действия, рабочая камера теплового генератора выполняется в виде резонатора, который настроен на ультразвуковую частоту. Образованные пузырьки моментально переносятся потоком через узкие трубки. Это необходимо, чтобы получить разряжение, так как пузырьки в тепловом генераторе могут быстро смыкаться, отдавая свою энергию обратно.

Принцип работы

Кавитационный теплогенератор позволяет создать процесс, во время которого в жидкости создаются пузырьки. Если рассматривать этот процесс, то он сравним с закипанием воды. Однако при кавитации наблюдается локальное падение давления, что и приводит к появлению пузырьков. В тепловом генераторе формируются вихревые потоки, вследствие них происходит кавитационный разрыв пузырьков, что приводит к нагреванию жидкости. Нагревание приводит к резкому снижению давления жидкости. Полученная энергия получается довольно дешевой, она отлично подходит для отопления помещений. В качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Для подобных установок обычно нужно примерно в 1,5 раза меньше электрической энергии, чем это необходимо для радиаторных и иных систем. При этом нагревание жидкости осуществляется в замкнутой системе. Работают такие агрегаты посредством преобразования одной энергии в другую. В итоге она превращается в тепловую.

Применение

Кавитационный теплогенератор

в большинстве случаев применяется для нагревания воды, а также смешивания жидкостей. Поэтому подобные установки в большинстве случаев используются для:

Отопления. Тепловой генератор преобразует механическую энергию движения воды в тепловую энергию, которую успешно можно использовать для обогрева зданий различного характера. Это могут быть небольшие частные постройки, в том числе крупные промышленные объекты. К примеру, на территории нашей страны на текущий момент можно насчитать минимум с десяток населенных пунктов, в которых централизованное отопление осуществляется не обычными котельными, а кавитационными установками.
Нагревания проточной воды, которая применяется в быту. Тепловой генератор, который включен в сеть, может довольно быстро нагревать воду. В результате подобное оборудование с успехом можно применять для разогревания воды в бассейнах, автономном водопроводе, саунах, прачечных и тому подобное.
Смешивания несмешиваемых жидкостей. Устройства кавитационного типа могут применяться в лабораториях, где имеется необходимость высококачественного смешивания жидкостей, имеющих разную плотность.

Как выбрать

Кавитационный теплогенератор может быть выполнен в нескольких исполнениях. Поэтому выбирать такое устройство для отопления своего дома нужно с учетом ряда параметров:

Подбирать тепловой генератор необходимо, исходя из того, для какой площади необходимо отопление. Также следует учесть, какая погода наблюдается в зимний период. Важной характеристикой будет и теплоизоляция стен. То есть нужно выбирать устройство, которое будет обеспечивать необходимое количество тепла.
Если Вы приобретаете стандартную установку, то желательно, чтобы она была оборудована приборами контроля выделяемой теплоты и датчиками защиты. Лучше сразу приобрести установку с автоматическим блоком контроля и управления. Поэтому кавитационную установку рекомендуется приобретать в комплексе с другим оборудованием с услугой установки под ключ. Специалисты сами подберут и выполнят расчеты по монтажу тепловой системы в вашем доме.
Если Вы решили сэкономить и приобрести оборудование по отдельности, то здесь важно определиться с особенностями всех элементов системы. Насос должен иметь возможность работы с жидкостями, которые нагреты до высокой температуры. В противном случае система быстро придет в негодность и ее придется ремонтировать. К тому же насос должен обеспечивать давление от 4 атмосфер.
Если Вы решили соорудить кавитационную установку самостоятельно, то здесь важно верно подобрать сечение канала камеры кавитации. Оно должно составлять порядка 8-15 мм. Перед созданием такой установки важно тщательно изучить действующие схемы подобных устройств. Кавитационный теплогенератор по своему виду будет напоминать насосную станцию, которой не нужна дымоотводная труба. При ее работе не выделяется угарный газ, грязь или копоть.

обзор моделей и изготовление своими руками

Разнообразные способы экономии энергии или получения дарового электричества сохраняют свою популярность. Благодаря развитию Интернета информация о всевозможных «чудо-изобретениях» становится все доступнее. Одна конструкция, потеряв популярность, сменяется другой.

Сегодня мы рассмотрим так называемый вихревой кавитационный генератор — устройство, изобретатели которого обещают нам высокоэффективный обогрев помещения, в котором оно установлено. Что это такое? Данное устройство использует эффект нагрева жидкости при кавитации — специфическом эффекте образования микропузырьков пара в зонах локального снижения давления в жидкости, происходящем либо при вращении крыльчатки насоса, либо при воздействии на жидкость звуковых колебаний. Если Вам когда-либо доводилось пользоваться ультразвуковой ванной, то Вы могли заметить, как ее содержимое ощутимо нагревается.

Реальность использования кавитации для нагревания

В Интернете распространены статьи о вихревых генераторах роторного типа, принцип действия которых состоит в создании областей кавитации при вращении в жидкости крыльчатки специфической формы. Жизнеспособно ли данное решение?

Начнем с теоретических выкладок. В данном случае мы расходуем электроэнергию на работу электродвигателя (средний КПД — 88%), полученную механическую энергию же частично тратим на трение в уплотнениях кавитационного насоса, частично — на нагрев жидкости вследствие кавитации. То есть в любом случае в тепло будет преобразована лишь часть потраченной электроэнергии. Но если вспомнить, что КПД обычного ТЭНа составляет от 95 до 97 процентов, становится понятным, что чуда не будет: гораздо более дорогой и сложный вихревой насос окажется менее эффективен, чем простая нихромовая спираль.

Можно возразить, что при использовании ТЭНов в систему отопления необходимо вводить дополнительные циркуляционные насосы, в то время как вихревой насос сможет сам перекачивать теплоноситель. Но, как ни странно, создатели насосов борются с возникновением кавитации, не только значительно снижающей эффективность работы насоса, но и вызывающей его эрозию. Следовательно, насос-теплогенератор не только должен быть мощнее специализированного перекачивающего насоса, но и потребует применения более совершенных материалов и технологий для обеспечения сравнимого ресурса.

Важным моментом является тот факт, что, увеличивая кавитацию, создаваемую ротором, мы увеличиваем нагрев жидкости и одновременно снижаем эффективность насоса. Реально работающий как нагреватель кавитатор уже практически не сможет перекачивать теплоноситель, а значит, точно так же, как и ТЭН, потребует применения отдельного циркуляционного насоса. При этом общая эффективность вихревого насоса все равно будет меньше КПД его привода.

Кроме роторно-вихревых насосов, можно встретить такое устройство, как статический теплогенератор («вихревая труба»). В нем используется эффект кавитации, возникающий при прохождении потока жидкости сквозь сопло Лаваля и соответствующем резком изменении скорости и давления. Но по ряду причин такое устройство неэффективно в системах отопления:

Чем больше перепад давлений, тем больше нагрев;
Для большего перепада давлений необходимо уменьшение диаметра сопла, а следовательно — увеличение гидродинамического сопротивления системы;
Следовательно, чем эффективнее работает сопло, тем больший запас мощности циркуляционного насоса потребуется.

Какой-либо расчет энергии, отбираемой кавитацией у потока жидкости, практически невозможен. Осознание низкой эффективности этой схемы настолько просто, что она не используется даже авторами «чудо-устройств».
Для оправдания заявляемого КПД выше единицы создатели вихревых кавитационных теплогенераторов зачастую приводят оправдания на грани комизма, вплоть до возникновения в зоне кавитации низкотемпературной ядерной реакции. Какое-либо доверие к этой технологии подобные заверения только снижают еще сильнее. Часто встречающиеся похвальные отзывы под статьями о подобных устройствах не выдерживают критики — каких-либо реальных данных, позволяющих провести расчет эффективности отопительных систем на основе вихревого насоса, они не предоставляют.
Распространенные устройства
Рассмотрим наиболее часто рекламируемые в Интернете вихревые насосы.
Выпускаемый НПП «ЭкоЭнергоМаш» насос НТГ-5,5 имеет следующие характеристики:
Мощность электродвигателя: 5,5 кВт
Теплопроизводительность: 6,6 кВт/ч
Здесь возникает первый вопрос к производителю: каким образом, в обход закона сохранения энергии, это устройство выделяет тепловой энергии больше, чем потребляет электрической? Точно такое же превышение тепловыделения над расходом энергии обещается и для других изделий этой фирмы.
Московская компания «Экотепло» выпускает несколько вариантов вихревого теплогенератора, наименее мощный из которых — это 55-киловаттный НТГ-055. Столь высокая мощность привода недвусмысленно указывает на реальную тепловую производительность устройств подобного класса, хотя производитель по-прежнему указывает в описании превосходство своих изделий над традиционными электрическими котлами.
В описании устройств, производимых НПО «Термовихрь», характеристики более завуалированы. Так, для трехкиловаттной модели вихревого теплогенератора заявленная теплопроизводительность составляет 3100 ккал/ч. Но, если вспомнить школьный курс физики, можно вычислить, что при стопроцентном преобразовании электрической энергии в тепловую 1 кВт*ч энергии равен 860 килокалориям, то есть идеальный вихревой насос с заявленной теплопроизводительностью потреблял бы 3,6 киловатт-часа электроэнергии. Следовательно, нам вновь предлагают устройство, часть тепловой энергии берущее из ниоткуда.
Информация от производителей таких устройств, репортаж телеканала Россия
Самодельные теплогенераторы
Тем не менее, как демонстрация интересного физического процесса, сделанный своими руками теплогенератор имеет право на жизнь.
Наиболее проста в изготовлении «вихревая трубка», или статический теплогенератор.
Конструктивно наше сопло Лаваля будет выглядеть как металлический патрубок с трубной резьбой на концах, позволяющей при помощи резьбовых муфт соединить его с трубопроводом. Для изготовления патрубка понадобится токарный станок.
Сама форма сопла, точнее, его выходной части, может отличаться по исполнению. Вариант «а» наиболее прост в изготовлении, а его характеристики можно варьировать изменением угла выходного конуса в пределах 12-30 градусов. Однако такой тип сопла обеспечивает минимальное сопротивление потоку жидкости, а, следовательно, и наименьшую кавитацию в потоке.
Вариант «б» более сложен в изготовлении, но за счет максимального перепада давления на выходе сопла создаст и наибольшую турбулентность потока. Условия для возникновения кавитации в этом случае являются оптимальными.
Вариант «в» — компромиссный по сложности изготовления и эффективности, поэтому стоит остановиться на нем.
Изготовив сопло, можно собрать экспериментальный контур, состоящий из электрического насоса, соединительных патрубков, непосредственно сопла и термометра, который мы используем для определения эффективности устройства. Для уменьшения влияния рассеивания тепла в окружающую среду патрубки лучше всего сделать короткими и замотать их теплоизоляционным материалом. Заполнив контур устройства водой и запомнив ее количество, включим насос ровно на час, чтобы по электросчетчику определить количество израсходованной электроэнергии.
Тепловую мощность самодельного теплогенератора можно определить по следующей формуле, известной по школьному курсу физики:

