Вихревая труба

 

АНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и> 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 470684 (22) Заявлено 30.04.80 (21) 2918937/23-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 30.01.82. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 05.02.82 (51) M. Кл.

F 25 В 9/02

Государственный комнтет

СССР (53) УДК621.57 (088.8) па делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Азаров, Ю. М. Симоненко и Л. А. Геш пгй—

1, 1

Одесский технологический институт холодильно промышленности

1 (71) Заявитель (54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к вихревым генераторам холода, основанным на использовании эффекта Ранка.

По основному авт. св. № 470684, известна вихревая труба, горячий конец которой выполнен в виде набора соосно устаI новленных диафрагм, между которыми установлены шайбы (1).

Эта вихревая труба имеет высокую экономичность. Однако максимальный энергетический КПД ее реализуется при низких степенях расширения, а при высоких располагаемых давлениях сжатого воздуха ее эффективность в одноступенчатой трубе невелика, что приводит к необходимости использования ступенчатого соединения таких вихревых труб.

Цель изобретения — повышение холодопроизводительности.

Поставленная цель достигается тем, что вихревая труба дополнительно содержит трубку, установленную параллельно го оси с зазором относительно диафрагм, причем свободные концы трубки изогнуты в противоположные стороны в тангенциальном направлении.

На фиг. 1 представлена вихревая труба, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1.

Устройство содержит вихревую камеру 1 с сопловым вводом 2 и выпуском 3 холодного потока. К вихревой камере 1 присоединен горячий конец в виде набора соосно установленных охлаждаемых диафрагм 4, соосные центральные отверстия в которых образуют полость горячего конца, замыкаемую днищем 5 с дросселем 6 горячего потока. Между диафрагмами 4 размещены шайбы 7. На участках диафрагм 4, примыкающим к шайбам 7, с их внутренней стороны выполнена перфорация 8. Горячий конец трубы заключен в охлаждаемую рубашку 9. Вихревая труба содержит также трубку 10, установленную параллельно оси с зазором относительно диафрагмы 4. Свободные концы трубки 10 изогнут. в противоположные стороны в тангенциальном направлении.

Трубка имеет входное 11 и выходное 12 отверстия. Входное отверстие 11 расположено в щели 13 возле сопловой зоны 14 горячего конца, а выходное отверстие 12— в щели 15 хвостовой зоны 16.

901763

Вихревая труба работает следующим образом.

Высокоскоростной поток расширяющегося газа, например сжатого воздуха, через сопловой ввод 2 устремляется в камеру I, где преобретает вихревый характер движения. Охладившиеся при этом околоосевые слои вихря выводятся через выпуск 3 к охлаждаемому объекту, а нагревшиеся периферийные слои устремляются в противотоке с холодными в полость горячего конца, образованную центральными отверстиями диафрагм 4, и, омывая охватываемые шайбами 7 участки диафрагм 4, отдают тепло среде, прокачиваемой через рубашку 9. Содержащаяся в газе капельная жидкость из вихревого потока попадает в щели между диафрагмами 4 и под действием центробежной силы растекается по периметру отверстий в шайбах 7, образуя при этом кольцевой жидкостный слой. При чем толщина этого слоя определяется радиальным расстоянием от шайбы 7 до 26 отверстия в днище 5, сообщенного с дросселем 6, т. е. превышает диаметр трубки

10, установленной в перфорации 8. При работе вихревой трубы жидкость попадает в ориентированное против потока входное отверстие 11 и вытекает из ориентированного по потоку выходного отверстия 12.

Таким образом, жидкость (фиг. 1, пунктирная линия) движется по трубке 10 из возлесопловой щели 13 в хвостовую щель

15, а оттуда рециркулирует назад по пер- зф форации 8. При такой циркуляции жидкость не только интенсифицирует процесс отвода тепла от периферии вихревого потока к диафрагмам 4, но и способствует выравниванию плотностей теплового потока на отдельных диафрагмах.

Часть тепла жидкостью переносится из наиболее теплонапряженной возлесопловой зоны 14 в хвостовую зону 16 горячего конца и здесь отводится по диафрагмам 4 в среду, омывающую их периферийные участки в условиях свободной или вынужденной конвенции. При этом происходит выравнивание плотностей тепловых потоков на возлесопловых и хвостовых диафрагмах за счет снижения ее на первых и повышения на вторых. При выравнивании температур диафрагм уменьшается необратимость процесса теплопередачи от периферии вихревого потока к охлаждающей среде, интенсифицируется теплоотдача в возлесопловой зоне 15 и, соответственно, повышается холодопроизводительность вихревой трубы при одновременном повышении степени равномерности нагрева среды, омывающей периферию диафрагм 4.

При необходимости, в случае работы на газе, содержащем мало капельной жидкости, для получения упомянутого жидкостного кольца жидкость заливают в полость горячего конца, например, через отверстие дросселя 6.

Формула изобретения

Вихревая труба по авт. св. № 470684, отличающаяся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, она дополнительно содержит трубку, установленную параллельно оси с зазором относительно диафрагм, причем свободные концы трубки изогнуты в противоположные стороны в тангенциальном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 470684, кл. F 25 В 9/02, 1974.

901763

Составитель Ю. Килимник

Редактор И. Михеева Техред А. Бойкас Корректор Н. Стен

Заказ 2350/47 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K — 35, Раушская наб., д. 4/5

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