двухчастотный вихревой генератор

Формула изобретения

1. Двухчастотный вихревой генератор, содержащий входной патрубок, две цилиндрические вихревые камеры по обе стороны от него, отличающийся тем, что камеры выполнены с различными объемами и/или радиусами кривизны.

2. Двухчастотный вихревой генератор по п.1, отличающийся тем, что объемы и высоты вихревых камер связаны соотношением



3. Двухчастотный вихревой генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что при одинаковых высотах камер радиусы кривизны вихревых камер R₁ и R₂ связаны соотношением

,

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к акустической технике и может применяться в угольной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен вихревой генератор - свисток с тангенциальным вводом рабочей среды в вихревую камеру [1] . Генерируемое в таком аппарате излучение не обладает достаточной эффективностью.

Прототипом заявляемого технического решения является вихревой генератор, содержащий входной патрубок и две одинаковые вихревые цилиндрические камеры по обе стороны от него [1]. Недостатком генератора является то, что он не позволяет использовать совместное воздействие акустических полей двух частот.

В заявляемом техническом решении решается задача повышения эффективности технологического воздействия акустической кавитации за счет совместного действия акустических полей двух частот, отличающихся друг от друга на два и более порядка [2], т.е. в 100 раз и более. Так как частота f колебаний, генерируемых в вихревой камере, пропорциональна величине



где V - объем вихревой камеры;

h - ее высота,

то при одинаковой высоте цилиндрических вихревых камер справедливо V ~ R² и



при произвольной высоте вихревых камер справедливо





Здесь f₁, f₂ - частоты колебаний в первой и второй вихревых камерах (нумерация камер произвольна);

R₁, R₂ - радиусы цилиндрических вихревых камер;

V₁, V₂ - их объемы.

На чертеже схематично в поперечном разрезе показан двухчастотный вихревой генератор.

Двухчастотный вихревой генератор содержит входной патрубок 1, цилиндрические вихревые камеры 2 и 3, выходной патрубок 4. Вихревая камера 2 характеризуется радиусом R₁, частотой генерируемых колебаний f₁, объемом V₁ и высотой (вихревая камера - цилиндр) h₁ (высота не показана). Вихревая камера 3 имеет соответствующие характеристики R₂, f₂, V₂, h₂. При одинаковой высоте камер (h₁ = h₂) радиусы вихревых камер 2 и 3 связаны соотношением



При произвольной высоте вихревых камер (h₁h₂) условие отличия частот на два порядка преобразуется к виду



Двухчастотный вихревой генератор работает следующим образом. Жидкая рабочая среда под давлением подается через входной патрубок 1 в вихревые камеры 2 и 3. В большей по объему вихревой камере генерируются низкочастотные колебания, а в меньшей - высокочастотные. Совместное воздействие низкочастотных и высокочастотных колебаний на кавитационные пузырьки в рабочей жидкости приводит к повышению кавитационной эффективности кавитационных пузырьков [2].

При воздействии двухчастотного акустического поля на рабочую жидкость реализуются два механизма.

Первый механизм: действие поля низкой частоты суммируется со статическим давлением, а захлопывание кавитационных полостей происходит в поле высокой частоты [2].

Второй механизм: действие высокочастотных колебаний создает дополнительную осцилляцию кавитационных пузырьков, а захлопывание пузырьков происходит в поле низкой частоты [2].

При работе двухчастотного вихревого генератора с реальной рабочей жидкостью с широким распределением кавитационных пузырьков по размерам реализуются оба механизма, а рассмотренные выше эффекты значительно увеличивают активность акустической кавитации в процессах диспергирования рабочей жидкости.

Источники информации

1. Борисов Ю.Я. Газоструйные излучатели звука и их применение для интенсификации технологических процессов. - Л.: ЦНИИ "Румб", 1980, с. 12.

2. Агранат Б. А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Высш. шк., 1987, с. 190.