Вихревая труба
Владельцы патента RU 2332620:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области конструкции вихревых труб, предназначенных для получения холодных и/или горячих потоков газа. Вихревая труба содержит раскручивающее устройство, камеру энергоразделения, дроссель и диафрагму холодного конца. На внутренней поверхности камеры энергоразделения выполнены продольные ребра. Форма ребер выполнена полуэллипсной с плавным переходом от поверхности камеры энергоразделения к боковой поверхности ребра. Техническим результатом является увеличение холодопроизводительности за счет перепада давлений и уменьшения температур. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области конструкции вихревых труб, предназначенных для получения холодных и/или горячих потоков газа.
Известна вихревая труба, содержащая раскручивающее устройство, выполненное, например, в виде тангенциального сопла с улиткой, камеру энергоразделения, дроссель и диафрагму холодного конца, причем диафрагма установлена на подшипниках с возможностью вращения (RU №2248508, Кл. F25B 9/04, 2005).
Недостатком известной конструкции является наличие вращающихся частей.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является вихревая труба, содержащая раскручивающее устройство, камеру энергоразделения, дроссель и диафрагму холодного конца (А.Д.Суслов, С.В.Иванов, А.В.Мурашкин, Ю.В.Чижиков. Вихревые аппараты. М.: - Машиностроение, 1985. С.6, рис.1).
Недостатком известного устройства является его низкая эффективность.
Задачей изобретения является увеличение эффективности вихревой трубы.
Техническим результатом изобретения является увеличение холодопроизводительности за счет перепада давлений и уменьшения температур.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что вихревая труба, содержащая раскручивающее устройство, камеру энергоразделения, дроссель и диафрагму холодного конца, согласно изобретению на внутренней поверхности камеры энергоразделения выполнены продольные ребра полуэллипсной формы с плавным переходом от поверхности камеры энергоразделения к боковой поверхности ребра.
Наличие продольных полуэллипсных ребер на внутренней поверхности камеры энергоразделения увеличивает перепад давления в камере энергоразделения, что позволяет уменьшить температуру холодного потока газа, ведет к увеличению холодопроизводительности и повышению эффективности вихревой трубы.
При вращении потока газа в вихревой трубе с внутренним оребрением камеры энергоразделения частота воздействия на поток газа колебаний давления возрастает пропорционально количеству ребер. Т.е. с увеличением числа ребер возрастает холодопроизводительность (эффективность вихревой трубы). Полукруглая форма обусловлена наименьшими аэродинамическими сопротивлениями потоку газа.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез предлагаемой вихревой трубы; на фиг.2 - поперечный разрез А-А.
Вихревая труба имеет входной патрубок 1, а также холодный 2 и горячий 3 концы. На горячем конце 3 расположен дроссель 4. На холодном конце 2 расположено раскручивающее устройство 5 и диафрагма 6. Между горячим 3 и холодным 2 концами расположена камера энергоразделения 7, оребренная полуэллипсными ребрами 8.
Вихревая труба работает следующим образом.
При подаче потока сжатого газа через входной патрубок 1 на раскручивающее устройство 5 поток газа раскручивается, поступает в камеру энергоразделения 7 и, прижимаясь под действием центробежных сил к конусной поверхности, продвигается в сторону дросселя 4. При движении газа в камере энергоразделения 7 происходит интенсивный энергообмен. При этом за счет формы камеры энергоразделения 7 (фиг.2) поток газа дополнительно тормозится за счет продольных полуэллипсных ребер 8, выполненных с плавным переходом от поверхности камеры энергоразделения 7 к боковой поверхности ребра 8, при этом повышается перепад давлений и температур. Если на пути движущего газа поставить преграду, то в результате адиабатного торможения потока до нулевой скорости кинетическая энергия единичной массы преобразуется в тепловую с увеличением температуры и энтальпии газа, возрастают также его давление и плотность. По закону сохранения энергии повышение давления на периферии компенсируется снижением давления в приосевой области.
При подходе к дросселю 4 вращающийся поток газа разделяется, при этом периферийный (горячий) слой уходит в зазор, образованный дросселем 4 и корпусом камеры энергоразделения 7, после чего сбрасывается, например, в атмосферу. Оставшаяся часть формирует обратный осевой поток, направляющийся обратно в сторону раскручивающего устройства 5. При возврате потока газа от дросселя 4 до раскручивающего устройства 5 по оси камеры энергоразделения 7 происходит интенсивный энергообмен между двумя потоками, в результате чего осевой поток выхолаживается и поступает в полость диафрагмы 6.
Таким образом, за счет торможения потока посредством продольных полуэллипсных ребер, выполненных с плавным переходом от поверхности камеры энергоразделения к боковой поверхности ребра, повышается перепад давлений и температур, что ведет к увеличению хладопроизводительности вихревой трубы.
Данное изобретение находится на стадии технического предложения.
1. Вихревая труба, содержащая раскручивающее устройство, камеру энергоразделения, дроссель и диафрагму холодного конца, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности камеры энергоразделения выполнены продольные ребра.
2. Вихревая труба по п.1, отличающаяся тем, что форма ребер выполнена полуэллипсной с плавным переходом от поверхности камеры энергоразделения к боковой поверхности ребра.