E=cm(T2-T1)
Где с — это удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг*К)), m — ее масса, T2 — температура воды в конце работы насоса, Т1 — температура в начале. Полученную энергию, измеренную в джоулях. Сравнить ее с израсходованной электроэнергией можно, учитывая соотношение в 1000 Дж на 0.000277 киловатт-часов энергии. Иначе говоря, при стопроцентном КПД устройство, израсходовавшее 1 киловатт-час энергии, не сможет создать тепловой энергии больше 3600 килоджоулей.
ПРИМЕР: Наше устройство нагрело за час 1 литр воды с 10 до 60 градусов. Получаем тепловую энергию в 210 килоджоулей.
Посмотрите, что сообщают о таких устройствах производители
Заключение
Несмотря на громкие обещания разработчиков кавитационных теплогенераторов, их реальная эффективность при всем желании не сможет нарушать законы физики.
По этой причине к их использованию стоит относиться скорее как к демонстрации интересного физического эффекта, чем как к реальному способу экономии электроэнергии.
Кавитационный теплогенератор: как сделать своими руками
Кавитационный теплогенератор пользуется популярностью в качестве экономичного отопительного оборудования. Кавитация – специфический эффект с образованием микропузырьков пара в зонах локального снижения давления рабочей жидкости. Процесс предусматривает воздействие насосного агрегата или звуковых колебаний.
Конструктивные особенности и принцип работы
На основе кавитационного теплогенератора механическая энергия движения воды (рабочей жидкости) преобразуется в тепло, которое используется для обогрева помещений любого назначения. Кавитация подразумевает образование пузырьков в жидкости, в результате разрушения которых вырабатывается тепловая энергия.
Принцип работы кавитатора:
рабочий поток перемещается по устройству, в котором обеспечивается давление при помощи насоса;
далее с повышением скорости происходит локальное снижение давления субстанции;
в жидкости образуются свободные места, заполняемые пузырьками.
Впоследствии в центре камеры потоки перемешиваются, и происходит процесс кавитации: пузырьки схлопываются, в результате механическая энергия преобразуется в тепловой потенциал. Это объясняется тем, что при формировании вихревого потока кавитационные разрывы приводят к нагреву жидкой среды.
Возможности применения
Приборы кавитационного действия востребованы в различных отраслях, при этом в основном их применяют в качестве альтернативного вида отопительных установок для дома. Также оборудование находит применение и в других сферах:
обогрев и очистка воды в бассейнах;
очистка отложений внутри теплообменников;
в промышленности.
В последнем случае, к примеру, при изготовлении бетона с высокими эксплуатационными характеристиками.
Отопление
Кавитационный прибор способствует преобразованию механической энергии перемещающейся воды в тепловой потенциал, который направляется на обогрев различных по назначению и масштабу зданий, включая частные домовладения и промышленные комплексы.
Кавитационный теплогенератор может быть использован при отоплении
Автономное нагревание воды для бытовых нужд
Генератор кавитационного тепла способен в полной мере обеспечить хозяйство горячей водой, которая подается в кухню, санузел, баню. Также оборудование находит применение при подготовке воды в бассейнах, прачечных и саунах, используется в автономном водопроводе.
Применение кавитации тепла в производстве
Приборы актуальны при необходимости качественного смешивания субстанций с разными параметрами плотности и применяются в лабораториях, производственных цехах и других объектах промышленности.
Разновидности
Кавитационные устройства делятся на следующие виды:
роторные – вихревой кавитационный теплогенератор предусматривает видоизмененный центробежный насос, корпус которого представляет собой статор с входящей и выходящей трубой. Основной рабочий орган прибора – камера с подвижным ротором, который вращается по типу колеса;
статические – в приборе отсутствуют вращающиеся детали, для кавитации применяют конструкцию из сопел с мощным центробежным насосом;
трубчатые – в конструкции предусмотрены продольно расположенные трубки. КПД трубчатых теплогенераторов кавитации отличается высокими показателями;
ультразвуковые – эффект кавитации обеспечивается при помощи ультразвуковых волн.
Кавитационный теплогенератор вихревой
КПД ультразвукового оборудования невероятно высок.
Принцип работы роторных генераторов
Пожалуй, к самым продуктивным моделям относится конструкция Григгса, в которой ротор в форме диска располагает поверхностью с многочисленными глухими отверстиями определенного диаметра и глубины. Статор представлен в виде цилиндра с запаянными концами, в котором вращается ротор. Между роторным диском и стенками статора есть зазор величиной около 1,5 мм. В ячейках устройства обеспечивается возникновение завихрений для образования кавитационных полостей. Количество ячеек определяется частотой вращения ротора.
Как отмечают специалисты, для эффективности работы прибора применяется ротор с поперечным размером от 30 см со скоростью вращения 3 000 оборотов/мин. При меньшем диаметре требуется увеличить параметры оборотов.
Особенности роторных теплогенераторов кавитационного действия:
присутствует значительный уровень шума;
КПД устройства не впечатляет;
непродолжительный срок службы;
показатели производительности на 25% выше, чем у статических моделей.
При эксплуатации роторной установки требуется отработка четкого действия всех элементов, в том числе и балансировка цилиндра. Также необходимо своевременно менять исчерпавшие свой потенциал изоляционные материалы для уплотнения вала.
Принцип работы статического теплогенератора
Кавитация предполагает высокую скорость перемещения рабочей жидкости при помощи мощного мотора центробежного типа. Так как dвыхода сопла значительно меньше, чем параметры противоположного конца, увеличивается скорость перемещения субстанции, и возникают кавитационные эффекты.
Статические кавитаторные приборы располагают массой преимуществ:
не требуется балансировка и точная подгонка деталей;
уплотнители изнашиваются меньше, чем в роторной модели, так как здесь отсутствуют подвижные детали;
продолжительность срока службы статического кавитатора около 5 лет, что значительно больше, чем у предыдущего варианта прибора.
При необходимости производится замена сопла, для чего понадобится относительно небольшой расход времени и сил, тогда как в случае с роторным прибором придется воссоздать его заново, если оборудование выйдет из строя.
Трубчатые тепловые генераторы: устройство и принцип работы
В этой модели кавитационное тепло вырабатывается благодаря продольному расположению трубок:
помпа способствует нагнетанию давления во входящую камеру, и рабочая субстанция направляется через трубки. При этом на входе образуются пузырьки;
при попадании во вторую камеру, где установлено высокое давление, пузырьки разрушаются, в процессе образуется тепловой потенциал.
Трубчатый тепловой генератор
Выработанная таким способом энергия направляется вместе с паром на отопление дома. Как утверждают производители трубчатых теплогенераторов кавитации, как и специалисты в сфере климатического оборудования, эта модель отличается высокими показателями КПД.
Особенности ультразвуковых генераторов кавитационного действия
В установке создаются ультразвуковые волны, благодаря которым образуется кавитационное тепло. Для этого применяется кварцевая пластина, на ее основе под воздействием электрического тока создаются звуковые колебания. Они направляются на вход, впоследствии чего образуется вибрация. На обратной фазе звуковых волн возникают участки разряжения и наблюдается эффект кавитации. Принцип работы ультразвукового кавитатора предполагает минимальные потери энергии и практическое отсутствие трения. Всем этим обуславливается исключительно высокий КПД ультразвукового оборудования.
Плюсы и минусы
Основным достоинством кавитационного теплогенератора считается экономичность работы отопительного устройства. Также среди плюсов отмечают следующие факторы:
высокий уровень производительности прибора;
возможность самостоятельного изготовления и монтажа;
оборудование можно установить без разрешительных документов.
Среди недостатков выделяют:
необходимо обустроить отдельное помещение под котельную;
достаточно высокий уровень шума при работе прибора.
Нельзя забывать, что оборудование занимает много места.
Критерии выбора
При выборе устройства кавитации учитывают следующие моменты:
Важно подобрать конструкцию в соответствии с условиями эксплуатации. Следует учесть масштабы отапливаемого пространства, возможности теплоизоляции помещений, климатические особенности местности в межсезонье и зимой.
Стоит решить вопросы комплектации при приобретении стандартного оборудования. В этом случае, желательно, чтобы изделие было укомплектовано датчиками защиты и приборами контроля тепла. Оптимальный вариант – приобретение техники с автоматическим блоком контроля и управления, также стоит заказать услугу «монтаж под ключ».
В случае приобретения оборудования по отдельным элементам, необходимо четко знать все особенности каждого компонента системы.
Если планируется самостоятельное изготовление, важно тщательно изучить схемы и вооружиться рекомендациями специалистов, далее приступают к выбору модели.
Популярные модели
Отечественными производителями предлагаются модели кавитаторов гидроударного и электрогидроударного типа. Линейка включает в себя агрегаты небольшой мощности.
ВТГ-2.2
Оборудование представляет собой прибор малой мощности, который подходит для отопления сооружения объемом до 90 м³. Стоимость продукции варьируется в пределах 32-35 т. р.
ВГТ-30
Агрегат средней мощности, разработан для обогрева зданий объемом до 1400 м³. Требуется комплектация в виде шкафа управления. Цена изделия – около 150 000 р.
ИТПО
Продукция ижевских производителей, как заявляют поставщики кавитаторов, располагает КПД до 150%. Несмотря на высокий диапазон стоимости, модель привлекает внимание широкой аудитории потребителей.
Как изготовить кавитационные теплогенераторы своими руками?
Оборудование представляет собой простое устройство, что позволяет при необходимости самостоятельно изготовить конструкцию.
Необходимые инструменты и материалы:
манометры – для контроля давления на входе/выходе;
термометры – для измерения температуры рабочей жидкости при входе/выходе;
гильзы под термометры.
Также нужны патрубки с кранами – входные и для выхода.
Особенности выбора насоса
