Вихревая труба

 

Использование: в холодильной промышленности . Сущность изобретения, в завихрителе 2 вихревой трубы устанавливаются дополнительные конусные кольцевые проставки 13, 14.15стангенциальными соплами 16, 17, 18, которые концентрично расположены вблизи внутренних поверхностей дополнительных конусных кольцевых проставок, на торцевой поверхности завихрителя, расположенной со стороны больших оснований дополнительных конусных кольцевых проставок, выполнены отверстия для отвода отсепарированного конденсата, каждое из которых подключено в одному из последовательно соединенных дополнительных эжекторов 29 и 30, при этом отверстие 28, ближайшее к оси завихрителя 2, подключено к пассивному соплу первого дополнительного эжектора, все последующие от оси завихрителя 2 отверстия подключены к активным соплам дополнительных эжекторов 29 и 30, в том числе и первого дополнительного эжектора, а выход последнего дополнительного эжектора подключен к отделителю 9 жидкости, газовое пространство которого подключено к трубке 12, установленной на горячем конце камеры энергетического разделения, по ее оси. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (лаз Р 25 В 9/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4770624/06

- (22) 13.11.89 (46) 30,10.92. Бюл. N. 40 (71) Институт машиноведения и металлур. гии Дальневосточного отделения АН СССР (72) А.А.Казанцев, С.А.Скоморовский и

В.B. Ñìèðíoa (56) 1, Авторское свидетельство СССР

N . 542895, кл. F 25 В 9/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N. 663987, кл. F 25 В 9/02, 1976. (54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА (57) Использование: в холодильной промышленности. Сущность изобретения: в завихрителе 2 вихревой трубы устанавливаются дополнительные конусные кольцевые проставки13, 14. 15 стангенциальными соплами 16, 17, 18, которые концентрично расположены вблизи внутренних поверхностей дополнительных конусных кольцевых проставок, на торцевой., SU,, Ï7254/ А1 поверхности завихрителя, расположенной со стороны. больших оснований дополнительных конусных кольцевых проставок. выполнены отверстия для отвода отсепарированного конденсата. Каждое из которых подключено в одному из последовательно соединенных дополнительных эжекторов 29 и 30. при этом отверстие 28, ближайшее к оси завихрителя 2, подключено к пассивному соплу первого дополнительного эжектора, все последующие от оси завихрителя 2 отверстия подключены к активным соплам дополнительных эжекторов

29 и 30, в том числе и первого дополнительного эжектора, а выход последнего дополнительного эжектора подключен к а отделителю 9 жидкости, газовое пространство которого. подключено к трубке 12, установленной на горячем конце камеры энергетического разделения, по ее оси. 2 з.п, ф-лы, 2 ил.

1772547

10!

40

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к вихревым холодильникам.

Известна вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с тангенциапьным сопловым вводом и размещенную вокруг ее горячего.конца рубашку, заполненную пористым материалом (1j.

Недостатком такой вихревой трубы является недостаточная термодинамическая эффективность, так как конденсат полностью не сепарируется пористым материапом и неотсепарироваиная часть ега вместе с газом через тангенциапьный сопловой ввод подается в камеру энергетического разделения вихревой трубы.

Наиболее близким к изобретени1о является вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с охлаждающей рубашкой, выходы холодного и горячего потоков, диффузор, завихритепь с тангенциальными каналами, отделитель жидкости с жидкостной и газовой полостями, эжекторы, активное и пассивное сопла первого из которых подключены соответственно к атмосфере и жидкостной полости атдепителя жидкости, а второго — соответственно к выходу горячего потока и выходу охлаждающей рубашки, вход которой подключен к выходу первого эжектара (2).

Недостатком такой вихревой трубы является низкая экономичность при работе на влажном газе.

Цель изобретения — повышение экономичности при работе на вла>кном газе с дакритическими перепадами давлений, Поставленная цель достигается тем, что в вихревой трубе установлены дополнительные кольцевые праставки с тангенциапьными соплами, на торцевых поверхностях котооых со стороны камеры энергетического разделения выполнены отверстия, а также дополнительные эжекторы, пассивное сопла первого из которых подключено к отверстию, ближайшему к аси эавихритепя, его активное сопла и активные сопла остальных эжекторов подключены к остапьиым отверстиям, а их пассивные сопла подключены к выходам эжекторов, выход же последнего дополнительного эжектора подключен к газовой полости отделителя, которая также подключена к камере энергетического разделения посредством трубки, установленной иа ее оси со стороны выхода горячего потока, на торцевой поверхности эавихрителя, расположенной со стороны камеры энергетического разделения, выполнены кольцевые канавки, образованные с одной стороны внутренними поверхностями дополнительных кольцевых проставок, а с другой стороны расположенными на торцевой поверхности завихрителя кольцевыми уступами, а между отверстиями дпя отвода отсепарированного конденсата и подключенными к ним эжекторами установлены дополнительные отделитепи жидкости.

