RU2479346C1 - Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред - Google Patents
Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред Download PDFInfo
- Publication number
- RU2479346C1 RU2479346C1 RU2011135703/05A RU2011135703A RU2479346C1 RU 2479346 C1 RU2479346 C1 RU 2479346C1 RU 2011135703/05 A RU2011135703/05 A RU 2011135703/05A RU 2011135703 A RU2011135703 A RU 2011135703A RU 2479346 C1 RU2479346 C1 RU 2479346C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- fluid
- volumes
- acoustic
- processed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title abstract 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 46
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000005343 cylinder glass Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- 240000007817 Olea europaea Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000008278 cosmetic cream Substances 0.000 description 1
- 239000008271 cosmetic emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 1
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 1
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 150000003722 vitamin derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/87—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations transmitting the vibratory energy by means of a fluid, e.g. by means of air shock waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/10—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
- A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
- A23B2/10—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with pressure variation, shock, acceleration or shear stress
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/84—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations for material continuously moving through a tube, e.g. by deforming the tube
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
- B01F31/86—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations with vibration of the receptacle or part of it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/008—Processes for carrying out reactions under cavitation conditions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
- B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
- B01F2215/0409—Relationships between different variables defining features or parameters of the apparatus or process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J2219/0873—Materials to be treated
- B01J2219/0877—Liquid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Cosmetics (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред, а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы. Способ заключается в том, что объемы любого вида размещаются в системе-канале с жидкостью, где создается плоская стоячая акустическая волна, которая проходит через обрабатываемые объемы преимущественно перпендикулярно их размещению. Материал, из которого сделаны объемы, имеет удельное акустическое сопротивление, равное или близкое сопротивлению жидкости, заполняющей систему-канал, и сопротивлению обрабатываемой жидкой среды. Амплитуда ультразвуковых резонансных колебаний превышает порог акустической кавитации для жидких сред, обрабатываемых в данный момент, с учетом потерь на прохождение через стенки объема. Оптимальная температура обработки жидких сред задается с помощью жидкости в системе-канале. Ширина между стенками системы-канала кратна четверти длины акустической волны в жидкости канала. Технический результат состоит в возможности проводить одновременную ультразвуковую кавитационную обработку различных по составу жидких сред и обеспечивать при этом требуемый температурный режим. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области кавитационной обработки жидких сред а также сред, где удельное содержание воды или иной жидкой фазы превышает 65-70% от общей массы.
Известно, что акустическая ультразвуковая кавитация может эффективно применяться для различных областей хозяйства, где реализуются следующие технологические процессы /1-6/:
- Диспергирование;
- Гомогенизация и эмульгирование;
- Смешивание;
- Дезинтеграция;
- Деагломерация.
На практике это охватывает процессы получения многокомпонентных сред (эмульсий, суспензий, водных растворов и систем), ультразвуковой стерилизации (обеззараживание) воды, молока, других жидких продуктов и т.д.
Способ обработки жидких сред, который реализован в схеме ультразвукового реактора, может быть принят за прототип /1/. Он заключается в том, что ультразвуковую волну в объеме жидкости создают с помощью стержневого излучателя, на торце которого расположен источник колебаний, как правило, пьезоэлекрический излучатель. Существует много вариантов расчетов формы стержневого излучателя и возможности крепления на его торце нескольких пьезоизлучателей, но все они направлены на увеличение амплитуды колебаний стержня на нижнем торце и на боковых стенках /8/. Это связано с тем, что зона развитой кавитации на практике измеряется размерами в несколько сантиметров от поверхности колебаний. Поэтому донная часть стержня считается самой эффективной зоной, так как между плоским торцом излучателя и плоским дном формируется стоячая волна в обрабатываемой жидкости. При этом отмечается, что диаметр торца трудно сделать в размерах больше 50-70 мм. Излучение с цилиндрической поверхности стержня имеет существенно меньшую амплитуду колебаний и цилиндрическую расходимость. С учетом отраженных акустических волн от стенок внешнего цилиндра-стакана можно оценить, что оптимального режима стабильной стоячей плоской когерентной ультразвуковой волны в обрабатываемой жидкой среде, по аналогии с незначительной областью между торцом излучателя и дном цилиндра-стакана, получить практически невозможно. Сложная картина проходящих и отраженных ультразвуковых волн в среде, отсутствие когерентности волны и концентрации энергии на одной частоте приводит к тому, что получить эмульсии с размером дисперсной фазы менее ~1,0 мкм практически невозможно, уровень гомогенности не превышает 20% на основной моде. При этом объем обрабатываемой жидкости ограничен.