Параметры насоса должны соответствовать специфическим требованиям. Так, нужен агрегат с возможностью работы с высокотемпературными субстанциями. Также учитывается способность прибора создавать необходимое рабочее давление – при входе жидкости достаточно давления в 4 атмосферы, для увеличения скорости нагрева требуется показатель до 12 атмосфер.
Изготовление кавитационной камеры
В самодельных приборах кавитации чаще всего предусматривается вариант в виде сопла Лаваля. Выбирая размер сечения проходного канала, стоит учитывать, что требуется обеспечение максимального перепада давления рабочей субстанции. Для этого подбирают модель наименьшего диаметра, в результате получается достаточно активный процесс кавитации. Приемлемым считается d9-16 мм, при меньшем сечении уменьшается интенсивность водного потока, что приводит к смешиванию жидкости с холодными массами. Применение сопла с маленьким отверстием также чревато следующими последствиями:
увеличивается число воздушных пузырьков. В результате наблюдается усиление шума при работе оборудования;
есть риск образования пузырьков уже в камере насоса, что может стать причиной его быстрого выхода из строя.
В зависимости от параметров установки выбирают сопла цилиндрической формы, закругленного или конусного профиля. Главное – необходимо обеспечить образование вихревого процесса уже на начальном этапе входа рабочей субстанции в сопло.
Особенности изготовления водяного контура
При самостоятельном конструировании прибора предварительно выполняют схему: определяют протяженность контура, уточняют особенности модели и переносят все это мелом на пол.
Конструкция представляет собой изогнутую трубу, которая присоединяется к выходу камеры, далее рабочая среда снова подается на вход.Субстанцияв контур поступает по направлению против часовой стрелки. Контур снабжается двумя манометрами и парой гильз с термометрами. Модель дополняет вентиль для сбора воздуха. Для регулирования давления вентиль устанавливается между входом и выходом.
Испытание генератора
После установки оборудования и подключения радиаторов к системе отопления насосное устройство включают в сеть и запускают двигатель. При исправной работе конструкции подается необходимое количество воды. Показание манометров давления жидкой среды регулируют при помощи вентиля, учитывая, что требуется разница в диапазоне 8-12 атмосфер. После пуска рабочей жидкости наблюдают параметры температуры: корректным считается нагревание 3-5°C/10 минут. С учетом, что система и насос запитаны 15 л воды, за небольшой отрезок времени нагрев достигнет 60°C. Это хороший результат для эффективной работы отопительного оборудования.
Отопительное оборудование кавитационного типа – экономичный прибор, который способен обогреть помещение за короткий промежуток времени. Производители предлагают различные модели устройства, при необходимости несложно изготовить конструкции самостоятельно с учетом особенностей обустраиваемой площади.
Генератор кавитации
Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в энергетике, в гидрометаллургии, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования минеральных комплексов, для очистки поверхности минеральных фаз от оксидных пленок и продуктов переосаждения в процессе выщелачивания.
Известен генератор кавитации (Патент РФ №2235950, F24J 3/00 2004), содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода жидкости, расположенные внутри корпуса статор и ротор, привод ротора, причем статор и ротор выполнены в виде соосных дисков, перфорированных сквозными отверстиями. Статор выполнен в виде одного или нескольких кольцевых дисков, а ротор — в виде двух соосных дисков, установленных с зазором относительно друг друга. Диски ротора смонтированы на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, и вращаются навстречу друг другу. При встречном вращении дисков ротора относительно друг друга или при их вращении относительно неподвижных дисков статора на кромках отверстий в дисках возникает пузырьковая кавитация. В узких зазорах между дисками может возникнуть вихревая кавитация.
Недостаток известного генератора заключается в том, что кавитация генерируется на стенках устройства. При работе данного генератора имеет место разрушение рабочих поверхностей и его эффективность значительно снижается.
Известен генератор кавитации (Патент РФ №2115176, G10K 15/04, 1998), содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и установленный на валу активатор. Активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль двух или более радиусов на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные цилиндрические кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах установлены со смещением по радиусу подобные неподвижные кавитаторы.
Из уровня техники известны способы нанесения различных покрытий на металлическую поверхность технологического оборудования, например, для защиты рабочих органов погружных центробежных насосных агрегатов, работающих в осложненных условиях. Все известные способы отличаются сложностью нанесения защитных покрытий, например, в патенте RU №2362053 предлагается формировать на рабочей поверхности защитного покрытия макро- и микрорельеф. Способ отличается сложностью его создания, невоспроизводимостью и не позволяет получать износостойкие защитные покрытия движущихся деталей, работающих в жестких условиях.
Наиболее близким техническим решением является генератор кавитации (Патент РФ №2346733, B01F 3/12, опубл. 20.02.2009), содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее обрабатываемой среды, включающей жидкость. В камере размещен приводной вал. На валу закреплен активатор в виде диска с цилиндрами-кавитаторами, установленными вдоль радиусов диска на пилонах по нормали к его поверхностям. На торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные цилиндры-кавитаторы. Генератор кавитации имеет покрытие из полимерных материалов и изготовлен из антикоррозионного и химически стойкого материала.
Недостатком описанных выше генераторов кавитации является то, что они имеет низкую производительность на вязких системах и невысокую производительность и кавитаторы часто выходят из строя при выщелачивании руд кислотами при высоких температурах. Покрытие из полимерных материалов нередко имеет слабую адгезию с материалом диска и отслаивается от диска. Покрытие из полимерных материалов и изготовление из антикоррозионного и химически стойкого материала не увеличивает время между капитальными ремонтами.
Задачей изобретения является разработка эффективного генератора кавитации с защитным покрытием для увеличения срока его службы, в том числе и при работе в атмосфере с высокой кислотностью.
Поставленная задача решается с помощью генератора кавитации, включающего корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с цилиндрами-кавитаторами, установленными вдоль радиусов диска по нормали к его поверхностям, а на торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы, и имеющего защитное покрытие.
Диск-активатора имеет сквозные щели шириной 0,5-2 значения толщины диска и длиной 0,3-0,7 радиуса диска и/или отверстия диаметром порядка 0,5-2 значения толщины диска, сквозные отверстия и щели распределены по площади диска друг от друга, от внешних границ диска и от цилиндров-кавитаторов диска-активатора на расстояниях порядка 2-5 значений толщины диска.
Предпочтительно щели в диске-активаторе выполнены радиально с шагом через 30-45 градусов.
Предпочтительно щели в диске-активаторе выполнены концентрическими дугами окружностей.
Предпочтительно на обе стороны диска и поверхность цилиндров-кавитаторов нанесен слой полипропилена.
Предпочтительно защитное покрытие выполнено с помощью плазменно-электролитического оксидирования поверхности диска-активатора, цилиндров-кавитаторов и внутренних стенок камеры.
Предпочтительно генератор кавитации использован для активизирующего воздействия на рудно-минеральное сырье.
Предпочтительно генератор кавитации использован для активизирующего воздействия на процесс цианидного выщелачивания золота из упорных золотосодержащих руд.
Для защиты цилиндров-кавитаторов и диска с цилиндрами-кавитаторами от вредного воздействия эксплуатационных отложений и выхода цилиндров-кавитаторов из строя из-за усилий, приходящихся на них во время обработки, особенно больших объемов, предлагается на диске активатора перед нанесением покрытия выполнить сквозные отверстия или трещины определенным образом.
Во избежание коррозии при кислотной обработке и абразивного износа оборудования стенки рабочей камеры, поверхности дисков активатора и поверхности всех кавитаторов могут иметь защитные покрытия из следующего ряда полимерных материалов: полиуретан, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, фенилон, полиамид, полисульфон, фторопласт, резина. Предпочтительно использование полипропилена.
При нанесении защитного покрытия в виде, например, жидкого полипропилена под давлением с помощью пресс-формы на обе поверхности диска происходит заполнение щелей и отверстий в диске. После затвердевания полипропилена его слои, лежащие на разных сторонах диска, оказываются связанными между собой перемычками, заполняющими щели и отверстия в диске, что удерживает их от отслоения от диска.
Возможен вариант нанесения расплава термоплавкой композиции на основе заданного состава на нагретые поверхности генератора кавитации с проведением полимеризации и вулканизации. Защитное покрытие может быть нанесено с помощью плазменно-электролитического оксидирования поверхности диска-активатора, цилиндров-кавитаторов и внутренних стенок камеры. Кроме перечисленных вариантов нанесения защитных покрытий могут быть использованы и другие известные из уровня техники способы.
Важным результатом в предлагаемом решении явилось значительное увеличение производительности генераторов кавитации (мощности генератора) при увеличении их объема и увеличение времени работы без повреждений защитного покрытия цилиндров-кавитаторов.
На фиг. 1 показана схема генератора кавитации в продольном сечении.
На фиг. 2 показана схема диска-активатора в поперечном сечении со сквозными щелями и/или отверстиями.
Генератор содержит корпус 1 с рабочей камерой и с патрубками для подвода жидкости и для отвода жидкости. Внутри корпуса 1 установлен приводной вал с закрепленным на нем диском-активатором 2. На боковых поверхностях активатора 2 и на торцевых стенках рабочей камеры установлены цилиндры-кавитаторы, подвижные 4 и неподвижные 3 с соответствующим смещением их относительно друг друга по радиусу.