На фиг. 1 представлена вихревая труба; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1.

Вихревая труба содержит камеру 1 энергетического разделения, тангенциальный завихритель 2, патрубок 3 холодного потока, диффузор 4 на горячем конце камеры 1 энергетического разделения, охлаждающую рубашку 5 с входным и выходным каналами 6 и 7, входной канал б охлаждающей рубашки 5 присоединен к выходу эжектора 8, Пассивное сопла эжектора 8 соединено с жидкостным пространствам отделителя 9 жидкости, а его активное сопла — с атмосферой, Выходной канал 7 охлаждающей рубашки 5 подключен к пассивному соплу эжектора 10, а его активное сопла подсоединено к патрубку 11 горячего газа, Газовое пространство отделителя 9 жидкости соединено с трубкой 12, установленной на горячем конце камеры 1 энергетического разделения по ее оси. В тангенциальном завихритепе 2 концентрично расположены конусные кольцевые проставки 13, 14, 15 с тангенциальными прямоугольными соплами 16, 17, 18, имеющими различную высоту, изменяющуюся от проставки к проставке.

Длина сопел составляет 1,5;..2,0 их высоты, Соседние конусные кольцевые проставки

13, 14, 15 расположены с односторонней ориентацией их больших оснований и ка расстоянии одна от другой не менее высоты сопел большей из соседних проставок. На торцевой поверхности 19 тангенциального завихрителя 2 са стороны больших оснований коиусных кольцевых проставок 13. 14, 15 выполнены кольцевые канавки 20, 21, 22, образованные с одной стороны.внутренними поверхностями конусных кольцевых проставок 13, 14, 15, а с другой стороны расположенными на торцевой поверхности

19 кольцевыми уступами 23, 24, 25. В кольцевых канавках 20, 21, 22 выполнены отверстия 26, 27, 28 для. отвода смеси отсепарированнога конденсата с частью газа, каждое из которых подключено к одному из последовательно соединенных дополнительных эжекторов 29, 30. Отверстие 28, ближайшее к оси тангенциального эавихритепя 2, подключено к пассивному соплу эжектора 29, а отверстия 26 и 27 подключены к активным соплам эжекторов 29 и 30 соответственно. Выход эжектара 29 подсоединен по ходу отсепарированной смеси к

1772547 пассивному соплу эжектора 30. Выход последнего дополнительного эжектора 30 подключен к отделителю жидкости 9. B качестве отделителя жидкости 9 наиболее эффективно использовать вихревой сепараторр.

Работает вихревая труба следующим образом.

Охлаждаемый влажный газ подается в завихритель 2, где он. протекая через сопло

16 проставки 13, приобретает вращательное движение. В кольцевом слое влажного газа, между проставками 13 и 14, создается поле центробежных сил, которое, действуя на жидкие частицы конденсата, отбрасывает их вначале к внутренней поверхности проставки 13, а затем вдоль образующей конусной поверхности простэвки — в кольцевую канавку 20. Накапливающиеся в канавке 20 жидкие частицы конденсата увлекаются частью газа через отверстие 26 за пределы завихрителя 2. При этом выполнение одной из стенок кольцевой канавки

20 в виде уступа 23 предотвращает перетечку отсепарированного конденсата в пограничном слое, образовавшемся на торцевой поверхности завихрителя, к следующей кольцевой проставке 14, тем самым улучшается качество сепарации конденсата, Очень важно, что выделенная конденсационная жидкость не загромождает тангенциальные каналы завихрителя. что позволяет сохранить рациональное соотношение между соплами . проставок и обеспечить минимальные гидропотери, Частично осушенный газ, перетекая через сопла 17 и 18 конусных кольцевых проставок 14 и 15, последовательно разгоняется и одновременно сепарируется от вновь образовавшегося вследствие понижения температуры конденсата описанным выше образом. При охлаждающую рубашку 5. При этом в эжекэтом отсепарированный конденсат собирается в канавках 21, 22 и удаляется за пределы завихрителя 2 вместе с частью газа через отверстия 27 и 28. Отсепарированная смесь конденсата с частью газа под действием перепада давления поступает на активное сопло эжектора 30. Поскольку торе 8 охлаждающий газ перемешивается с конденсатом. Газожидкостная смесь. охлаждая камеру 1 энергетического разделения, нагревается, что при пониженном

