способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде
Классы МПК: | B06B1/18 в которых генераторы колебаний приводятся в действие давлением протекающей среды |
Автор(ы): | Варламов В.М. |
Патентообладатель(и): | Варламов Владимир Матвеевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-05-05 публикация патента:
27.05.2000 |
Изобретение относится к технике эксперимента, а именно, к способам проведения эксперимента с использованием процессов нелинейной акустики. Использование предлагаемого способа позволяет с минимальными затратами опробировать множество технологических процессов и получить научные обоснования использования нелинейной акустики. Способ проведения эксперимента включает в себя технологический процесс в проточной жидкой или газовой среде и формирование линейных акустических колебаний посредством устройства для излучения линейных акустических колебаний. В среде присутствуют нелинейные акустические колебания, взаимодействующие с линейными акустическими колебаниями среды. При этом линейные акустические колебания формируют истечением среды через одно отверстие прямоугольного сечения, имеющего ширину меньше высоты, с частотой, определяемой произведением числа оборотов подвижного ротора и числа импульсов в среде за один оборот ротора излучателя акустических колебаний. А частотный диапазон импульсных возбуждений среды согласуют с технологическим процессом. 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, включающий в себя технологический процесс в этой среде и формирование линейных акустических колебаний, отличающийся тем, что в среде присутствуют нелинейные акустические колебания, взаимодействующие с линейными акустическими колебаниями среды, при этом линейные акустические колебания формируют истечение среды через одно отверстие прямоугольного сечения, имеющего ширину меньше высоты, с частотой, определяемой произведением числа оборотов подвижного ротора и числа импульсов в среде за один оборот ротора излучателя акустических колебаний, а частотный диапазон импульсных возбуждений среды согласуют с технологическим процессом.Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретениеНастоящее изобретение относится к области техники эксперимента, а более конкретно к способам проведения эксперимента с использованием процессов нелинейной акустики. Уровень техники
Нелинейная акустика находит все более широкое применение в науке и технике. Акустические воздействия на вещество являются эффективным средством познания большого числа естественных знаний. Общепринято трактовать эффекты нелинейной акустики как "акустические колебания", "ультразвуковая технология", "звукохимия" и просто одним названием - "ультразвук". Практически же в технологических процессах используются акустические колебания широкого диапазона частот - от инфразвука до гиперзвука. В ряде областей физики и техники, связанных с акустическими колебаниями /акустики, радиофизики, оптики, теории плазмы/, уже достигнуты возможности распространения мощных воли, и в отдельных случаях, большей частью в жидких и газовых средах, появляется необходимость исследования таких явлений, как, например, акустические течения, радиационное давление, кавитация и других факторов. Однако более интенсивному применению акустических колебаний препятствует сложность проведения экспериментальных работ по конкретным технологическим процессам, выражающаяся необходимостью выполнения опытных образцов в металле, большого количества продукта или среды, совершенной контрольной и регистрирующей аппаратуры. Известны устройства для создания акустических колебаний, обладающих достаточной мощностью акустического поля, например изделие, выпускаемое Златоустовским машиностроительным заводом - "Сирена гидродинамическая СГД-З". Уровень звукового давления в этом излучателе достигает 210 дБ относительно опорного уровня 2
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149005/183.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149712/2149712-2t.gif)
где n - число промежутков между совпавшими отверстиями ротора и статора в ряду отверстий статора;
n,
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения являлся способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде. Использование для таких задач уже известных излучателей акустических колебаний затруднено для эксперимента в проточной жидкой или газовой среде в технологических процессах, какими, например, могут быть эмульгирование в жидких средах и коагуляция в газовых. В отличие от линейных волн для нелинейных перестает выполняться принцип суперпозиции - нелинейные волны взаимодействуют. В предлагаемом способе в среде присутствуют линейные волны, возбуждаемые самой средой, истекающей из полости статора, где она находится под давлением, через совпавшие отверстия подвижного ротора и неподвижного статора с частотой повторения, определяемой из соотношения
f = m
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149005/183.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149005/183.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
где f - частота повторения импульсных возбуждений среды, Гц;
m - частота вращения подвижного ротора, сек-1;
k - количество одновременно совпадающих отверстий подвижного ротора и неподвижного статора /1,2,3.../
n,
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
практически плоскими струями среды, за счет исполнения отверстий прямоугольного сечения, в которых присутствуют нелинейные волны, зависящие от "толщины" этих плоских струй среды. Согласно изобретению "толщина" плоских струй среды в процессе эксперимента изменяется. На фиг.1 показано формирование импульса истекающей струи среды в процессе совпадения отверстий неподвижного статора и вращающегося ротора. Импульс формируется за время перемещения отверстия ротора относительно отверстия неподвижного статора на расстояние "2a", как это наглядно представлено на фиг.1, где перемещение отверстия ротора происходит по направлению стрелки. Имея в излучателе акустических колебаний сочетание количества отверстий в статоре и роторе таким, что совпадают только одно отверстие ротора и статора, и проведя осуществление и наблюдение процесса в проточной жидкой или газовой среде, можно увеличить производительность среды и частоту импульсных возбуждений среды в соответствии с проведенным технологическим процессом. На фиг. 2 показано расположение и последовательность их совпадения для двух групп минимального сочетания отверстий статора и ротора n/n +
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149712/2149712-3t.gif)
где Dн - номинативный диаметр поверхностей ротора и статора, мм. Числа n и
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
Перечень чертежей и иных материалов
Изобретение поясняется прилагаемыми материалами, на которых:
фиг. 1 изображает формирование импульса давления среды при перемещении отверстия ротора относительно отверстия статора;
фиг.2 изображает расположение и последовательность совпадения двух групп отверстий минимального сочетания n/n +
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
фиг. 3 графически изображает номограмму минимальных сочетаний количества отверстий подвижного ротора и неподвижного статора и величины их номинативных диаметров при ширине прямоугольных отверстий, равных единице;
фиг. 4 представляет запись осциллограммы шумового эффекта в среде, находящейся в рабочей камере излучателя - "Сирены гидродинамической СГД-З", в котором на поверхности ротора и статора выполнено 12 групп минимального сочетания отверстий n/n +
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149009/945.gif)
фиг. 5 представлена фотография ротора "Пульсационного смесителя" после проведенных на воде испытаний. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Использование предлагаемого способа проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде позволяет с минимальными затратами опробировать множество технологических процессов и получить научные обоснования, возможно новые использования нелинейной акустики. Простота и доступность способа при пользовании номограммой фиг. 3 и определении номинативного диаметра ротора и статора механического излучателя линейных акустических колебаний, каким может быть любой из известных излучателей акустических колебаний, содержащий неподвижный статор и вращающийся ротор, на цилиндрической поверхности которых выполнены отверстия прямоугольного сечения, позволяет внедрить в промышленное производство новые технологии, а в науку внести новые данные о линейной акустике. На фиг.4 показана осциллограмма шумового эффекта в среде, где наблюдается масса дискретных составляющих основной частоты и их уровень в логарифмическом масштабе относительно опорного уровня 2
![способ проведения эксперимента по осуществлению и наблюдению процессов в проточной жидкой или газовой среде, патент № 2149712](/images/patents/322/2149005/183.gif)
Класс B06B1/18 в которых генераторы колебаний приводятся в действие давлением протекающей среды