Другой, альтернативный способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред реализован в роторно-пульсационных гомогенизаторах /2/.
В камере озвучивания, за счет периодически возникающих знакопеременных движений жидкости из вращающейся системы статор-ротор, возникает ультразвуковая волна с кавитационными эффектами. Это промежуточный вариант между акустической и гидродинамической кавитацией. Такие гомогенизаторы получили в настоящее время наибольшее распространение. Они достаточно просты, позволяют обрабатывать большие объемы жидкости, существенно дешевле, чем ультразвуковые аналоги. Хорошие скоростные гомогенизаторы позволяют делать эмульсии с размером дисперсной фазы ~1,5 мкм на основной моде, уровень гомогенности не превышает 12-15%. Тем не менее и этот способ имеет ряд принципиальных ограничений. Это связано с низким кпд электромеханических систем (до 10%), что ограничивает мощность ультразвуковой волны до 1,5-2 Вт/см2, не позволяет работать с вязкими средами, с обработкой статических объемов жидкости (в объеме статор-ротор) и целый ряд других принципиальных ограничений. Наиболее близким по сути является способ получения эмульсионного косметического средства по патенту №2427362 (заявка №2010137176 от 08.09.2010 г., положительное решение РОСПАТЕНТа от 22.03.2011 г. №2010137176/15 (052870)). Увеличение амплитуды колебаний акустической волны в обрабатываемой жидкой среде осуществляется за счет резонансных синфазных колебаний каждой из больших сторон системы-канала прямоугольного сечения и дополнительной суперпозиции волн внутри канала, при этом внутреннее расстояние равно малой стороне канала и кратно четверти длины акустической волны в обрабатываемой среде. Это позволяет на резонансной частоте колебаний большой стенки канала сосредоточить максимум энергии и получить внутри канала стоячую акустическую волну высокой интенсивности. Однако данная технология имеет ряд ограничений на использование. Например, если требуется проводить одновременную кавитационную обработку различных по составу жидких сред с помощью одного канала, обрабатывать на потоке малые стационарные (непроточные) объемы жидких сред.
Затруднительно использовать один проточный канал обычных размеров, если требуется на его выходе получить уже готовый продукт. В этом случае не хватает линейной длины канала для набора требуемого времени озвучивания.
Существенными ограничениями является кавитационная обработка жидких сред и поддержание при этом ее требуемой температуры. Известно, что при кавитационной обработке выделяется большое количество тепла, идет интенсивный нагрев обрабатываемой жидкости и эффективный отвод тепла является серьезной проблемой. В целом ряде случаев температурные режимы обработки всего объема жидкости являются первостепенными.
Целью изобретения является возможность одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред и обеспечение при этом требуемого температурного режима.