Диск-активатора 2 имеет сквозные щели 6, выполненные радиально, или сквозные щели 7, выполненные в виде концентрических щелей, с шириной 0,5-2 значения толщины диска-активатора 2, и длиной 0,3-0,7 радиуса диска-активатора 2 и/или отверстия 5 диаметром порядка 0,5-2 значения толщины диска-активатора 2, распределенные по площади диска на расстояниях порядка 2-5 значений толщины диска-активатора 2 друг от друга, от внешних границ диска 2 и от подвижных цилиндров-кавитаторов 4.
Сквозные щели 6, 7 имеют определенные размеры, связанные с размерами диска-активатора 2. Размеры отверстия 5 также зависят от размеров толщины диска. Испытания, проведенные на опытном образце генератора кавитации, описанные ниже, показали, что только в заявленных интервалах значений выполнения сквозных щелей 6, 7 и отверстий 5 достигается технический результат.
Предлагаемый генератор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость (суспензия) подается через входной патрубок в рабочую камеру с корпусом 1. Диском-активатором 2 с размещенными на нем кавитаторами 4 жидкость увлекается во вращательное движение. Неподвижными стенками рабочей камеры совместно с кавитаторами 3 жидкость тормозится. В результате образуется турбулентное движение жидкости относительно как подвижных 4, так и неподвижных 3 кавитаторов. При этом за подвижными и неподвижными кавитаторами (с разных сторон) формируются отрывные зоны с мощными пульсационными полями и, как следствие, облачка возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков, то есть пузырьковая кавитация. Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитации и тем самым повышает интенсивность кавитационной обработки суспензий.
Одним из актуальных направлений деятельности в области переработки твердых полезных ископаемых на сегодняшний день является интенсификация технологического процесса. Интенсификация определяется следующими параметрами: степенью извлечения ценного компонента в концентрат, качеством готовой продукции и временем протекания процесса.
Ниже показаны примеры использования предлагаемого генератора кавитации с защитным покрытием для переработки минерального сырья.
Пример 1.
Применение генератора кавитации для повышения обогащения кварцевых песков. Генератор кавитации имеет диск-активатор со сквозными щелями шириной, равной толщине диска, и длиной, равной 0,5 радиуса диска, щели в диске-активаторе выполнены радиально с шагом через 40 градусов, который имеет защитное покрытие из полипропилена.
На экспериментальном генераторе кавитации были испытаны кварцевые пески трех месторождений Приволжского региона России. Первоначально было установлено оптимальное время обработки песка. Для этого кварцевый песок в отношении твердого к жидкому 1:4 (мас.) обрабатывали на экспериментальной установке в течение 5, 10, 15, 30 сек. При каждой обработке образовывалась устойчивая взвесь желтовато-бурого цвета, которую убирали декантацией.
Обработанные пески исследовались под бинокуляром, в результате чего было установлено, что при 5, 10 и 15-секундном воздействии происходит эффект очищения поверхности кварца от посторонних примесей (в основном пленок гидрослюд и каолинита, пропитанных гидроксидами железа, и собственно гидроксидов железа), частичное разрушение интенсивно измененных полевых шпатов (каолинизированных и ожелезненных). Помимо этого, при увеличении времени воздействия до 30 сек удаляется часть гидроксидов железа из зародышей и неровностей поверхности зерен кварца, в большей степени разрушаются полевые шпаты. Химический анализ показал, что после 5 сек воздействия содержание Fe₂O₃ в пробе составило 0,90%, а в пробе обработанной в течение 10 сек, — 0.076%, в обработанной в течение 30 сек — 0,052%, при содержании в исходной пробе 0.128%. Полученные данные свидетельствуют об эффективности применения данного генератора кавитации, что подтверждено данными микроскопического анализа.
Пример 2.
Генератор кавитации содержит щели в диске-активаторе, выполненные концентрическими дугами окружностей.
Проводили кавитационную обработку исходных песков действующей обогатительной фабрики и проб гравитационного концентрата. Для песков, в которых основными носителями железа являются тяжелые железосодержащие минералы (ильменит, магнетит, гидроксиды железа, ставролит), присутствующие в виде свободных мелких зерен, кавитационная обработка в предлагаемом генераторе кавитации способствует очистке поверхности зерен кварца, на которую налипают мельчайшие частицы тяжелых минералов, и за счет этого более эффективному их разделению на винтовых аппаратах в процессе сепарации минералов. Контроль эффективности процесса обеспечивался классификацией по классу крупности 0,1 мм и определением содержания железа в зернистой части песков.
Кавитационная обработка песков позволила из песков с содержанием оксида железа 0,08%, 0,09% получить пески марки ВС-040 (0,038%) с выходом 34,52% и пески марки ВС-050 (0,047%) при выходе 70,38%.
Пример 3.
Генератор кавитации содержит отверстия диаметром, равным толщине диска, и сквозные отверстия распределены по площади диска друг от друга, от внешних границ диска и от цилиндров-кавитаторов диска-активатора на расстояниях 3 значений толщины диска.
Предлагаемый генератор кавитации использован для интенсификации процессов вскрытия золотосодержащих сульфидных минералов с образованием множественных микротрещин в минеральной матрице, обеспечивающих контакт цианистого раствора с золотом и вывод его в виде комплексов в продуктивные растворы выщелачивания, а также происходящей при этом очистки поверхности минеральных фаз от продуктов переосаждения в процессе выщелачивания.
Было исследовано влияние кавитационного воздействия предлагаемого генератора кавитации на технологические свойства частиц золото- и серебросодержащего гравитационного концентрата из упорной руды месторождения «Нежданинское» и частиц золотосодержащих лежалых сульфидных хвостов Гайского горно-обогатительного комбината. Общей характерной особенностью выбранных материалов являлось наличие в них тонкодисперсного золота, значительная часть которого тесно ассоциирована с сульфидными минералами, главным образом, с пиритом и арсенопиритом. В гравитационном концентрате значительная доля золота находилась в сростках. Эти материалы характеризуются как достаточно упорные, трудные для переработки традиционными методами.
В пробе гравитационного концентрата содержание золота составляло 82,1 г/т, серебра — 247,5 г/т. При этом 41,2% (33,8 г/т) золота находилось в сростках и в свободном состоянии, 56,3% (46,2 г/т) — в виде рассеянной вкрапленности было ассоциировано с сульфидами, 1,4% — с породой, 1,1% — с кислоторастворимыми минералами. Серебро в основном тонкое и тонкодисперсное и более, чем на 68% связано с сульфидами. Для предотвращения возможности влияния крупного свободного золота на результаты последующего цианирования предварительно удаляли крупные золотины с помощью центробежного концентратора итомак, после чего содержание золота в пробе концентрата составило 69,5 г/т, серебра — 221 г/т.
В пробе хвостов Гайского ГОКа содержание золота составляло 1,5 г/т, при этом 76,3% золота ассоциировано с сульфидами (1,14 г/т), 7% — с породой, 2,2% — с кислоторастворимыми минералами и 14,5% золота свободно цианируемо. Образцы гравитационного концентрата в суспензии с водой (Т:Ж=1:2) подвергали воздействию гидродинамической кавитации в генераторе кавитации, показанном на Фиг. 1 и Фиг. 2 Активированную суспензию переносили в реактор-выщелачиватель, добавляли расчетное количество крепкого раствора цианида натрия, защитную щелочь и проводили сорбционное цианидное выщелачивание золота в режиме CIL. Абсолютный прирост извлечения золота в результате обработки пробы в режиме гидродинамической кавитации составил 66,05% и серебра — 54. 07% по сравнению с базовым опытом. Для материалов хвостов Гайского ГОКа абсолютный максимальный прирост извлечения золота составил 63% (с 10% до 73%). Полученные результаты свидетельствуют об эффективности вскрытия упорной руды за счет частичного разрушения минеральных комплексов, разрушения сростков, создания микротрещин, обеспечивающих доступ продуктивного раствора к частицам золота и серебра, очистки поверхности минеральных фаз от продуктов переосаждения в процессе выщелачивания.
Из приведенных примеров следует, что кавитационная обработка минерального сырья интенсифицирует сепарационные процессы. Кавитация, при которой образуется множество воздушных пузырьков, излучающих ударную волну в местах естественных неоднородностей, способствует разрушению минеральных агрегатов.
Эффективно применение гидродинамической кавитации с помощью предложенного генератора кавитации с защитным слоем для:
— интенсивной дезинтеграции минеральных комплексов;
— обесшламливания материала;
— интенсификации процессов промывки за счет эффективного отделения глинистых частиц;
— очистки минеральных зерен от гидроксильных пленок;
— интенсификации процесса флотации за счет снятия с поверхностного слоя минералов оксидных пленок;
— интенсификации процесса выщелачивания за счет повышения эффективности воздействия выщелачивающих агентов на минеральные частицы;
— очистки поверхности минеральных фаз от продуктов переосаждения в процессе выщелачивания.
Применение кавитационного воздействия для золотосодержащих руд позволяет значительно повысить долю цианируемого золота благодаря эффективному разрушению агрегатов и сростков золота с породообразующими минералами, а также высвобождению золота из образующихся трещин.
Использование предлагаемого генератора кавитации позволяет производить получение однородных смесей, диспергирование, эмульгирование, мелкодисперсное измельчение руд и их механо-химическую активацию с высокой производительностью (с увеличением мощности кавитаторов).
Предлагаемое выполнение защитного покрытия цилиндров-кавитаторов и диска-активатора в рабочей камере позволяется увеличить одновременно срок службы генератора кавитации и эффективно производить измельчение до необходимого размера.
Для каждого конкретного использования генератора кавитации нами выявлены его оптимальные параметры воздействия, наиболее эффективно активизирующие механизм вскрытия минеральных комплексов и извлечения ценных компонентов, и определены оптимальные интервалы значений выполнения сквозных щелей и/или отверстий, приводящих к достижению технического результата.
Техническим результатом является разработка эффективного генератора кавитации с защитным покрытием для увеличения срока его службы, в том числе и при работе в атмосфере с высокой кислотностью.