45 давлении может привести к фазовым превращениям конденсата — испарению. Это приводит к дополнительному теплосьему с наружной стороны камеры 1 энергетического. разделения, к охлаждению горячих перипассивное сопло эжектора 30 соединено с выходом эжектора 29, смесь конденсата с частью газа засасывается через эжектор 29 из отверстий 27 и 28. При этом смесь, поступающая из отверстия 27 на активное сопло эжектора 29, создает разре>кение, под действием которого смесь конденсата с частью газа отсасывается через его пассивное сопло из отверстия 28. В диффузорах последо50 ферийных слоев газа B ней и, следовательно, к пони>кению температуры холодного газа, т.е. к увеличению термодинамической эффективности.

В ТоМ случае, когда при низкотемпературной сепарации природного газа от конденсата углеводородов в качестве вательно соединенных эжекторов 29, 30 кинетическая энергия потока после смеше- конечного продукта используются отдельния частично преобразуется в потенциаль- ные фракции, отсасывание каждой фракции

40 ну.о энергию давления, которая затем используется s отделителе 9 жидкости для организации окончательной качественной сепарации смеси конденсата и газа. Поскольку газовое пространство отделителя 9 жидкости соединено с трубкой 12, отсепарированный в отделителе жидкости газ будет под действием перепада давления подаваться в камеру 1 энергетического разделения, по ее оси со стороны горячего конца, что приводит к увеличению термодинамической эффективности вихревой трубы при работе как на влажном, так и сухом газе.

Создание в газовом пространстве отделителя жидкости некоторого разрежения улучшает влагоотделение, что способствует более качественной осушке газа, поступающего через. трубку 12 s камеру 1 энергетического разделения. и лучшему энергетическому разделению в ней, В камеру 1 энергетического разделечия газ поступает из тангенциального завихрителя 2 осушенным и с минимальными диссипативными потерями энергии как в случае работы на сухом газе, так и на влажном в широком диапазоне концентраций конденсирующихся компонентов газа. в том числе .. влаги, что способствует увеличению термодинамической эффективности и расширению функциональных возможностей вихревой трубы.

Холодный поток выходит через патрубок 3, а горячий поток из диффузора 4 через патрубок 11 поступает на эжектор 10 и создает разрежение в охлаждающей рубашке

5. В результате этого через активное сопла эжекторэ 8 в охлаждающую рубашку засасывается атмосферный воздух. Поскольку пассивное сопла эжектора 8 соединено с жидкостным пространством отделителя 9, конденсат засасывается через эжектор 8 в

1 772547 из кольцевых канавок 20. 21, 22 может производиться через индивидуальные отделители жидкости, что позволяет расширить функциональные возможности вихревой трубы.

Формула изобретения

1. Вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с охлаждающей рубашкой. выходы холодного и горячего потоков, диффузор. завихритель с тангенциальными каналами, отделитель жидкости с жидкостной и газовой полостями, эжекторы, активное и пассивное сопла первого из которых подключены соответственно к атмосфере и жидкостной полости отделителя жидкости, а второго — соответственно к выходу горячего потока и выходу охлаждающей рубашки, вход которой подключен к выходу первого эжектора, о т л ич а ю щ а я с я тем. что. с целью повышения экономичности при работе на влажном газе с докритическими перепадами давлений, вихревая труба содер>кит концентрично установленные в завихритепе дополнительные кольцевые проставки с тангенциальными соплами,на торцевых поверхностях которых со стороны камеры энергетического разделения выполнены отверстия, а также дополнительные эжекторы, пассивное сопла первого из которых подключено к отверстию, .ближайшему к оси

5 завихрителя, его активное.сопло и активные сопла остальных эжекторов подключены к остальным отверстиям,.а их пассивные сопла подключены к выходам эжекторов, выход же последнего дополнительного

10 эжектора подключен к газовой плоскости отделителя, которая также подключена к камере энергетического разделения посредством трубки, установленной на ее оси со стороны выхода горячего потока.

15 2. Труба по и. 1, отличающаяся тем, что на внутренней торцевой поверхно.сти завихрителя со стороны камеры энергетического разделения установлены дополнительные кольцевые уступы, образу20 ющие с внутренними поверхностями дополнительных кольцевых проставок дополнительные кольцевые канавки, 3. Труба по и. 1, отличающаяся тем, что между отверстиями и подключенны25 ми к ним дополнительными эжекторами установлены дополнительные отделители жидкости.