Данная цель достигается тем, что объемы с обрабатываемыми жидкими средами разного состава размещаются в системе-канале с жидкостью, где создается плоская стоячая акустическая волна, которая проходит через обрабатываемые объемы преимущественно перпендикулярно их размещению, материал, из которого сделаны объемы, имеет удельное акустическое сопротивление, равное или близкое жидкости, заполняющей систему-канал, и сопротивлению обрабатываемой жидкой среды, амплитуда ультразвуковых резонансных колебаний превышает порог акустической кавитации для жидких сред, обрабатываемых в данный момент с учетом потерь на прохождение через стенки объема, оптимальная температуры обработки жидких сред задается с помощью жидкости в системе-канале, при этом ширина между стенками системы-канала кратно четверти длины акустической волны в жидкости канала:
h=(k/4)*(C/f), k=1, 2, 3, …
где
f - частота основной гармоники стоячей волны стенки канала, Гц;
С - скорость звука в многофазной среде, м/с;
h - расстояние между стенками канала, м.
В предлагаемом способе объемы с обрабатываемыми жидкостями могут иметь любое исполнение - это могут быть проточные каналы (трубки) или стационарные емкости (кюветы).
На Фиг.1 показан один из возможных вариантов, реализующих данный способ. Система-канал выполнен в виде прямоугольной ванны и заполнен водой. Вода в системе-канале может циркулировать и иметь необходимую температуру. Размеры боковой стенки составляют 300*130 мм, ширина между стенками системы-канала 60 мм.
В систему-канал могут быть помещены 4 различных объема с обрабатываемыми жидкими средами. В экспериментах обрабатываемые объемы жидкости размещались в стандартных полиэтиленовых стаканчиках объемом по 100 мл. Акустическое сопротивление полиэтилена (плотность 0,92-0,94 г/см3, скорость продольных волн ~ 1900-1950 м/с) отличается от воды примерно на 16%. Отношение акустического сопротивления жидкости, которое находится в системе-канале, к акустическому сопротивлению материала, из которого выполнены объемы с обрабатываемыми жидкими средами, является мерой потерь при прохождении через стенки объема.
Жидкость в системе-канале выполняет три основные функции:
1. Является средой для прохождения акустической волны от стенки системы-канала и в которой возникает режим развитой акустической кавитации;
2. Является средой, передающей энергию акустических колебаний на объемы с обрабатываемыми жидкими средами, которые в этой среде находятся;
3. Является средой-теплоносителем, температура которой определяет температурный режим внутри объемов с обрабатываемыми жидкими средами.
Стенки системы-канала представляют собой мембраны, частота основной гармоники колебаний составляет 24,65 кГц. Расчетное значение составляет 24,4 кГц и получено по известному решению волнового уравнения, которое имеет вид /9, 10/:
где с - скорость распространения волн по пластинке;
kх, ky - волновые числа, значения которых определяются граничными условиями;
Lx - длина стороны пластинки, направленной вдоль оси Ох;
Ly - длина стороны пластинки, направленной вдоль оси Оy;
jx, jy - целое число, равное числу пучностей волны вдоль соответствующих сторон пластинки.
Для получения в жидкости системы-канала условий возникновения стоячей волны, которое минимум вдвое повышает амплитуду переменного звукового давления /5, стр.119/ и соответственно способствует возникновению режима развитой акустической кавитации, требуется, чтобы ширина системы-канала была кратной четверти длины волны, распространяющейся в жидкости. Это требование сформулировано выше. Для частоты 24,65 кГц в воде длина волны составляет 60 мм и равна ширине системы-канала экспериментальной установки.
Для оценки процесса возникновения режима развитой акустической кавитации как в жидкости системы-канала, так и в жидкости обрабатываемых объемов проведен классический опыт по воздействию кавитации на полоску из фольги. На Фиг.2 и Фиг.3 представлены полоски из фольги, которые были помещены внутрь пластиковых стаканчиков с водой, соответственно, до и после воздействия. В качестве обрабатываемой жидкости использовались: вода, масло подсолнечное, оливковое, моторное, трансмиссионное, спирт, глицерин, сорбитол. Время озвучивания составляло ~ 60 с, частота колебаний стенок канала 24,65 кГц, амплитуда колебаний составляла 3,5-4,0 мкм, что соответствует потоку акустической энергии 18-25 Вт/см2 /5/.
