Устройство для охлаждения жидкости газом

 

*7 =

А.И.Азаров, Н.И.Житник, Ю.Е.Шамарин и А.А;Морозов (72) Авторы изобретения с

Киевский технологический институт легкой. промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТИ

ГАЗОМ

Изобретение относится к холодиль ной технике, а именно к устройствам для охлаждения при обработке заготовок из полимерных материалов.

Известно устройство для охлаждения жидкости газом, расширяемым в вихре5 вой трубе, содержащее связанные с вихревой трубой теплообменники пер. вой и второй стадий охлаждения (lJ.

Недостатком известного устройства является высокие эксплуатационные затраты, необходимые при охлаждении.заготовок деталей при их обработке.

Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат преимущественно при охлаждении заготовок деталей при их обработке.

Указанная цель достигается тем, что теплообменник первой стадии охлаждения подключен к патрубку дяя вывода холодного потока из вихревой трубы, а теплообменник вТорой стадии охлаждения размещен в ее осевой части и выполнен в виде змеевика.

На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство.

Устройство содержит резервуар-накопитель 1 охлаждающей жидкости,связанный с ним насос 2, теплообменник

3 первой стадии охлаждения с впускным

4 и выпускным 5 воэдуховодами, жидкостный канал 6 и теплообменник 7 второй стадии охлаждения, размещенный в осевой части камеры 8 энергетического разделения. вихревой трубы, сопловой ввод 9 которой присоединен к источнику сжатого воздуха, например к заводской пневмосети (не показана).

К выходной части 10 теплообменника

7 второй стадии охлаждения присоединен сливной патрубок 11, оборудованный регулирующим вентилем 12. Патрубок 11 размещен над обрабатываемой заготовкой 13 и сливным поддоном 14.

Впускной воздуховод 4 теплообменника

3 первой стадии охлаждения подклю3 9 чен к патрубку 15 для вывода холодного потока из вихревой трубы, вы" полненному в виде щелевого диффуэора.

Устройство работает следующим образом.

Сжатый воздух из пневмосети через сопловой ввод 9 устремляется с высокой скоростью в камеру 8 энергетического разделения ° Возникающий при этом высокоскоростной вихрь претерпевает энергетическое разделение, при котором воэлеосевые слои вихря, омывающие теплообменник 7 второй стадии охлаждения, понижают свою тем пературу, а периферийные слои вихря, выводимые в атмосферу из хвостовой части камеры 8, нагреваются, Холод- ный воздушный поток, формируемый иэ воэлеосевых слоев вихревого потока, по диффузорному патрубку 1 и впускному воздуховоду 4 поступает в теплообменник 3 первой стадии охлаждения, охлаждает прокачиваемую через него насосом 2 иэ резервуара" накопителя l охлаждающую жидкость, например гидролизный спирт, и выбрасывается в атмосферу через выпускной воздуховод 5.

Предварительно охлажденная в теплообменнике 3 первой стадии охлаж дения жидкость по каналу 6 попадет в теплообменник 7 второй стадии ох-. лаждения, который выполнен в виде змеевика. Здесь высокая скорость, турбулентность и низкая температура .(от -90 до -100 С ) вихревого потока в возлеосевой зоне способствуют интенсивному охлаждению жидкости в теплообменнике 7 второй стадии охлаждения, даже если теплообменная поверхность невелика.

Высокая компактность теплообменника 7 второй стадии охлаждения не только упрощает его изготовление и эксплуатацию, но и уменьшает величину вредного теплопритока из окружающей среды к жидкости.

В практически реализуемой установ ке, s которой вихревая .труба питается от заводской пневмосети сжатым воздухом при давлении около 0,6 МПа, температура жидкости после теплообменника 3 первой стадии охлаждения может составлять от -25 до -30 С, а

0 после теплообменника 7 второй стадии охлаждения - от -50 до -70 С.

О

При использовании осушителей сжатого воздуха перед вихревой тру31375

36 ф бой достижимые уровни температур снижаются соответственно до -40с С и -75 C

После теплообменника 7 второй стадии охлаждения жидкость через сливной патрубок 11 выливается на обрабатываемую заготовку 13 (или иной охлаждаемый объект), охлаждает ее и из сливного поддона 14 вновь попадает в теплоиэолированный резервуарнакопитель 1. Количество подаваемой на заготовку 13 охлаждающей жидкости, например гидролизного спирта, обычно регулируется с помощью вентиля 12.

Тогда при неизменном давлении сжатого воздуха перед сопловым вводом

9 вместе с уменьшением расхода жидкости снижается ее температура.

Кроме того, температура охлаждающеи жидкости определяется как давлением сжатого воздуха перед сопловым вводом 9, так и соотношением долей холодного и горячего потоков, выводимых из камеры 8 энергетического разделения.

В термодинамическом аспекте энергетическое преимущество предлагаемого устройства обусловлено тем, что в нем для получения охлаждающей жидкости при -70 С используется на второй стадии охлаждения воздушный по ток при относительно близкой температуре (-100 С)

Уменьшение необратимости процесса охлаждения жидкости в сравнении с повышенной необратимостью, присущей известному устройству, снижает эксплуатационные затраты на 20-254.

Кроме того, устройство обладает дополнительными преимуществами: безопасность и простота обслуживания; компактность низкотемпературной эоны; готовность к работе через неСколько минут после пуска насоса и вихревой трубы; нечувствительность к длительным перерывам в эксплуатации; независимость от состояния внешних криогенных установок. формула изобретения

1, Устройство для охлаждения жидкости .газом, расширяемым в вихревой трубе, содержащее связанные с вихревой трубой теплообменники первой и второй стадий охЛаждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

9313"5

Составитель 8. Грискина

Редактор Н.Безродная Техред M. Тепер Корректор А.Ференц

Заказ 3610/13 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 снижения эксплуатационных затрат преимущественно при охлаждений заготовок деталей при их обработке, теплообменник первой стадии охлаждения подключен к патрубку для вывода холодного потока из вихревой трубы, а теплообменник второй стадии.охлаждения размещен в ее осевой части.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что теплообменник второй стадии охлаждения выполнен в виде змеевика.

5 Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР " 561354, кл. F 25 В 21/02, 1975