Устройство преобразования жидкой фазы вещества в газообразную

Устройство преобразования жидкой фазы вещества в газообразную предназначено для научно-исследовательских работ, а также для наглядной демонстрации: 1) преобразования жидкой фазы вещества в газообразную при постоянной температуре с повышением давления при увеличении объема в замкнутом пространстве камеры; 2) отбора вещества в газообразной фазе при научно-исследовательских и лабораторных работах; 3) образования вихресмерчевого потока жидкости направленного действия в замкнутой камере при гидродинамических исследованиях; 4) при выполнении учебных физико-химических лабораторных работ с разрывом молекулярных связей жидкого вещества.

Изобретение относится к техническому оборудованию различных отраслей промышленности: геологической, машиностроительной, медицинской, нефтяной, химической, и предназначено, в том числе, для наглядной демонстрации изучающим при лабораторных исследованиях физикохимические процессы, происходящие при изменении фазового состояния вещества из жидкого в газообразное и обратно, а также изучающим гидротермодинамические процессы в жидкости.

Принцип действия предлагаемого устройства основан на известных физико-химических свойствах жидкости, изменять свое фазовое состояние под влиянием динамического воздействия, а также образовывать при этом направленные гидродинамические потоки.

Данное устройство предназначено для наглядной учебной демонстрации при лабораторных исследованиях:

- образования вихресмерчевого потока жидкости направленного действия в замкнутой камере;

- перехода жидкости в газообразное состояние под воздействием встречных вихресмерчевых потоков при постоянной температуре с повышением внутреннего давления в замкнутой камере и увеличением объема, демонстрирующим наличие молекулярных связей вещества, находящегося в жидкой фазе, а также разрыв молекулярных связей при переходе вещества из жидкой фазы в газообразную;

- гидродинамических процессов, протекающих в жидкости при проведении различных научно-исследовательских, лабораторных учебно-методических работ.

На Фиг.1 показан вихресмерчеобразователь 1 параболоидной формы с внутренними спиралеобразными лопатками 2, направленными для вихревого закручивания жидкости в сторону вращения вихресмерчеобразователя вокруг оси 3, лопасти 4 с углом атаки, обеспечивающим захват окружающей жидкой массы при

вращении вихресмерчеобразователя и придания этой массе поступательного движения 5 внутри вихресмерчеобразователя, расположенные внутри вихресмерчеобразователя спиральные лопатки закручивают жидкость 6 внутри его, преобразуя на выходе из внутреннего пространства вихресмерчеобразователя в вихресмерчевой поток жидкости 7. Движение вихресмерчевого потока жидкости направлено вдоль оси вращения 3 вихресмерчеобразователя.

На Фиг.2 показаны два встречных вихресмерчевых потока жидкости, образованных симметрично встречными конструктивно противоположно выполненными соосными вихресмерчеобразователями. Противоположное направление вращения вихресмерчеобразователи выполняют с помощью мультипликатора 12.

На Фиг.3 показан кран 9, предназначенный для отбора газовой массы, полученной из жидкой фазы; кран 11 - для забора атмосферного воздуха при выравнивании внутреннего давления с атмосферным давлением.

Работает устройство следующим образом. Электропривод 10 приводит во вращательное движение вихресмерчеобразователи, вращающиеся в противоположные направления, спиралеобразные лопатки которых создают вихресмерчевые потоки на выходе из внутреннего пространства вихресмерчеобразователя. Лопатки 2 при вращении оси 3 придают соприкасающей с ними жидкости поступательное движение 5-5а. Движение вязкой жидкости сопровождается вращением частиц ее в сторону вращения оси. При этом, вследствие вязкости, наблюдается торможение потока жидкости действием сил молекулярного сцепления между частицами жидкости и стенкой вращающегося параболоида. Спиралеобразные лопатки закручивают поток жидкости в вихревое движение. Сужение полости параболоида усиливает скорость движения жидкости под напором поступающего объема массы, движимой опорными лопатками с углом атаки для непрерывного захвата жидкости из резурвуарного объма. Сжатие потока жидкости от различных направлений плавно переходит к радиальному, вращательному