Хорошо известны пороговые значения акустической энергии, при которых в жидкой среде возникает режим развитой акустической кавитации, например /11/:
Параметры жидкостей и оптимальные интенсивности воздействия для каждой из них
| Вид жидкости | Параметры жидкости | Оптимальная интенсивность, Вт/см2 | |||
| Скорость звука, м/с | Плотность, кг/м3 | Вязкость, 10-3 Па·с | Поверх. натяжение, 10-3 Н/м | ||
| Вода | 1483 | 1000 | 0,82 | 72,88 | 2…3 |
| Этиловый спирт (96%) | 1165 | 798 | 1,2 | 22,8 | 3…5 |
| Трансформаторное масло | 1445 | 900 | 30 | 40 | 4…6 |
| Оливковое масло | 1381 | 950 | 85 | 32 | 5…8 |
| Глицерин | 1930 | 1264 | -1000 | 59,4 | 20…25 |
Определение потока акустической энергии в экспериментах осуществлялось путем прямого измерения амплитуды и спектра колебаний стенки системы-канала. Для этого использовался измерительный тракт, состоящий из пьезоакселерометра типа 4344 и усилителя 2635 фирмы Bruel&Kjaer, цифрового осциллографа Velleman с функцией быстрого преобразования Фурье и с регистрацией сигналов на персональный компьютер.
Зная амплитуду колебаний и частоту, легко /5/ определить все характеристики потока акустической энергии и порог возникновения развитой кавитации.
На Фиг.4 и Фиг.5 показаны типовые амплитуда колебаний стенки-мембраны канала и ее спектр.
Таким образом, прямые измерения амплитуды и частоты колебаний позволяют полностью определить параметры акустических волн в жидкости как системы-канала, так и в обрабатываемых объемах.
Опыты с размещением фольги в обрабатываемых жидких средах и идентификацией возникновения режима развитой кавитации это полностью подтверждают.
Важным этапом опытов являлось обеспечение требуемого температурного режима обрабатываемых объемов жидкости. Было осуществлено одновременное приготовление 4-х объемов разных косметических кремов в пластиковых стаканчиках, с объемами по 80 мл каждая доза. При гомогенизации жировой и водной фазы в течение 10 минут обеспечивалась температура ~70 град за счет выделяемого тепла и температуры воды, находящейся в канале. Затем была осуществлена прокачка воды и понижение температуры до 43-45 градусов и ее поддержание на этом уровне. При этом вводились активные добавки и витаминный комплекс и также обеспечивалась гомогенизация в течение еще 10 минут.
На последнем этапе температура была понижена до 22-23 градусов, что обеспечило остывание косметической эмульсии и получение готового продукта. На весь цикл приготовления продуктов понадобилось примерно 30 мин.
Проверка на стабильность, кислотность, вязкость показала полное соответствие полученных продуктов требованиям нормативных документов.
Таким образом, предлагаемый способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред показал возможность одновременной обработки различных по составу сред, причем как в проточном, так и в стационарном вариантах, доказав возможность применения любого вида режимов обработки. При этом температура обрабатываемых жидких сред в выделенных объемах может поддерживаться на заданном уровне за счет использования жидкости в канале как теплоносителя. Регулированием расхода жидкости в канале и ее температурой можно обеспечить требуемый технологический цикл.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бронин Ф.А. Исследование кавитационного разрушения и диспергирования твердых тел в ультразвуковом поле высокой интенсивности. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, МИСИС, 1967.
2. Червяков В.М., Однолько В.Г. Использование гидродинамических и кавитационных явлений в роторных аппаратах. - М.: Изд-во Машиностроение, 2008.
3. Сиротюк М.Г. Экспериментальные исследования ультразвуковой кавитации. В кн. Мощные ультразвуковые поля, Под ред. Розенберга Л.Д., 1968.
4. Красильников В.А. Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твердых телах. - М.: Физматгиз, 1960.
5. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. - М.: Иностранная литература, 1956.