Генератор кавитации
Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в энергетике, в химической, строительной, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т.д.
Известен кавитационно-вихревой теплогенератор (Патент РФ №2235950, F24J 3/00, 2004), содержащий корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированные статор и ротор, привод ротора, отличающийся тем, что статор и ротор выполнены в виде соосных дисков, перфорированных сквозными отверстиями, при этом, статор выполнен в виде одного или нескольких кольцевых дисков, а ротор выполнен в виде двух соосных дисков, установленных с зазором относительно друг друга, при этом диски ротора смонтированы на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, и вращаются навстречу друг другу.
Недостатком известного теплогенератора является тот факт, что в нем кавитация возбуждается не в объеме жидкости, а на кромках отверстий, в силу чего происходит кавитационное разрушение дисков и, следовательно, теплогенератор имеет малый ресурс.
Известен генератор кавитации (Патент РФ №2346733, B01F 3/12, опубл. 20.02.2009), содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее обрабатываемой среды, включающей жидкость. В камере размещен приводной вал. На валу закреплен активатор в виде диска с цилиндрами-кавитаторами, установленными вдоль радиусов диска на пилонах по нормали к его поверхностям. На торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные цилиндры-кавитаторы. Цилиндры-кавитаторы на активаторе и цилиндры-кавитаторы на торцевых стенках рабочей камеры, установленные соответственно на одном расстоянии от центра активатора и от центра торцевых стенок, разнесены друг от друга вдоль дуг окружностей на расстояния не менее 5 гидравлических диаметров поперечных сечений этих кавитаторов.
Наиболее близким техническим решением является генератор кавитации (Патент РФ №2115176, G10K 15/04, 1998), содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и установленный на валу активатор. Активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль двух или более радиусов на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные цилиндрические кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах установлены со смещением по радиусу подобные неподвижные кавитаторы.
Недостатком описанных выше генераторов является отсутствие возможности тонкой настройки аппарата на данный продукт или его перенастройки при изменении характеристик обрабатываемых материалов (прочность твердых включений, величина отношения жидкое/твердое, вязкость и т.д.) с целью оптимизации технологических процессов.
Эффективность генератора кавитации — степень измельчения твердых включений в обрабатываемой жидкости и гомогенизации эмульсий или суспензий — и производительность устройства — количество массы, обработанной до нужного состояния в единицу времени при заданных энергозатратах, — определяются уровнем интенсивности кавитации в рабочей камере генератора, что, в свою очередь, находится в прямой зависимости от линейной скорости движения подвижных кавитаторов относительно неподвижных и величины зазора между подвижными и неподвижными цилиндрами в момент прохождения первых мимо вторых. От формы кавитаторов зависит интенсивность кавитации в рабочей камере генератора.
Задачей изобретения является разработка высокопроизводительного устройства, позволяющего обеспечить мелкодисперсное измельчение руд и их механохимическую активацию при малых затратах энергии, для широкого круга материалов, различающихся прочностными, вязкостными и другими характеристиками.
Поставленная задача решается с помощью генератора кавитации, включающего корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с кавитаторами определенной формы, установленными вдоль радиусов диска по нормали к его поверхностям, а на торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы.
Кавитаторы выполнены в форме усеченных конусов, своим основанием жестко закрепленных на подвижных дисках и на неподвижных стенках камеры, причем на подвижных дисках усеченные конусы установлены, по крайней мере, с одной стороны диска вдоль радиусов диска по нормали к его поверхности.
Предпочтительно диск-активатор и крышка камеры установлены на регулируемом расстоянии от днища рабочей камеры.
Предпочтительно регулировка расстояния между плоскостью диска и днища рабочей камеры достигается за счет сменных кольцевых прокладок, установленных на валу.
Предпочтительно регулировка расстояния между плоскостью крышки и плоскостью днища рабочей камеры достигается за счет сменных кольцевых прокладок, установленных под крышкой в месте ее крепления к корпусу рабочей камеры.
Предпочтительно электродвигатель генератора кавитации дополнительно оснащен устройством для регулируемого изменения числа оборотов в единицу времени.
Предпочтительно усеченные конусы-кавитаторы имеют в поперечном сечении овальную форму, плохо обтекаемую без угловых изломов их поперечного сечения.
Предпочтительно диаметр большего основания усеченного конуса-кавитатора составляет от 1,2 до 5 диаметров меньшего основания усеченного конуса.
Предпочтительно высота усеченного конуса-кавитатора составляет от 1 до 5 диаметров нижнего основания усеченного конуса.
На фиг. 1 и фиг. 2 показана схема генератора кавитации в продольном и поперечном сечениях.
Генератор содержит корпус 1 с рабочей камерой и крышкой 2 и с патрубками для подвода жидкости 3 и для отвода жидкости 4. Внутри корпуса 1 установлен приводной вал 5 с закрепленным на нем активатором 6. На боковых поверхностях активатора 6 и на торцевых стенках корпуса 1 рабочей камеры установлены кавитаторы, выполненные в форме усеченных конусов — подвижных 7 и неподвижных 8 с соответствующим смещением их относительно друг друга по радиусу. В зависимости от перерабатываемого материала подвижные кавитаторы 7 могут быть установлены только с одной боковой поверхности активатора 6.
Диск-активатор 6 и крышка рабочей камеры 2 установлены на регулируемом расстоянии от днища рабочей камеры.
Регулировка расстояния между плоскостью диска-активатора 6 и днищем рабочей камеры достигается за счет сменных кольцевых прокладок 10, установленных на валу 5.
Регулировка расстояния между плоскостью крышки 2 и плоскостью днища рабочей камеры достигается за счет сменных кольцевых прокладок 9, установленных под крышкой 2 рабочей камеры в месте ее крепления к корпусу 1 рабочей камеры.
Электродвигатель (не показан на Фиг.1) генератора кавитации дополнительно оснащен устройством для регулируемого изменения числа оборотов в единицу времени.
Усеченные конусы-кавитаторы могут иметь в поперечном сечении овальную форму, плохо обтекаемую без угловых изломов их поперечного сечения, ускоряя степень измельчения твердых включений.
Диаметр большего основания усеченного конуса-кавитатора может составлять от 1,2 до 5 диаметров меньшего основания усеченного конуса.
Высота усеченного конуса-кавитатора может составлять от 1 до 5 диаметров нижнего основания усеченного конуса.
Предлагаемый генератор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость (суспензия) подается через входной патрубок 3 в рабочую камеру с корпусом 1 и крышкой 2. Активатором 6 и размещенными на нем конусами-кавитаторами 7 жидкость увлекается во вращательное движение. Неподвижными стенками рабочей камеры совместно с конусами-кавитаторами 8 жидкость тормозится. В результате образуется турбулентное движение жидкости относительно как подвижных 7, так и неподвижных 8 конусов-кавитаторов. При этом за подвижными и неподвижными кавитаторами (с разных сторон) формируются отрывные зоны с мощными пульсационными полями и, как следствие, облачка возникающих и схлопывающихся паровых пузырьков, то есть возникает пузырьковая кавитация. Периодическое проскакиваете подвижных конусов-кавитаторов 7 относительно неподвижных усиливает динамичность кавитации и, тем самым, повышает интенсивность кавитационной обработки суспензий.
Техническим результатом предлагаемого решения является разработка высокопроизводительного генератора кавитации, позволяющего обеспечить мелкодисперсное измельчение руд и их механохимическую активацию при малых затратах энергии, для широкого круга материалов, различающихся прочностными, вязкостными и другими характеристиками.
Неожиданным результатом явилось то, что форма кавитаторов в виде конусов привела к увеличению производительности генераторов кавитации, получению устойчивых эмульсий и увеличению времени между капитальными ремонтами дисков-кавитаторов, работающих в жестких условиях.
Коническая форма кавитаторов и регулируемое расстояние между диском-активатором 6 и днищем рабочей камеры, а также диском-активатором 6 и крышкой 2 рабочей камеры позволяет в определенных диапазонах изменять зазор между подвижными 7 и неподвижными 8 конусами-кавитаторами в момент прохождения первых мимо вторых и, тем самым, оптимизировать работу генератора кавитации при изменении характеристик обрабатываемой массы. Той же цели служат и регулировка угловой скорости вращения диска-активатора, и определенное расположение кавитаторов на диске и стенках рабочей камеры, и придание овальной формы конусам-кавитаторам.

