VPT - Vortex Process Technology

Watrecos vortexgenerator är skyddat av ett internationellt patent. Den gör det möjligt att skapa en väldefinierad virvel vid ett betydligt lägre tryck och flöde än vad som är möjligt med andra tekniker.

Som illustreras i figuren formar vortexgeneratorn vätskeflödet i tre steg:

Förformare. Inloppet till vortexgeneratorn skapar en mjuk övergång till en uppsättning av väldefinierade kanaler.
Kanaler. Efter förformaren går vätskan genom en uppsättning av kanaler med vortexformad geometri. Varje kanal levererar en jetström av vortexflöde tangentiellt in i vortexkammaren.
Vortexkammare. I vortexkammaren vävs virvlarna från kanalerna samman, liknande hur ett rep binds samman av en uppsättning trådar. En kraftig och stabil virvel bildas inne i virvelkammaren och skapar ett kraftigt tryckfall längs vortexaxeln. Deroende på applikation kan vortexkammeren ha olika utseende. En trumpetformad kammare skapar en väldefinierad med en mjuk övergång till rörsystemet. En äggformad kammare med ett smalt utlopp skapar en kraftig spridning som är användbar till exempel vid vattning eller när en stor volym behöver mixas.

Vortexflödet ger upphov till starka tryckgradienter och sjuvkrafter. En tryckgradient är skillnaden mellan lågt och högt tryck. Sjuvkrafter i flytande media uppstår när flödesriktningen ändrar sig snabbt över ett kort avstånd.

Den radiala tryckgradienten i vortexkammaren skapar ett kraftigt undertryck längs virvelaxeln. När man använder vatten, får detta undertryck luftbubblor (olösta gaser) att röra sig in mot virvelaxeln. Om där är tillräckligt mycket olösta gaser i vattnet kommer det att bildas en "vakuumsträng" som är tydligt synlig i en transparent vortexgenerator. Är tryckgradienten tillräckligt stark kommer det att uppstå kavitation (se nedan). Den kraftiga tryckgradienten förändrar kemiska balanser och skapar reaktioner som normalt inte uppstår vid normala flöde.

VPT-Vortex Process Technology I vortexgeneratorn uppstår sjuvkrafterna inte bara i närheten av väggen utan även i själva vätskan till exempel när jetströmmarna lämnar kanalerna och vävs samman. Det uppstår också sjuvkrafter nära vakuumsträngen längs med virvelaxeln. Vortexgeneratorns förmåga att effektivt mixa beror till stor del på de kraftiga sjuvkrafter som gör att xxx i det flytande mediet. Kombinationen av tryckgradienter och skjuvkrafter orsakar bildandet, aggregering eller fragmentering av fast materia i vätskan under vissa omständigheter.

Vortex flödesfenomen

Avgasning

Makro- och mikroskopiska bubblor i vattnet dras in i lågtryckszonen i vortexgeneratorn. Det låga trycket får bubblorna att expandera och slå sig samman med andra bubblor och bilda större bubblor som enkelt kan avlägsnas längre ner i vortexkammaren. Lösta gaser påverkas normalt sett inte av denna processen. Substanser i vattnet fastnar på bubblornas yta följer med bubblorna in mot virvelaxeln, slår sig samman och kan senare separeras ut.

Mixning

När det låga trycket i vortexkammaren blir lägre än det omgivande trycket kan gaser eller vätskur sugas in i vortexkammaren. Gasen eller vätskan som sugs in blandas effektivt med det spinnande mediat i vortexkammaren. processen är mycket kraftfull när det till exempel gäller att blanda vatten med luft eller andra gaser eller olja och då skapa stabila emulsioner.

Kavitation

Vid ett tillräckligt lågt tryck längs virvelaxeln skapas kavitation (mikroskopiska bubblor) i mediat. När dessa rör sig in i zoner med högt tryck imploderar de och skapar en shockvåg och en extrem hetta i en lite volym. denna processen kallas kavitation och kan till exempel framkalla uppkomsten av kalkpartiklar (kalciumkarbonat)

Egenskaper hos vortexbehandlat vatten

En undersökning av egenskaperna hos vortexbehandlat vatten gjordes 2010 och 2011 av Polymer Technology Group Eindhoven BV (PTG/e), ett oberoende undersöknings- och kunskapsinstitut. PTG/e är en del av Eindhoven University of Technology (TU/e). Prover togs från det kommunala vattnet, före och efter VPT-behandlingen. Vattenbehandlingen gjordes med en standard Watreco vortexgenerator vid ett tryck av 3,5 bar.

Viskositet

PTG/e observerade en minskning av viskositeten efter VPT-behandling. Förändringen låg på 3% till 17% beroende på vattenkavalitet och temperatur. Som Albert Einstein visade 1905 påverkar luftbubblor viskositeten på vatten. Eftersom bubblor (olösta gaser) tas bort med VPT-behandlingen kan man därför förvänta sig en minskad viskositet.

Värmeledningsförmåga

VPT-behandlingen förändrade smältbetendet hos is. Värmekapaciteten var 5% högre för is och 3% högre för vatten.

Elektrisk konduktivitet

Där var en ökning av den elektriska konduktiviteten med 3% efter VPT-behandlingen i PTG/e studien. Detta kan bero på antingen förändringar i viskositet eller på förändringar i egenskaper på laddade partiklar och/eller joner i vattnet.

Ytspänning

Även om viskositeten förändras med VPT-behandlingen, observerades inte någon förändring ytspänning av PTG/e.