Наши ноу-хау

Расчетами акустических волноводов и регулированием их положения в рабочем объеме созданы условия для образования стоячей волны. Вдоль стенки трубы распространяются волновые сжатия и растягивания, благодаря чему образовываются микро пустоты по микрокристаллическим связям отложений. Разрушенные загрязняющие примеси в потоке собираются и сплачивают в узлах стоящей волны. Они не закрепляются на стенках, и не образовывают ячеек кристаллообразования. Примеси загрязнений раздробляются до размеров, которые не определяется существующими методами контроля. Уменьшение размеров кристаллов в 3 раза обеспечивает практически безнакипную работу трубопроводов [6]. При уменьшении диаметра кавитационных пузырьков возможно выделение квантов лучевой энергии hv-фотонов, с появлением при этом люминисцентного свечения и фотосинтеза при наличии СО₂. Квантовое состояние фотона фиксируется тремя параметрами: направлением распространения, частотой и линейной поляризацией, т.е. направлением вектора электрического поля, которое с ним связано. Если лучевой поток линейно поляризован вдоль некоторого направления на плёнке, которая называется оптической осью, то плёнка его не задерживает. В случае, когда поляризация перпендикулярна этой оси, то лучевой поток задерживается (поглощается) [6]. На рисунке 3.2 оптическая ось поляризующей плёнки показаны штриховкой. Когда фотон линейно поляризован в направлении, под некоторым углом с оптической осью пленки, тогда достоверность его прохождения определяется квадратом косинуса этого угла. Если угол 45°, то достоверность прохождения составляет 0,5, т.е. только половина фотонов проходит.

Для изменения направления поляризации А. Аспект, Ж. Далибар и Ж. Роже из Оптического института Парижского университета предложили оригинальный переключатель.

,

В качестве переключателя направления поляризации использована ёмкость с водой, в которой ультразвук возбуждает стоячие волны. Эти волны играют роль дифракционной решётки. Она эффективно поглощает или пропускает фотоны в зависимости от направления её оси. Поэтому через ультразвуковую поляризационную решетку проходила только половина квантов энергии и активных частиц. Таким образом, стоячая ультразвуковая волна выполняет роль фильтра энергетического состояния ионов примесей в жидкости.

Поглощение кванта лучевой энергии h молекулой, например, хлора приводит к её возбуждению. Превышение энергии колебаний ионов, энергии связи между ионами, приводит к распадению молекулы - фотохимическая диссоциация [7]. Образовавшиеся атомы хлора взаимодействуют с молекулами водорода. Атом водорода с распареными электронами, в свою очередь, реагирует с молекулой хлора. Таким образом, начинается цепная реакция. В результате активные частицы объединяются в молекулу, а выделенная энергия отдается неактивной частице. Один квант лучевой энергии h приводит к образованию сотен тысяч молекул HCl. А образованные молекулы HCl реагируют с существующим на внутренних поверхностях труб пластом накипи, и уменьшают его с выделением СО₂. Конец цепной реакции может состояться при соударении активных частиц, или активных частиц со стенкой.

Неоднородность металла трубопроводов приводит к образованию гальванических микропар, которые имеют анодный и катодный участки. Между гальваническими парами возникают электрохимические процессы (микроэлектролиз). Из растворов хлоридов под действием микроэлектролиза образовываются гидрооксиды, изменяя содержимое катионов в воде. Хлоридные ионы имеют добрую растворимость. В присутствии большого количества хлоридов повышается растворимость именно растворимых соединений, таких как карбонат и сульфат кальция. В естественных водах, которые имеют обычно рН>6, трёхвалентное железо почти не бывает в ионной форме, а содержится в виде коллоида и суспензии. Интенсивная кавитация при озвучивании воды разрушает коллоидные частички гидроокиси железа, предупреждая образование коллоидного осадка.

Нобелевский лауреат, академик М.М. Семенов в двадцатых годах прошлого века создал теорию разветвлённых цепных реакций (РЦР). При РЦР взаимодействие свободного радикала с молекулой вещества водной среды приводит к образованию не одного, а большего количества новых активных центров. Один из них продолжает старая цепь, а другие дают начало новым ветвям, т.е. разветвлению цепи. Основным примером РЦР является образование воды из простых веществ при озвучивании жидкости [7]. При электрическом разряде или нагревании от ультразвуковой кавитации образовываются активные радикалы *OH. Они легко реагируют с молекулой воды с образованием активного H*, который в свою очередь реагирует с кислородом, образуя атом воды. Последний при реагировании с молекулой водорода дает два новых активных центра. Активные ионы кислорода нейтрализуют остатки соляной кислоты от неразветвленной цепной реакции с выделением хлора.

Пример конструктивного решения ГАК для очистки гидросистем производительностью 2500 м³/сут приведены на рисунке 3.3.

a)

б)

в)

в)

Рисунок 3.3 - Конструктивные решения ГАК

На рисунке 3.3 а) показаны два блока ГАК: первый защищен кожухом, второй - без кожуха.