6. В.И.Деменко, А.А.Геталов, Т.В.Пучкова, Е.А.Хотеенкова. Эффективный метод снижения содержания эмульгатора при производстве косметической эмульсии, журнал "Сырье и упаковка" №10 (101), стр.12.
7. Маргулис М.А. Основы звукохимии. Химические реакции в акустических полях. - М.: Высшая школа, 1984.
8. Хмелев В.Н., Попова О.В. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: научная монография, Алт. Гос. Техн. Ун-т им И.И.Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ.
9. Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики. М., Изд-во Высшая школа, 1970.
10. Араманович И.Г., Левин В.И. Уравнения математической физики. Изд. Второе, М., Наука, 1969.
11. Хмелев В.Н., Хмелев С.С., Голых Р.Н., Барсуков Р.В. Повышение эффективности ультразвуковой кавитационной обработки вязких и дисперсных жидких сред. Ползуновский Вестник №3, Барнаул, 2010.
Claims (1)
- Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред путем размещения объемов с жидкими средами внутри проточной механической колебательной системы-канала, где реализуется режим резонансной акустической кавитации, отличающийся тем, что объемы любого вида размещаются в системе-канале с жидкостью, где создается плоская стоячая акустическая волна, которая проходит через обрабатываемые объемы преимущественно перпендикулярно их размещению, материал, из которого сделаны объемы, имеет удельное акустическое сопротивление, равное или близкое жидкости, заполняющей систему-канал и сопротивлению обрабатываемой жидкой среды, амплитуда ультразвуковых резонансных колебаний превышает порог акустической кавитации для жидких сред, обрабатываемых в данный момент с учетом потерь на прохождение через стенки объема, оптимальная температура обработки жидких сред задается с помощью жидкости в системе-канале, при этом ширина между стенками системы-канала кратна четверти длины акустической волны в жидкости канала:
h=(k/4)·(C/f), k=1, 2, 3, …
где f - частота основной гармоники стоячей волны стенки канала, Гц;
С - скорость звука в многофазной среде, м/с;
h - расстояние между стенками канала, м.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135703/05A RU2479346C1 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред |
| IN3143DEN2014 IN2014DN03143A (ru) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | |
| DE11870168T DE11870168T1 (de) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | Verfahren zur gleichzeitigen ultraschall-hohlraumbehandlung flüssiger medien mit einer kontrastzusammensetzung |
| JP2014528323A JP2014531304A (ja) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | 液状媒体の同時超音波キャビテーション処置の方法 |
| EP11870168.9A EP2591850A4 (en) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | METHOD FOR THE SIMULTANEOUS ULTRASONIC CAVITY TREATMENT OF LIQUID MEDIA COMPRISING A CONTRAST COMPOSITION |
| PCT/RU2011/000771 WO2013032358A1 (ru) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред |
| US13/813,506 US20130215703A1 (en) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | Method of simultaneous ultrasonic cavitation treatment of liquid medium having contrasting compositions |
| CN201180036948.7A CN103140282B (zh) | 2011-08-29 | 2011-10-03 | 具有对比成分的液体介质的同步超声空化处理方法 |
| ATGM50045/2012U AT13317U8 (de) | 2011-08-29 | 2012-05-23 | Verfahren zur gleichzeitigen Ultraschall-Kavitationsbehandlung flüssiger Medien mit unterschiedlicher Zusammensetzung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135703/05A RU2479346C1 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011135703A RU2011135703A (ru) | 2013-03-10 |
| RU2479346C1 true RU2479346C1 (ru) | 2013-04-20 |
Family
ID=47756616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135703/05A RU2479346C1 (ru) | 2011-08-29 | 2011-08-29 | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130215703A1 (ru) |