Генератор кавитации

Генератор кавитации может быть использован для диспергирования и эмульгирования в химической и пищевой промышленности. Генератор кавитации содержит корпус (1) с рабочей камерой (2), в которой установлен приводной вал (5) с активатором (6). Активатор выполнен в виде диска с установленными по нормали к его боковым поверхностям цилиндрическими подвижными кавитаторами (9). Кавитаторы (9) установлены на диске с помощью обтекаемых пилонов (8) и смещены друг относительно друга по радиусу. Кавитаторы (9) перекрывают рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок (7). На стенках (7) установлены цилиндрические неподвижные кавитаторы (10). Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитационных зон за кавитаторами, благодаря чему повышается интенсивность кавитационной обработки. Пузырьковая кавитация возникает за кавитаторами внутри объема жидкости и не возникает на стенках камеры и активатора, что предотвращает их кавитационную эрозию. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т. д.
Известен генератор кавитации, содержащий корпус в виде изогнутой трубы с гладкими стенками и с патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на последнем кавитатор, выполненный в виде крыльчатки с клиновидной формой сечения лопастей и острой передней кромкой [1]. Недостаток известного генератора — значительные удельные энергетические затраты и низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости тогда, когда требуется непрерывная обработка жидкости в небольших количествах. Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является генератор кавитации, содержащий цилиндрический корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на валу активатор-кавитатор, выполненный в виде крыльчатки, причем внутренние торцевые стенки корпуса выполнены шероховатыми, а на внутренней цилиндрической поверхности корпуса нарезаны зубья с наклоном, противоположным направлению вращения крыльчатки [2]. При работе устройства жидкость увлекается крыльчаткой во вращательное движение. Неподвижные шероховатые торцевые стенки и зубчатая цилиндрическая поверхность препятствуют вращению жидкости как единое целое. При этом наибольшие сдвиговые напряжения в жидкости возникают вблизи зубьев на цилиндрической поверхности корпуса и на торцевых стенках корпуса и возникновение и схлапывание паровых пузырьков в жидкости имеет место преимущественно в пристенной зоне. В силу этого кавитационная обработка жидкости происходит не по всему объему внутренней камеры корпуса генератора, и, следовательно, недостаточно интенсивно, а кроме того, при работе устройства происходит кавитационная эрозия стенок самого устройства. Таким образом, недостаток известного генератора — низкая интенсивность кавитационной обработки жидкости, а также быстрый износ оборудования. В основу изобретения положена задача создания генератора кавитации, конструкция которого позволила бы периодически возбуждать и подавлять кавитацию во всем объеме жидкости внутри рабочей камеры. Поставленная задача решается тем, что в генераторе кавитации, содержащем корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал, и установленный на нем активатор, согласно изобретению активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные цилиндры-кавитаторы с некоторым зазором от ее торцевых стенок, перекрывающие рабочую камеру, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах со смещением вдоль радиуса относительно подвижных установлены такие же неподвижные цилиндры-кавитаторы. На фиг.1 и 2 приведена схема генератора кавитации. Генератор содержит корпус 1 с рабочей камерой 2, и с патрубками для подвода жидкости 3 и для отвода жидкости 4. Внутри корпуса 1 установлен приводной вал 5 с закрепленным на нем активатором 6. На боковых поверхностях активатора 6 и на торцевых стенках 7 рабочей камеры 2 с помощью обтекаемых пилонов 8 установлены цилиндрические кавитаторы — подвижные 9 и неподвижные 10 — с соответствующим смещением их относительно друг друга по радиусу. Предлагаемый генератор работает следующим образом. Обрабатываемая жидкость подается через входной патрубок 3 в рабочую камеру 2. Приводной вал 5 с активатором 6 вращается в корпусе 1. Активатором 6 с размещенными на нем кавитаторами 9 жидкость увлекается во вращательное движение. Неподвижными стенками рабочей камеры 2 совместно с кавитаторами 10 жидкость тормозится. В результате возникает относительное движение жидкости и кавитаторов как подвижных, так и неподвижных. При этом в этом относительном движении жидкости за кавитаторами (подвижными и неподвижными) формируются облака возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Периодическое проскакивание подвижных кавитаторов относительно неподвижных усиливает динамичность кавитационных зон за кавитаторами и, тем самым, повышает интенсивность кавитационной обработки жидкости. В силу наличия обтекаемых пилонов в местах крепления кавитаторов и наличия зазоров между кавитаторами и близлежащими стенками с их свободных концов, пузырьковая кавитация возникает за кавитаторами внутри объема жидкости и не возникает на стенках камеры и активатора. За препятствием, имеющим острые кромки и движущимся в воде с большой скоростью, формируется кавитационная полость с размерами, соизмеримыми с размерами препятствия (режим развитой кавитации). Для кавитационной обработки жидкости более предпочтительным является режим пузырьковой кавитации, при котором за препятствием образуется облако интенсивно возникающих и схлапывающихся паровых пузырьков. Поэтому в генераторе кавитации в качестве кавитаторов выбраны цилиндры, имеющие поперечное сечение с гладкой границей, например, в форме круга. Во избежание щелевой кавитации, часто возникающей в узких зазорах, торцы цилиндров выполнены скругленными. Обработанная жидкость отбирается из рабочей камеры через патрубок 4. В случае необходимости многократной обработки жидкости патрубки 3 и 4 могут быть соединены между собой специальным трубопроводом. Благодаря центробежным эффектам перетекание жидкости по трубопроводу в направлении от патрубка 4 к патрубку 3 будет обеспечено автоматически. Выполнение активатора в виде диска с установленными на нем цилиндрами-кавитаторами на обтекаемых пилонах и оснащение торцевых стенок камеры аналогичными кавитаторами позволяет возбудить пузырьковую кавитацию в объеме жидкости и, тем самым, интенсифицировать процесс кавитационной обработки жидкости и защитить стенки камеры и поверхности диска-активатора от кавитационной эрозии.
Формула изобретения
1. Генератор кавитации, содержащий корпус с внутренней рабочей камерой и патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и установленный на валу активатор, отличающийся тем, что активатор выполнен в виде диска, на котором по нормали к его боковым поверхностям вдоль радиуса активатора на пилонах обтекаемой формы установлены подвижные кавитаторы, перекрывающие рабочую камеру с некоторым зазором от ее торцевых стенок, а на торцевых стенках рабочей камеры также на обтекаемых пилонах установлены подобные неподвижные кавитаторы. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что подвижные и неподвижные кавитаторы в поперечном сечении имеют форму круга. 3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что торцы кавитаторов выполнены скругленными.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения
Лицензиар(ы): Мальцев Леонид Иванович, Институт теплофизики им. С.С.Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук
Вид лицензии*: НИЛ
Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью Агентство «Городок»
Договор № РД0024221 зарегистрирован 18.07.2007
Извещение опубликовано: 27.08.2007 БИ: 24/2007
* ИЛ — исключительная лицензия НИЛ — неисключительная лицензия
Технология — SonicCavitation
Обзор
Размещенный в стандартном контейнере, генератор звуковой кавитации использует механический ультразвук для создания и сдерживания кавитации в контролируемой среде. В результате кавитации температура вспышки приближается к 10 000 ° F. Изобретение доктора Виктора Глотова сфокусировано на механическом ультразвуке и кавитации, а точнее на том, как создать и контролировать кавитацию, чтобы воспользоваться невероятной энергией, присущей этому естественному явлению, для сверхчистки всего материала, проходящего через генератор SonCav.
Вот упрощенное определение кавитации в Википедии:
Кавитация — это образование паровых полостей в жидкости, то есть небольших свободных от жидкости зон («пузырей» или «пустот»), которые являются следствием сил, действующих на жидкость. Обычно это происходит, когда жидкость подвергается быстрым изменениям давления, вызывающим образование полостей с относительно низким давлением. Под воздействием более высокого давления пустоты взламываются и могут генерировать интенсивную ударную волну.Кавитация — важная причина износа в некоторых инженерных контекстах. Коллапсирующие пустоты, которые взрываются рядом с металлической поверхностью, вызывают циклическое напряжение из-за повторяющегося взрыва…. [C] авитация встречается в природе при ударах креветок-богомолов и креветок-пистолетов, а также в тканях сосудов растений…. Неинерционная кавитация — это процесс, при котором пузырь в жидкости вынужден колебаться по размеру или форме из-за некоторой формы подводимой энергии, такой как акустическое поле…. Поскольку ударные волны, образующиеся при схлопывании пустот, достаточно сильны, чтобы вызвать значительное повреждение движущихся частей, кавитация обычно является нежелательным явлением.Его очень часто специально избегают при проектировании таких машин, как турбины или гребные винты, а устранение кавитации является важной областью исследования гидродинамики. Однако иногда это полезно и не вызывает повреждений, когда пузыри схлопываются вдали от оборудования, например, в суперкавитации.
Визуализация взрыва пузыря.
Выдвигающиеся кавитирующие пузыри.
Кавитация в момент своего взрыва выделяет невероятную энергию, в том числе тепло, приближающееся к 5000 ° C.Ультразвук высокой мощности (более 1 МВт / см2) способен разорвать молекулярные связи до их основного состояния, вызывая молекулярные реакции при «нормальных» температурах за счет огромного преобразования энергии. Именно такое совместное использование ультразвука и кавитации позволяет генератору SonCav обрабатывать жидкости с получением 100% чистой воды h3O и обеззараженной сухой «пыли», из которой могут быть извлечены соли, редкоземельные элементы и другие минералы.
Мы нашли два особенно поучительных видео о кавитации.Первый — это невероятное изображение со скоростью 27 000 кадров в секунду, непреднамеренно улавливающее силу кавитации на пленке. Это часть фантастического сериала на YouTube под названием Smarter Every Day, который ведет джентльмен по имени Дестин. Вы можете посетить серию здесь: http://www.youtube.com/SmarterEveryDay. Видео в целом очень интересно, но длится 10 минут; вы можете перемотать вперед до 4:30, чтобы увидеть подводный фейерверк. Обратите особое внимание на расширение, а затем быстрое сжатие пузырьков, пока они снова не взорвутся.Также круто мигает свет и замечать, как пуля при выходе из шахты сначала замедляется, а потом ускоряется.

