Вихревая труба

 

ВИХРЕВАЯ ТРУБА по авт. св. № 744196, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности и КПД, она содержит вихревой энергоразделитель с сопловым вводом , соединенным с атмосферой, и выводами холодного и горячего потоков, диафрагма камеры энергетического разделения снабжена соплом, образующим с коническим раструбом эжектор , к которому подключен вывод холодного потока энергоразделителя, а диффузор камеры также снабжен соплом, образующим с газосборником автономный эжектор, соединенный с выводом горячего потока энергоразделителя. (Л 00 IND 00

„„Я0„„1078213. А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50. F 25 В 902

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬВ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 744196 (21) 3475890/23-06 (22) 29.07.82 (46) 07.03.84. Бюл. № 9 (72) В. И. Метенин и А. Е. Князев (71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (53) 621.565.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

/lb 744196, кл. F 25 В 9/02. 1978. (54) (57) ВИХРЕВАЯ ТРУБА по авт. св.

:г1 744196, отличающаяся тем, что, с целью

r повышения холодопроизводительности и

КПД, она содержит вихревой энергоразделитель с сопловым вводом, соединенным с атмосферой, и выводами холодного и горячего потоков, диафрагма камеры энергетического разделения снабжена соплом, образующим с коническим раструбом эжектор, к которому подключен вывод холодного потока энергоразделителя, а диффузор камеры также снабжен соплом, образующим с газосборником автономный эжектор, соединенный с выводом горячего потока энергоразделителя.

1078213

20 потока Il j.

Недостатком вихревых труб является то, что в них не используется работоспособность холодного потока.

Цель изобретения — повышение хололопроизнодительности и КПД вихревого холодильника за счет утилизации энергии хололного и горячего потоков.

Поставленная цель достигается тем, что вихревая труба, содержац1ая снабженную сопловым вводом коническую камеру энергетического разделения с периферийным лопаточным лиффузором для отводя горячего потока и диафрагму с коническим раструбом и щеленым диффузором для отвода холодного потока, между лопаточным диффузором и камерой энергетического разделения установлен осевой кольцевой диффузор, имеющий длину, равную 3-3,5 диаметра последней в сечении соплоного ввода, и образованный конической трубкой с углом раствора 5 30 -6 и центральным телом цилиндрической или конической формы с углом раствора не более 2, причем начальный диаметр центрального тела составляет

0,8-0,85 ныхолного диаметра камеры энергетического разделения, дополнительно содержит вихревой энергоразделитель с сопловым вводом, соединенным с атмосферой, и выводами холодного и горячего потока, диафрагма камеры энергетического разделения снабжена соплом, образующим с коническим раструбом эжектор, к которому подключен нывол холодного потока энергоразделителя, а диффузор камеры также снабжен соплом, образу1ощим с газосборником автономный эжектор, соединенный с выволом горячего потока энергоразделителя.

На фиг. I схематически изображена вихревая труба; на фиг. 2 -- разрез АЛ на

1

Изобретение относится к области генерации холола, в частности к вихревым трубам.

По основному авт. св. № 744196 известна вихревая труба, солержа1цая снабженную соплоным вволoM коническую камеру энергетического разделения с периферийным лопаточным диффузором лля отвода горячего потока и диафрагму с коническим раструбком и щелевым диффузором для отвода хололного потока, а между лопаточным диффузором и камерой энергетического разлеления установлен осевой кольцевой лиффузор, имеющий ллину, равную

3-3,5 лиаметра последней н сечении соплоного ввода, и образованный конической трубкой с углом раствора 5 30 - 6" и центральным телом цилинлрической или конической формы с углом раствора не более 2, причем начальнь1й лиаметр центрального тела составляет 0,8--0,85 выходного диаметра камеры энергетического разделения. Известные вихревые трубы имеют относительно высокий энергетический КПД, обусловленный увеличением работоспособности горячего фиг. 1; на фиг. 3 -- разрез Б-Б на фиг. l.

Вихревая труба содержит снабженную соплоным вводом 1 коническую камеру 2 энергетического разделения с периферийным лопастным лиффузором 3 для отнола горячего потока и диафрагму 4 с коническим раструбом 5 и щелевым диффузором

6 лля отвода хололного потока.

Между лопаточным лиффузором 3 и камерой 2 энергетического разделения установлен осевой кольцевой диффузор 7, образованный конической трубкой 8 и центральным телом 9 цилиндрической или конической формы. К вихревой трубе подключен вихревой энергоразделитель 10 с соплоным вводом l, соединенным с атмосферой, причем вихревой энергоразделитель 10 выполнен аналогично вихревой трубе.