| EP (1) | EP2591850A4 (ru) |
| JP (1) | JP2014531304A (ru) |
| CN (1) | CN103140282B (ru) |
| AT (1) | AT13317U8 (ru) |
| DE (1) | DE11870168T1 (ru) |
| IN (1) | IN2014DN03143A (ru) |
| RU (1) | RU2479346C1 (ru) |
| WO (1) | WO2013032358A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540608C1 (ru) * | 2013-12-13 | 2015-02-10 | Андрей Александрович Геталов | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред |
| RU2657485C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-06-14 | Станислав Малозёмов | Устройство для обработки воды или нефти |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2427362C1 (ru) * | 2010-09-08 | 2011-08-27 | Андрей Александрович Геталов | Способ получения эмульсионного косметического средства |
| WO2012125067A1 (ru) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | Getalov Andrey Aleksandrovich | Способ одновременной обработки и получения объемов эмульсионного косметического средства |
| RU2477650C1 (ru) * | 2011-07-25 | 2013-03-20 | Андрей Александрович Геталов | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред |
| CN104093480A (zh) * | 2012-03-26 | 2014-10-08 | 卡维坦妮卡有限公司 | 一种成分不同的液体介质同时空化处理的方法 |
| RU2501598C1 (ru) * | 2012-05-21 | 2013-12-20 | Андрей Александрович Геталов | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки объемов жидких сред |
| CN111944670B (zh) * | 2020-03-19 | 2021-11-30 | 珠海艾博罗生物技术股份有限公司 | 超声处理器 |
| CN111940098B (zh) * | 2020-04-08 | 2021-11-12 | 珠海艾博罗生物技术股份有限公司 | 侧面励振式超声处理器及处理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2025833A1 (en) * | 1989-09-21 | 1991-03-22 | Michele Zocchi | Method and apparatus for producing human autologous collagen |
| RU2427362C1 (ru) * | 2010-09-08 | 2011-08-27 | Андрей Александрович Геталов | Способ получения эмульсионного косметического средства |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05223940A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-03 | Nippon Sci Kk | 放射能測定用生物組織の溶解法 |
| US6277332B1 (en) * | 1995-12-18 | 2001-08-21 | Solid Phase Sciences Corporation | Reaction plenum with magnetic separation and/or ultrasonic agitation |
| US7981368B2 (en) * | 1998-10-28 | 2011-07-19 | Covaris, Inc. | Method and apparatus for acoustically controlling liquid solutions in microfluidic devices |
| JP4139916B2 (ja) * | 2002-07-03 | 2008-08-27 | 株式会社東京大学Ｔｌｏ | 超音波照射方法及び超音波照射装置 |
| GB0311959D0 (en) * | 2003-05-23 | 2003-06-25 | Glaxo Group Ltd | Energy delivery system |
| WO2008016691A2 (en) * | 2006-08-01 | 2008-02-07 | Covaris, Inc. | Methods and apparatus for treating samples with acoustic energy |
| US20090038932A1 (en) * | 2007-08-08 | 2009-02-12 | Battelle Memorial Institute | Device and method for noninvasive ultrasonic treatment of fluids and materials in conduits and cylindrical containers |
| JP5143082B2 (ja) * | 2009-05-22 | 2013-02-13 | 株式会社日立製作所 | 液液抽出システム |
| CN101654339B (zh) * | 2009-08-26 | 2011-12-07 | 广西大学 | 一种超声强化石灰消和乳化的装置 |
| JP2011067772A (ja) * | 2009-09-26 | 2011-04-07 | Kobe Univ | 被処理水の殺菌方法及びその装置 |
| CN101811751B (zh) * | 2010-04-15 | 2012-02-22 | 南京航空航天大学 | 行波型超声反应器 |
-
2011
- 2011-08-29 RU RU2011135703/05A patent/RU2479346C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-10-03 EP EP11870168.9A patent/EP2591850A4/en not_active Withdrawn
- 2011-10-03 CN CN201180036948.7A patent/CN103140282B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-10-03 WO PCT/RU2011/000771 patent/WO2013032358A1/ru not_active Ceased
- 2011-10-03 DE DE11870168T patent/DE11870168T1/de active Pending
- 2011-10-03 US US13/813,506 patent/US20130215703A1/en not_active Abandoned
- 2011-10-03 IN IN3143DEN2014 patent/IN2014DN03143A/en unknown
- 2011-10-03 JP JP2014528323A patent/JP2014531304A/ja active Pending