«Умнее каждый день», съемка подводного выстрела из АК-47 со скоростью 27 000 кадров в секунду.
Это второе видео — короткая презентация сололюминесценции профессора Сета Путтермана из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Здесь они пытаются понять уровни тепла в ядре кавитирующего пузыря.Интересно, что сонолюминесценция, вероятно, является объяснением вспышек света из видео Smarter Every Day.
Видео «Звезда в банке» профессора Сета Путтермана, посвященное сололюминесценции.

Каждая водная установка может обрабатывать приблизительно 7 500 баррелей воды в день для гидроразрыва, сточных вод и опреснения. Нефтяные установки могут перерабатывать примерно 300 баррелей конечного продукта в день. Энергопотребление агрегата составляет всего 100 кВт / час.Это действительно зеленая переработка 100% рекуперированной воды.
Генераторы
SonCav разработаны для обеспечения полной мобильности, размещены в стандартном контейнере, легко транспортируются по железной дороге, вертолетом или грузовиком. Они предназначены для доставки в удаленные места, например, в районы оказания помощи при бедствиях. Единицы скомпонованы вместе, чтобы удовлетворить определенные потребности в объеме. Требования к сборке Машин минимальны; все компоненты «с полки», за исключением SonCav Generator, который является модифицированным «готовым» компонентом.
Для более подробного объяснения технологии и описания технологического процесса, пожалуйста,
Пусть вас не вводит в заблуждение тот факт, что ограничение скорости идет прямо перед модификатором в вариантах d и e data.
Наблюдение облака кавитационных пузырьков с помощью стробоскопического рентгеновского генератора
Аннотация
Описаны рентгенографические характеристики конденсаторно-разрядного стробоскопического генератора рентгеновского излучения и его применение в высокоскоростной рентгенографии.Этот генератор использует конденсаторно-разрядный медицинский рентгеновский генератор в сочетании с новым блоком управления сетью и состоит из следующих основных компонентов: блока управления высоким напряжением, блока конденсатора, имеющего схему Кокрофта, блока управления сетью, блок управления высоковольтной сеткой и блок рентгеновской трубки с вращающимся анодом. Основной конденсатор около 500 нФ в блоке заряжается схемой до 120 кВ, а электрические заряды в конденсаторе разряжаются на триод блоком управления сетью совместно с блоком управления высоковольтной сетью.Блок управления высоковольтной сеткой используется для изоляции отрицательной высоковольтной сети и катодных электродов от блока управления высокоскоростной сетью почти с потенциалом земли. В этом генераторе на анодный и катодный электроды подается высокое напряжение с максимальными значениями +60 кВ и -60 кВ соответственно. Хотя напряжение на трубке уменьшалось во время разряда для генерации рентгеновских лучей, максимальное значение было эквивалентно начальному зарядному напряжению основного конденсатора.Максимальные значения тока лампы и частоты следования составляли около 0,5 А и 32 кГц соответственно. Ширина импульса рентгеновского излучения составляла от 0,01 до 1,0 мс, а максимальное количество выстрелов составляло 32. При постоянной температуре нити накала (катода) интенсивность рентгеновского излучения увеличивалась в соответствии с увеличением зарядного напряжения и увеличивается в продолжительности, а максимальная интенсивность при длительности 1,0 мс и зарядном напряжении 100 кВ составляла 0,66 мкКл / кг на расстоянии 1,0 м от источника рентгеновского излучения.Размеры фокального пятна составляли примерно 1 × 1 мм, и можно было использовать как внутренний, так и внешний запуск для получения импульсного рентгеновского излучения. Высокоскоростная рентгенография в основном выполнялась с помощью многократной рентгенографии с использованием новой системы компьютерной рентгенографии (CR) в сочетании с компьютерной системой отображения с операционной системой Windows NT Workstation 4.0.
© (2001) АВТОРСКОЕ ПРАВО Общество инженеров по фотооптическому приборостроению (SPIE).Скачивание тезисов разрешено только для личного использования.
Добро пожаловать в MIE
Тем, кто имеет опыт работы в области химии или физики, мы рекомендуем сначала прочитать это!
«О возможности гидроэнергетического синтеза» Д-р Найджел Дайер
Посмотрите на взрывы «Большого взрыва», которые предложили наш новый, более сложный двигатель 2-го поколения — эффективно «использовать» эту взрывную мощь.Нажмите здесь — более ранняя модель двигателя MIE и Big Bangs
Наше «Подтверждение концепции» Измерение теплообмена …
Мы пропускаем перегретый пар, производимый двигателем MIE Engine, через спирально свернутую медную трубку длиной 50 футов, помещенную внутри сильно изолированного ковшового охладителя (KULA).
Когда перегретый пар входит в медную трубу, большой относительный объем вызывает глубокий охлаждающий эффект, очень похожий на охлаждение,
, и перегретый пар начинает конденсироваться на 50-футовой медной трубе.Обладая чрезвычайно хорошей проводимостью, медная трубка будет передавать тепло воде в ведре.
Мы измеряем повышение температуры известного объема воды в минуту и получаем «СКОЛЬКО ЭНЕРГИИ» было произведено в ударных камерах двигателя MIE.
Мы сравниваем это с легко рассчитываемыми затратами энергии для предварительного нагрева нагнетаемого потока соленой воды перед кавитационной закачкой, а также затратами электроэнергии на гидравлическую перекачку нагретого потока соленой воды до 22000 фунтов на квадратный дюйм, в ударные камеры.Затем ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ будет сравниваться с ЭНЕРГИЕЙ на выходе, рассчитанной внутри KULA.
Следите за измерениями, которые могут изменить мир!
Посмотрите на поджигание соленой воды!
Это интересная серия статей и видео, и для ее просмотра не требуется докторская степень или глубокий опыт в науке. Щелкните здесь .
Опреснение как надо.
Наш кавитационный двигатель — идеальное решение для опреснения воды любого размера. Щелкните здесь .
Кавитационная технология для экстракции, смешивания и интенсификации процесса
Есть ли у вас устройства для аренды?
Да, делаем.
Устройства SPR какого размера вы предлагаете?
Мы производим стандартные устройства от 1 л / мин до 2000 галлонов в минуту.
Может ли SPR работать с твердыми частицами?
Да, при условии, что был выбран соответствующий SPR с соответствующими зазорами, чтобы позволить твердым частицам проходить. Для образования кавитации сыпучий продукт должен вести себя как жидкость.
С какой максимальной вязкостью может выдерживать SPR?
Если вы можете прокачать его через SPR, мы сможем его обработать.Размер двигателя и другие параметры, возможно, придется отрегулировать, но мы обрабатывали такие вязкие вещи, как зубная паста, жидкая ртуть и т. Д. растворы с 90% твердых веществ.
Могу ли я использовать вашу технику для обогрева дома, нагрева воды, производства пара и т. Д.?
Технически да, но это экономично только при наличии смягчающих обстоятельств. Технология SPR может нагревать воду очень эффективно (90% +), но редко. финансово выгодный. Для нагрева текучей среды в текучую среду должна подаваться энергия, и это количество энергии является постоянным независимо от используемой технологии.SPR чаще всего использует электродвигатель для подачи необходимой энергии в отличие от горения. В настоящее время природный газ (обычное топливо для стандартных котлов) стоит по исторически низким ценам, которые прогнозируется, что будет сохраняться в течение многих лет. Сегодня, когда цены на природный газ и электричество равны, стоимость природного газа обычно составляет лишь небольшую часть цены. SPR — это Кроме того, это высокоточная технология с высокой частотой вращения, которая почти всегда дороже по сравнению с простыми котлами аналогичного размера.
Текущие цены в нашем родном штате Джорджия на 1 миллион британских тепловых единиц энергии (эквивалент 293 кВт) составляют 1,64 доллара за природный газ и 29 долларов за электричество (при условии, что 0,10 долл. США / кВт · ч) с сопоставимой эффективностью.
Поэтому мы обычно считаем, что SPR не самый экономичный способ нагрева относительно чистой и чистой воды как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных затрат. Как правило, водяное отопление будет дешевле обычного бойлера, однако существуют смягчающие обстоятельства, при которых эта надбавка может иметь смысл, например:
Продукты, в которых образование накипи и обрастание требует частого отключения
Нагревание нечистых жидкостей и жидкостей твердыми телами
Нагрев вязких жидкостей
Обогрев, при котором требуется одновременное перемешивание
Требуется обогрев без пламени или автономный
Какой размер SPR мне нужен для нагрева жидкости?
Используя стандартную термодинамику, вы можете разделить потребность в БТЕ на 2545, и это преобразует его в механическое значение в HP.Например, типичный домашний водонагреватель составляет 40 000 БТЕ. Если вы разделите это на 2545, чтобы преобразовать в л.с., для обеспечения такой же энергии требуется электродвигатель мощностью 15 л.с. Пожалуйста, воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы помочь вам.
Экспериментальное исследование механизма совместного действия кавитационной эрозии и абразивного истирания при высокой скорости потока | Международный журнал бетонных конструкций и материалов
Байлар А., Озкан Ф. и Унсал М. (2010). Влияние диаметра впускного отверстия трубки Вентури на скорость нагнетания воздуха. KSCE Journal of Civil Engineering, 14 (4), 489–492.
Артикул Google Scholar
Чен, Х.С., Ван, Дж. Д., и Чен, Д. Р. (2009). Кавитационные повреждения твердых поверхностей в суспензиях, содержащих микрочастицы сферической и неправильной формы. Wear, 266 (1-2), 345–348.
Артикул Google Scholar
Дулар, М., & Остерман, А. (2008). Ямочное скопление при кавитационной эрозии. Wear, 265 (5–6), 811–820.
Артикул Google Scholar
Horszczaruk, E. (2005). Устойчивость к истиранию высокопрочного бетона гидротехнических сооружений. Wear, 259 (1–6), 62–69.
Артикул Google Scholar
Ху, Х., Момбер, А.W., & Yin, Y. (2006). Эрозионный износ гидробетона с низким содержанием стальной фибры. Journal of Hydraulic Engineering, 132, 1331–1340.
Артикул Google Scholar
Хуанг, X. Б., и Юань, Ю. З. (2006). Механизм и прогноз истирания материала в высокоскоростном потоке наносов. Journal of Hydrodynamics, 18 (6), 760–764.
Артикул Google Scholar
Джонсон, М.Л., Миккола Д. Э. и Райт Р. Н. (1995). Кавитационная эрозия и абразивный износ сплавов Ni3Al. Интерметаллиды, 3, 389–396.
Артикул Google Scholar
Ли, С. К. (2006). Кавитационное усиление иловой эрозии — предполагаемая микромодель. Износ, 260 (9), 1145–1150.
Артикул Google Scholar
Сато, Дж., Усами К., Окамура Т. и Танаба С. (1991). Базовое исследование сопряженных повреждений, вызванных абразивным истиранием и кавитационной эрозией. Международный журнал JSME, 57 (539), 20–25.
Google Scholar
Тиан, Л. Ю., Дин, Т., Чен, Дж. Ф., и Хуанг, Дж. Т. (1999). Экспериментальное исследование схлопывания пузырьков в потоке с наносами. Journal of Hydroelectric Engineering, 1, 68–73.
Google Scholar
Томов, П., Хеллади, С., Равелет, Ф., Сарраф, К., Бакир, Ф., и Вертенёй, П. (2016). Экспериментальное исследование аэрированной кавитации в горизонтальном сопле Вентури. Experimental Thermal and Fluid Science, 70, 85–95.
Артикул Google Scholar
Тошима, М., Окамура, Т., Сато, Дж., Усами, К., и Танабе, С.(1991). Базовое исследование сопряженных повреждений, вызванных абразивным истиранием и кавитационной эрозией. Труды Японского общества инженеров-механиков, 57 (539), 2186–2191.
Артикул Google Scholar
Ван, Х. С., и Чай, Г. С. (1997). Кавитационная и кавитационная эрозия эксцентрико-шарнирного радиального затвора под заиленной водой. Hydro-science and Engineering, 3, 237–241. (на китайском языке) .
Google Scholar
Ван, X., Ху, Ю.А., и Луо, С.З. (2017). Наблюдение за прототипом и влияющие факторы вибрации окружающей среды, вызванной паводковыми стоками. Water Science and Engineering, 10 (1), 78–85.
Артикул Google Scholar
Ван, X., Ху, Ю.А., и Ян, X.J. (2018). Испытание на стойкость к истиранию и деформацию верхнего уплотнения клапана с высоким напором. Инженерная механика, 35, 349–354. (на китайском языке) .
Google Scholar
Ван, X., Луо, С.З., и Ху, Ю.А. (2012). Эрозия из-за высокоскоростного потока на новой бетонной плотине, уплотненной катком, во время строительства. Journal of Hydrodynamics, 24 (1), 32–38.
Артикул Google Scholar
Ван, Х., Луо, С.З., Лю, Г. С. и др. (2014). Испытание на истирание гибких защитных материалов гидротехнических сооружений. Water Science and Engineering, 7 (1), 106–116.
Google Scholar
Ву, Дж. Х., и Гоу, В. Дж. (2013). Влияние критического размера частиц песка на кавитационное повреждение. Journal of Hydrodynamics, 25 (1), 165–166.
Артикул Google Scholar
Сюй, W.Л., Ли, К., Чен, Х. С., и Чен, Д. Р. (2010). Эрозия и истирание поверхности из низкоуглеродистой стали паром, содержащим микрочастицы SiC. Wear, 268 (11–12), 1547–1550.
Google Scholar
Чжао, К., Гу, К.К., Шен, Ф.С., и Лу, Б.З. (1993). Изучение механизма совместного действия абразивной и кавитационной эрозии на некоторые конструкционные стали. Wear, 162–164, 811–819.
Артикул Google Scholar
Эксперимент по механизму кавитационной эрозии центробежной гидравлики …: Ingenta Connect