(по касательной стенке параболоида) и к осевому движению, образующим в суммарном значении вихресмерчевое движение с различными перепадами давлений в потоке жидкости. Таким образом на выходе сопла (суженной части параболоида) образуется направленный вихресмерчевой поток жидкости. При силе столкновения встречного движения частиц жидкости, превышающей силу молекулярного притяжения (сцепления), происходит разрыв молекулярных связей жидкости, и она преобразуется в газообразное состояние без изменения температуры и с сохранением химических свойств жидкого вещества. В момент фазового перехода жидкости в газообразное состояние в связи с увеличением объема вещества в замкнутом пространстве камеры резко возрастает внутреннее давление, и при открытии крана 9 можно выполнять отбор газообразной фракции, включающей все химические свойства жидкого вещества, т.к. процесс преобразования осуществляют при постоянной температуре. При остановке вращения вихресмерчеобразователей без отбора газообразной массы, при закрытом кране 9 в замкнутом пространстве камеры происходит процесс обратного фазового перехода вещества - из газообразного в жидкое состояние, при этом давление в замкнутом пространстве камеры резко падает до начального исходного уровня. В случае отбора газообразной массы для повторения процесса необходимо открыть кран 11 для поступления окружающего атмосферного воздуха в камеру, тем самым в замкнутом прстранстве камеры давление выравнивается с атмосферным. Закрыв кран 11, можно повторить процесс.

Данное устройство может применяться при проведении научно-исследовательских в разных отраслях и лабораторно-учебных работ с различными жидкими материалами (водой, водными растворами и взвесями различных веществ, в которые добавляется вода или другой растворитель в определенной пропорции для придания массе жидкого состояния различных жидких масс, в том числе жидких масс, содержащих углеводороды,

а также другие химические вещества, жидкие растворители и т.п.) с возможной наглядной демонстрацией протекающих в них процессов, например,

- при исследованиях возникновения кавитации при фазовых переходах в разноообразных жидких средах;

- при изучении физико-химических процессов, учитывающих особенности кавитации;

- при изучении кавитационных зон в гидродинамике;

- для создания парагазовой фазы (вверху) и жидкой фазы (внизу) при изучении в различных сосудах, трубопроводах и т.п.;

- при турбулентных потоках жидкости, включающих перемешивание жидкости с неперерывным переносом количества движения вращательных движений жидких масс;

- при изучении условий возникновенияя вихресмерчевых потоков в жидкости;

- при разработке способов гашения вихресмерчевых потоков в жидкости;

- при изучении действия волны сжатия, разрежения в жидкой среде;

- при изучении оптимальных условий транспортировки жидких материалов;

- при изучении кавитационного режима при различных кинетических энергиях пузырьков;

- при изучении движения жидкости и газов и обтекании ими тел;

- при транспортировке медицинских препаратов на открытые биологические клетки организма.

Проведенными патентными исследованиями аналагов предлагаемого устройства не найдено. Следовательно, полезная модель устройства преобразования жидкой фазы вещества в газообразную полностью соответствует критерию «новизна».

1. Лабораторное устройство преобразования жидкой фазы вещества в газообразную в замкнутой камере, включающее два соосно противоположно вращающихся вихресмерчеобразователя параболоидной формы с внутренними спиралеобразными лопатками и удерживаемых на радиальных лопастях с противоположно направленными углами атаки, создающими встречные вихресмерчевые потоки для разрыва молекулярных связей жидкой фазы вещества с преобразованием ее в газообразную фазу без изменения температуры и повышением внутреннего давления в замкнутом пространстве камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что силой столкновения встречных вихресмерчевых потоков жидкости, превышающей силу молекулярного притяжения, выполняют разрыв молекулярных связей в жидкой фазе вещества, преобразуя его (жидкость) в газообразную фазу увеличенного объема в замкнутой камере при постоянной температуре.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразованием жидкости в газообразное состояние в замкнутом пространстве камеры в связи с увеличением объема увеличивают внутреннее давление в этой камере.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что повышением внутреннего давления в замкнутой камере создают условия для отбора газообразного вещества при лабораторных исследованиях: с различными жидкими материалами (водой, водными растворами и взвесями различных веществ, различных жидких масс, в том числе жидких масс, содержащих углеводороды, а также другие химические вещества, жидкие растворители и т.п.) с наглядной демонстрацией протекающих в них процессов.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что применением одного вращающегося вихресмерчеобразователя демонстрируют образование направленного вихресмерчевого потока жидкости в замкнутом пространстве камеры.