Вихревая труба

 

1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая ох лаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и коль .- ;;;::: цевых шайб, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, в шайбах выполнены отверстия, соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы , подключенные к этим отверстиям и выведенные на внутреннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий .

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧКСНИХ н=спжлин (19) ЯИ (11) З(бр F 25 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3526748/23-06 (22) 24.12.82 (46) 23.06.84,Бюл. № 23 (72) А.И.Азаров и П.Е,Кротов (71) Одесский технологический институт холодильной промышленности (53) 621.565.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 456118, кл. F 25 В 9/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 470684, кл. F 25 В 9/02, 1973. (54) (57) 1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и кольс цевых шайб, отличающаяся

1 тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, в шайбах выполнены отверстия, соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы, подключенные к этим отверстиям и выведенные на внутреннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий.

2. Труба по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что перфорации в диафрагмах имеют диаметр, составляю1099193 щий 0,5-0,7 диаметра отверстий шайб и увеличивающийся в сторону от соплового ввода.

Изобретение относится к специальньп4 средствам вихревого охлаждения газа, а более конкретно к устройствам для воздушного охлаждения технологической зоны при сборке объектов аэрокосмическои промышленности в ус5 ловиях недопустимости выпуска из аппарата горячего потока и, преимущественно, при отсутствии жидкого теплоносителя (воды) для теплоотвода от периферии вихревого потока. . Известны вихревые трубы с сопловым вводом и параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом горячем конце, в зазорах между которыми помещены кольцевые шайбы, имеющие внутренний диаметр больший, чем у отверстий диафрагмы(11.

Недостатком вихревых труб подобйого типа является неполное исполь20 зование распола1аемой поверхности внутреннего оребрения из-за застоя горячего газа в узких зазорах между шайбами, что приводит к снижению теплопередачи от периферийного горячего вихря к диафрагмам и далее — к охлаждающей среде.

Известна вихревая труба, содержащая охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым ввоДом, выполненную в виде пакета чередую30 щихся диафрагм и кольцевых шайб(21 °

Перфорация этой вихревой трубы выполнена на внешней стороне диафрагм и позволяет отвести из камеры энергетического разделения влагу, отделяе- З5 мую центробежными силами. При этом улучшаются условия теплоотдачи от периферийного вихревого потока к диафрагмам за счет дополнительной циркуляции в целях между шайбами в зо 40 не, удаленной от оси вихревой трубы более чем на 2-3 ее радиуса. Однако это улучшение невелико, достигающееся повьппение удельной холодопроизводительности не превышает (OX от холодопро- 45 изводительности вихревых труб с неперфорированными шайбами.

Цель изобретения — дальнейшее повышение термодинамической эффективности вихревой трубы путем интенсификации теплоотдачи на диафрагмах в зоне, примыкающей к перфорации.

Цель достигается тем, что в вихревой трубе, содержащей охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и кольцевых шайб,в шайбах выполнены отверстия,соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы, подключенные к этим отверстиям и выведенные на внут-. реннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в нем отверстий °

При этом перфорации в диафрагмах имеют диаметр, составляющий 0,50,7 диаметра отверстий шайб и увеличивающийся в сторону от соплового ввода.

Иа фиг.1 изображена вихревая труба в разрезе, общий вид, на фиг.2 вариант выполнения шайб и диафрагм, на фиг.З вЂ” другой вариант выполнения шайб и диафрагм.

Вихревая труба содержит охлаждаемую камеру 1 энергетического разделения с сопловым вводом 2, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм 3 и кольцевых шайб 4. В шайбах 4 выполнены отверстия 5, сооснб расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры 1, и тангенциальные каналы б, подключенные к этим отверстиям 5 н выведенные на внутреннюю поверхность шайб 4, а перфорация 7 в диафрагмах размещена соосно с отверстиями 5 шайб 4, имеюпп ми диаметр, мень ший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов б

1099 з в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий 5, Перфорации 7 в диафрагмах 3 имеют диаметр, составляющий 0,5-0,7 диаметра отверс-. тий 5 шайб 4 и увеличивающийся в сторону от соплового ввода 2. Вывод охлажденного потока производится через патрубок 8.

Вихревая труба работает следующим 10 образом. Подаваемый в сопловой ввод 2 сжатый газ приобретает вихревой характер движения и в виде горячего периферийного вихря двигается от соплового ввода 2 вдопь внутренней полос» 15 ти камеры 1 энергетического разделения. Периферийные слои вихревого потока омывают внутреннюю поверхность диафрагм 3, отдают им свое тепло и по тангенциальным каналам 6 в шайбах 4 поступают в периферийные вихревые камеры, образованные отверстиями 5 в шайбах 4 и отверстиями перфорации 7 в диафрагмах 3. Здесь, под действием скоростного напора перифе- 25 рийньгх слоев газа образуется вторичный вихрь, имеющий частоту вращения большую, чем вихрь в полости горячего конца из-за того, что диаметр отверстия 5 в шайбах 4 меньше их внутреннего диаметра (по закону сохранения количества движения). В результате вторичного вихревого эффекта происходит повышение температуры периферийных слоев газа, что,при возросшей частоте их вращения, улучшает отвод от них тепла к диафрагмам 3 в зоне, примыкающей к отверстиям перфорации 7.0хладившиеся осевые слои газа под действием градиента дав40, лений движутся через отверстия в диафрагмах 3 в направлении от сопло193 4 вого ввода 1. По мере продвижения к газу подмешиваются новые порции из отверстий 5. Увеличение диаметра перфораций 7 в диафрагмах 3 соответствует увеличению объемного расхода газа, который, достигнув наиболее удаленной от соплового ввода 2 шайбы через каналы в ней поступает в полость камеры энергетического разделения. Здесь охлажденный в дополнительных вихревых камерах газ формирует осевой вихрь, который движется навстречу горячему периферийному вихрю, в результате вихревого про1 цесса энергоразделения понижает свою температуру и через патрубок холодного потока 8 выводится из вихревой трубы.

Данное изобретение позволяет интенсифицировать процесс теплоотдачи от периферии вихря- к диафрагмам путем организации дополнительных вихревых камер и вторичного энергоразделения в них периферийных слоев газа сформировать осевой вихрь, движущийся навстречу периферийному вихрю в камере энергетического разделения, из охлажденного в дополнительных вихревых камерах газа; в результате более полно использоваFb энергию давления и вращения горячего периферийного вихря, и повысить термодинамическую эффективность вихревого процесса энергооазделения.

Равноудаленность отверстий сохраняет осевую симметрию вихревой трубы и равномерное распределение теплового потока по поверхности диафрагм.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения восьми вихревых труб составляет 10488 руб.

1099 193

1099193

Рпцак гор "1.Ëîñåâà

Тираж 514 Подписное

ВНИ1И1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь тий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/"

Заказ 43 :) 7/34

ППП "",,атея г", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю.Килимник

Техред С.Мигунова Корректор Ю.Макар нк