Экспериментально исследованы характеристики роторно-статорного центробежного кавитационного генератора с целью изучения корреляции между его механизмом кавитации и распределением повреждений. Генератор был модифицирован из центробежного насоса, в том числе срезанной крыльчаткой, улиткой, ротор и статор.Ротор и статор состоят из 12 зубьев каждый, а статор имеет клиновые канавки на каждом зубе. Следовательно, когда ротор вращается, возникает 12 сопел, когда зуб ротора перекрывает зуб статора. Эксперименты проводились на стенде замкнутого цикла в Лаборатории для водяных и турбинных машин Университета Любляны, Словения. Генератор кавитации также использовался в качестве драйвера потока в испытании. Для изучения механизма кавитации сбоку улитки генератора было установлено смотровое окно.Развитие кавитации было зафиксировано соответственно через высокоскоростную камеру. На основании тестов визуализации установлено, что существует 3 типа механизмов генерации кавитации. Один производится в сопловых трубках, образованных взаимодействием ротора и статора. Два других вызваны высокой скоростью вращения ротор. Один происходит на передней кромке зуба статора, когда ротор движется к нему. При этом сам ротор образует пузырьки на передней кромке зуба.Следовательно, за один период чередования зубцов ротора и статора кавитация, возникающая на передней кромке статора (кавитация сопла и кавитация, вызванная вращением) имеет 2 циркуляции. Для определения интенсивности кавитации пульсация давления между ротором и улиткой измерялась гидрофоном при различных рабочих условиях. Результаты показывают, что пульсация давления увеличивается по мере увеличения расход увеличивается при сохранении постоянной скорости вращения, но цикл пульсации давления остается прежним.Поскольку частота возбуждения составляет 50 Гц, амплитуды давления ниже 18 и 31,4 м ³ / ч составляют 1,0 × 10 ⁵ и 1,5 × 10 ⁵ Па, соответственно, в то время как цикл составляет примерно 0,002 с. Кроме того, независимо от расхода, преобладающая частота равна частоте прохождения лопастей ротора, но не частоте прохождения рабочего колеса исходного центробежного насоса. То есть преобладающая частота в 12 раз превышает частоту вала. Когда расход остается прежним (18 м ³ / ч), пульсация давления увеличивается с увеличением скорости вращения, а цикл уменьшается.Когда частота возбуждения достигает 50 Гц, пульсации давления почти в 2,5 раза выше, чем при частоте возбуждения 30 Гц, но его цикл увеличивается с 0,002 до 0,003 с. И частоты домена под каждой частотой возбуждения по-прежнему равны частоте прохождения лопастей ротора. Между тем было изучено влияние расстояния между ротором и статором на пульсацию давления. Расстояние регулировалось шайбами под статором. Было обнаружено, что увеличение расстояния немного снизит давление.Кроме того, подход масляной краски использовался для исследования области эрозии генератора кавитации. Результат показывает, что задняя часть и средняя часть зуба ротора размыты. Что касается статора, повреждение почти охватывает канавки под клин и некоторую заднюю часть зуба, что означает, что эти части являются потенциальной эрозионной зоной. Кавитация сопла является основным триггером этих повреждений, поскольку она имеет самую высокую интенсивность кавитации среди рассмотренных выше. 3 вида механизмов генерации кавитации.Когда зубья ротора и статора переплетаются, скорость потока в зазоре между ротором и статором увеличивается, создавая более сильную кавитацию. Следовательно, область эрозии в первую очередь располагается на канавке клина. Кроме того, кавитация в сопле начинается, когда зуб ротора перекрывает большую часть зуба статора, и начинает отслаиваться, когда они начинают колебаться, так что сбрасываемые пузырьки схлопываются вниз по потоку, способствуя повреждению задней части как ротора, так и статора.Выявлено, что кавитационная эрозия в гидравлических машинах в первую очередь вызывается схлопыванием пузырьков, которые расположены близко к твердой стенке.
Нет ссылок на эту статью.
Нет дополнительных данных.
Нет статей СМИ
Без показателей
Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки
СТЕПИШНИК ПЕРДИХ, Тадей; ШИРОК, Бране; ДУЛАР, Матевж. Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства. Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал , [S.l.], т. 63, № 2, с. 83-91, июнь 2018. ISSN 0039-2480. Доступно по адресу: . Дата обращения: 29 июл. 2021 г. DOI: http: //dx.doi.org/10.5545/sv-jme.2016.3970.
Степишник Пердих, Т., Широк, Б., и Дулар, М. (2017). Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства. Стройнишки вестник - Машиностроительный журнал, 63 (2), 83-91. DOI: http: //dx.doi.org/10.5545/sv-jme.2016.3970
@article {sv-jmesv-jme.2016.3970, author = {Тадей Степишник Пердих, Бране Широк и Матевж Дулар}, title = {Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки}, journal = {Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал}, объем = {63}, число = {2}, год = {2017}, ключевые слова = {гидродинамическая кавитация; роторный кавитационный генератор; интенсивность кавитации; стиральные машины; водный раствор моющего средства}, abstract = {Стиральные машины - одно из самых требовательных к электроэнергии и воде бытовых приборов.На протяжении многих лет научное сообщество прилагало значительные усилия, чтобы сделать прачечную более «экологичной». Тем не менее, при приготовлении моющего раствора полностью упускается из виду этап стирки. Приготовление водных растворов моющих средств в имеющихся в настоящее время стиральных машинах занимает до 10 минут. В данной работе мы предлагаем конструкцию специального роторного гидродинамического кавитационного генератора, который бы повлиял на этот процесс. Новые скорости растворения моющего средства были экспериментально протестированы на лабораторной модели стиральной машины с использованием разработанного кавитационного генератора.Скорости растворения определяли по измерениям нерастворенного детергента после определенного времени обработки. Кроме того, влияние гидродинамической кавитации на этот процесс было изолировано и исследовано. Для этого были установлены два режима течения: режим с наличием кавитации и режим без кавитации. Для оценки интенсивности кавитации были зарегистрированы колебания давления внутри кавитационного генератора. Результаты показывают, что кавитация значительно увеличивает скорость растворения моющего средства.В режиме кавитационного потока более 80% моющего средства растворяется примерно за 10 секунд. При отсутствии кавитации требуется около 150 секунд для растворения того же количества моющего средства. Интенсификацию процесса можно отнести к механическим эффектам кавитации. Это исследование показывает, что использование генераторов кавитации в стиральных машинах может привести к сокращению программы стирки и, следовательно, к потенциальной экономии воды и энергии.}, issn = {0039-2480}, pages = {83-91}, doi = {10.5545 / sv-jme.2016.3970}, url = {https://www.sv-jme.eu/article/influence-of-hydrodynamic-cavitation-on-intensification-of-laundry-awater-detergent-solution-preparation/} }
Степишник Пердих, Т., Широк, Б., Дулар, М. 2017 июнь 63. Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки. Стройнишки вестник - Машиностроительный журнал. [Online] 63: 2
% A Stepišnik Perdih, Tadej % А. Широк, Бране % A Dular, Матевж % D 2017 % T Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки % B 2017 % 9 гидродинамическая кавитация; роторный кавитационный генератор; интенсивность кавитации; стиральные машины; водный раствор моющего средства %! Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки % К гидродинамическая кавитация; роторный кавитационный генератор; интенсивность кавитации; стиральные машины; водный раствор моющего средства % X Стиральные машины - одна из самых требовательных к электроэнергии и воде бытовых приборов.На протяжении многих лет научное сообщество прилагало значительные усилия, чтобы сделать прачечную более «экологичной». Тем не менее, при приготовлении моющего раствора полностью упускается из виду этап стирки. Приготовление водных растворов моющих средств в имеющихся в настоящее время стиральных машинах занимает до 10 минут. В данной работе мы предлагаем конструкцию специального роторного гидродинамического кавитационного генератора, который бы повлиял на этот процесс. Новые скорости растворения моющего средства были экспериментально протестированы на лабораторной модели стиральной машины с использованием разработанного кавитационного генератора.Скорости растворения определяли по измерениям нерастворенного детергента после определенного времени обработки. Кроме того, влияние гидродинамической кавитации на этот процесс было изолировано и исследовано. Для этого были установлены два режима течения: режим с наличием кавитации и режим без кавитации. Для оценки интенсивности кавитации были зарегистрированы колебания давления внутри кавитационного генератора. Результаты показывают, что кавитация значительно увеличивает скорость растворения моющего средства.В режиме кавитационного потока более 80% моющего средства растворяется примерно за 10 секунд. При отсутствии кавитации требуется около 150 секунд для растворения того же количества моющего средства. Интенсификацию процесса можно отнести к механическим эффектам кавитации. Это исследование показывает, что использование генераторов кавитации в стиральных машинах может привести к сокращению программы стирки и, следовательно, к потенциальной экономии воды и энергии. % U https://www.sv-jme.eu/article/influence-of-hydrodynamic-cavitation-on-intensification-of-laundry-awater-detergent-solution-preparation/ % 0 Журнальная статья % R 10.5545 / sv-jme.2016.3970 % & 83 % P 9 % J Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал % V 63 % N 2 % @ 0039-2480 % 8 2018-06-27 % 7 2018-06-27
Степишник Пердих, Тадей, Бране Широк и Матевж Дулар. «Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию подготовки водного раствора моющего средства для стирки». Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал [Online], 63.2 (2017): 83-91. Интернет. 29 июл.2021
TY - JOUR AU - Степишник Пердих, Тадей AU - Широк, Бране AU - Дулар, Матевж PY - 2017 TI - Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки JF - Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал ДО - 10.5545 / sv-jme.2016.3970 KW - гидродинамическая кавитация; роторный кавитационный генератор; интенсивность кавитации; стиральные машины; водный раствор моющего средства N2 - Стиральные машины - одна из самых требовательных к электроэнергии и воде бытовых приборов. На протяжении многих лет научное сообщество прилагало значительные усилия, чтобы сделать прачечную более «экологичной». Тем не менее, при приготовлении моющего раствора полностью упускается из виду этап стирки. Приготовление водных растворов моющих средств в имеющихся в настоящее время стиральных машинах занимает до 10 минут.В данной работе мы предлагаем конструкцию специального роторного гидродинамического кавитационного генератора, который бы повлиял на этот процесс. Новые скорости растворения моющего средства были экспериментально протестированы на лабораторной модели стиральной машины с использованием разработанного кавитационного генератора. Скорости растворения определяли по измерениям нерастворенного детергента после определенного времени обработки. Кроме того, влияние гидродинамической кавитации на этот процесс было изолировано и исследовано.Для этого были установлены два режима течения: режим с наличием кавитации и режим без кавитации. Для оценки интенсивности кавитации были зарегистрированы колебания давления внутри кавитационного генератора. Результаты показывают, что кавитация значительно увеличивает скорость растворения моющего средства. В режиме кавитационного потока более 80% моющего средства растворяется примерно за 10 секунд. При отсутствии кавитации требуется около 150 секунд для растворения того же количества моющего средства.Интенсификацию процесса можно отнести к механическим эффектам кавитации. Это исследование показывает, что использование генераторов кавитации в стиральных машинах может привести к сокращению программы стирки и, следовательно, к потенциальной экономии воды и энергии. UR - https://www.sv-jme.eu/article/influence-of-hydrodynamic-cavitation-on-intensification-of-laundry-awater-detergent-solution-preparation/
@article {{sv-jme} {sv-jme.2016.3970}, author = {Степишник Пердих, Т., Широк, Б., Дулар, М.}, title = {Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки}, journal = {Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал}, объем = {63}, число = {2}, год = {2017}, doi = {10.5545 / sv-jme.2016.3970}, url = {https://www.sv-jme.eu/article/influence-of-hydrodynamic-cavitation-on-intensification-of-laundry-awater-detergent-solution-preparation/} }
TY - JOUR AU - Степишник Пердих, Тадей AU - Широк, Бране AU - Дулар, Матевж PY - 2018/06/27 TI - Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки JF - Strojniški vestnik - Машиностроительный журнал; Том 63, № 2 (2017): Стройнишки вестник - Машиностроительный журнал ДО - 10.5545 / sv-jme.2016.3970 KW - гидродинамическая кавитация, роторный генератор кавитации, интенсивность кавитации, стиральные машины, водный раствор моющего средства. N2 - Стиральные машины - одна из самых требовательных к электроэнергии и воде бытовых приборов. На протяжении многих лет научное сообщество прилагало значительные усилия, чтобы сделать прачечную более «экологичной». Тем не менее, при приготовлении моющего раствора полностью упускается из виду этап стирки. Приготовление водных растворов моющих средств в имеющихся в настоящее время стиральных машинах занимает до 10 минут.В данной работе мы предлагаем конструкцию специального роторного гидродинамического кавитационного генератора, который бы повлиял на этот процесс. Новые скорости растворения моющего средства были экспериментально протестированы на лабораторной модели стиральной машины с использованием разработанного кавитационного генератора. Скорости растворения определяли по измерениям нерастворенного детергента после определенного времени обработки. Кроме того, влияние гидродинамической кавитации на этот процесс было изолировано и исследовано.Для этого были установлены два режима течения: режим с наличием кавитации и режим без кавитации. Для оценки интенсивности кавитации были зарегистрированы колебания давления внутри кавитационного генератора. Результаты показывают, что кавитация значительно увеличивает скорость растворения моющего средства. В режиме кавитационного потока более 80% моющего средства растворяется примерно за 10 секунд. При отсутствии кавитации требуется около 150 секунд для растворения того же количества моющего средства.Интенсификацию процесса можно отнести к механическим эффектам кавитации. Это исследование показывает, что использование генераторов кавитации в стиральных машинах может привести к сокращению программы стирки и, следовательно, к потенциальной экономии воды и энергии. UR - https://www.sv-jme.eu/article/influence-of-hydrodynamic-cavitation-on-intensification-of-laundry-awater-detergent-solution-preparation/
Stepišnik Perdih, Tadej, Širok, Brane, AND Dular, Matevž. «Влияние гидродинамической кавитации на интенсификацию приготовления водного раствора моющего средства для стирки» Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering [Online], Volume 63 Number 2 (27 июня 2018)
.