-
2012
- 2012-05-23 AT ATGM50045/2012U patent/AT13317U8/de not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2025833A1 (en) * | 1989-09-21 | 1991-03-22 | Michele Zocchi | Method and apparatus for producing human autologous collagen |
| RU2427362C1 (ru) * | 2010-09-08 | 2011-08-27 | Андрей Александрович Геталов | Способ получения эмульсионного косметического средства |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540608C1 (ru) * | 2013-12-13 | 2015-02-10 | Андрей Александрович Геталов | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред |
| RU2657485C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2018-06-14 | Станислав Малозёмов | Устройство для обработки воды или нефти |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AT13317U1 (de) | 2013-10-15 |
| EP2591850A1 (en) | 2013-05-15 |
| AT13317U8 (de) | 2014-01-15 |
| RU2011135703A (ru) | 2013-03-10 |
| CN103140282B (zh) | 2015-06-17 |
| EP2591850A4 (en) | 2015-02-18 |
| IN2014DN03143A (ru) | 2015-05-22 |
| CN103140282A (zh) | 2013-06-05 |
| US20130215703A1 (en) | 2013-08-22 |
| WO2013032358A1 (ru) | 2013-03-07 |
| JP2014531304A (ja) | 2014-11-27 |
| DE11870168T1 (de) | 2013-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2479346C1 (ru) | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки различных по составу жидких сред | |
| RU2477650C1 (ru) | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред | |
| RU2455086C1 (ru) | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред и расположенных в среде объектов | |
| Luo et al. | Optimization of acoustic parameters for ultrasonic separation of emulsions with different physical properties | |
| RU2501598C1 (ru) | Способ одновременной ультразвуковой кавитационной обработки объемов жидких сред | |
| RU2427362C1 (ru) | Способ получения эмульсионного косметического средства | |
| US20150217263A1 (en) | Method of simultaneous cavitation treatment of liquid media different in composition | |
| WO2012125067A1 (ru) | Способ одновременной обработки и получения объемов эмульсионного косметического средства | |
| Harada et al. | Emulsion generating microchannel device oscillated by 2.25 MHz ultrasonic vibrator | |
| RU2254911C1 (ru) | Способ обработки жидкости в кавитационном реакторе | |
| RU2540608C1 (ru) | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред | |
| RU2403085C1 (ru) | Ультразвуковой проточный реактор | |
| RU2551490C1 (ru) | Способ ультразвуковой кавитационной обработки жидких сред и расположенных в среде объектов | |
| HK1185031A (en) | Method for the simultaneous ultrasonic cavitation treatment of liquid media of different compositions | |
| Zhang et al. | Enhancement of heat and mass transfer by cavitation | |
| RU2471571C2 (ru) | Ультразвуковая колебательная система | |
| RU2304459C2 (ru) | Ультразвуковой диспергатор | |
| HK1185036A (en) | Process for the ultrasonic cavitation treatment of liquid media and objects arranged in a medium | |
| RU2309008C1 (ru) | Кавитационный реактор | |
| RU2391848C1 (ru) | Способ приготовления пищевых эмульсий | |
| HK1185032B (en) | Method for ultrasonic cavitation treatment of liquid media | |
| HK1184706A (en) | Method for simultaneously processing and producing quantities of an emulsive cosmetic agent | |
| Abramenko et al. | The ultrasonic flowing reactor for intensive ultrasonic processing of liquids in thin layer | |
| HK1197043A (en) | Method for simultaneous cavitation treatment of liquid media varying in composition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20141112 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170830 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181101 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200830 |