Вихревой энергоразделитель 0 имеет вывод 12 холодного потока и вывол 13 горячего потока.

Центральная часть диафрагмы 4 имеет конфузорную или цилиндрическую форму и является активным соплом 14 эжектора 15 холодного потока, состоящего из периферийного соплового внола 16, к которому подключен вывод 12 хололного потока энергоразделителя, гцелевого лиффузора 6, конического раструба 5, который является камерой смешения, и газосборника 17. Осевой кольцевой диффузор 7 камеры 2 энергетического разделения снабжен соплом 18, который образует с газосборником 19 автономный эжектор 20, соелиненный с выводом

13 горячего потока вихревого энергоразделителя 10, а вывод 13 горячего потока полключен к периферийному сопловому вводу 21 автономного эжектора 20. Также автономный эжектор 20 содержит вихревую камеру 22 смешения и щелевой диффузор 23.

Вихревая труба работает следующим образом.

Сжатый газ, вытекая из соплоного ввода 1 с большой скоростью, попадает в коническую камеру 2 энергетического разделения, где происходит процесс энергетического разделения с образованием лвух потоков — холодного и горячего. Горячий поток поступает сначала в осевой кольцевой диффузор 7, образованный конической трубкой

8 и центральным телом 9, где часть его кинетической энергии, обусловленная осевой составляющей скорости, преобразуется в потенциальную энергию давления, а затем — в лопаточный диффузор 3, где в потенциальную энергию давления преобразуется часть кинетической энергии горячего потока, зависящая от окружной составляющей скорости.

Затем горячий поток вихревой трубы поступает н газосборник 19, откуда он направляется в активное сопло 18 автономного эжектора 20, где он расширяется ло больших скоростей и, поступая н вихревую камеру 22 смешения, через перефирийный

1078213, Составитель Г. Куклинова

Техред И. Верес Корректор О. Тпсор

Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Рогулич

Заказ 9! 5/32 сопловой ввод 21 эжектирует (подсасывает) горячий газ вихревого энергоразделителя

1О, в котором в качестве рабочего тела используется атмосферный воздух. Далее газовая смесь двух горячих потоков из цилиндр ическо-диффузор ной вихревой камеры 22 смешения поступает в щелевой диффузор 23 и направляется в окружающую .среду или какую-либо емкость.

Холодный поток отбирается из вихревой трубы через активное сопло 14 эжектора 15 0 холодных потоков. В этом сопле холодный поток газа расширяется до больших скоростей и, поступая в конический раструб 5, который является вихревой камерой смешения, через периферийный сопловой ввод

16 эжектирует холодный газ вихревого энергоразделителя 10. Далее газовая смесь двух холодных потоков поступает в щелевой диффузор 6 и направляется далее к потребителю.

Из описания рабочего процесса вихре2> вои трубы следует, что параллельно включенный вихревой энергоразделитель 10 работает благодаря вихревой трубе и в общем случае может работать с другим рабочим телом, если это не ограничено назначением смеси газов. 2)

При этом следует отметить, что вихревой энергоразделитель, через который просасывается атмосферный воздух, работает на оптимальном режиме, т.е. на режиме максимальной температурной эффективности при котором массовая доля холодного пото ЗО ка {р), лежит в пределах p = 0,2-0,25.

Так как на получение рабочего тела для вихревого энергоразделителя не затрачива; ется работа извне, то поэтому при опреде. ленни оптимального режима его работы желательно, чтобы он всегда работал на режиме максимальной температурной эффективности. Это обстоятельство позволит увеличить температурный эффект охлаждения и холодопроизводительность вихревой - трубы, так как на этом режиме в камеру смешения эжектора холодных потоков поступит наибольшее количество холода. Однако при этом оптимальном режиме работы эжектора холодных потоков может оказаться, что эжектор горячих потоков по коэффициенту не сможет обеспечить этот режим работы вихревого энергоразделителя. В этом случае необходимо при P и Т, = consT (Р, и Т1 — давление и температура газа на входе энергоразделителя) .изменить рас- ход газа, проходящего через вихревой энергоразделитель, путем изменения его геометрических размеров, Если же это неприемлемо, то необходимо изменить начальные параметры состояния газа вихревой трубы, влияющие на режимы работы эжекторов, Таким образом, в предлагаемой вихревой трубе рационально используется располагаемая работа (работа, которая затрачивается на изменение кинетической энергии потоков газа) как горячего, так и холодного потоков вихревой трубы, что повышает ее адиабатный КПД на 40-50о/о в зависимости от режимов работы вихревой трубы и вихревого энергоразделителя.