Устройство для охлаждения воздуха

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю 937918

Союз Советскик

Социапистическии

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10. 10. 80 (21) 2992013/23-06 с присоединениен заявки М (23 ) Приоритет—

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень Мт 23 (51)М. Кл.

F 25 В 9/02

1Ъвударствипай канитет

СССР ав делан лзабретений к открытий (Щ УЛК621. 6 (088.8) Дата опубликования описания 23.06.82

А. И. Азаров, В. П. Алексеев и В. А. 1 алюжный t (72) Авторы изобретения

1.

Одесский технологический институт хс цддильнойпромышленности Ф» (7,1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА

Изобретение относится к холодиль- ной технике, конкретно к устройствам для охлаждения воздуха с использованием совокупности эффекта.

Известно устройство для охлаждения воздуха, выполненное в виде вихревой трубы с сопловым вводом, подключенным к магистрали сжатого воздуха, камерой энергетического разделения и диафраг-,о мой (1j.

Недостатком такого устройства является его невысокая эффективность.

Известно также устройство для охлаждения воздуха, содержащее вихревую трубу с сопловым вводом, подключенным к магистрали сжатого воздуха„ камерой энергетического разделения, диафрагмой и каналом горячего пото- го ка, и полупроводниковую термобатарек, горячие спаи которой размещены в тей ловом контакте с каналом горячего ,потока (2).

Недостатком этого устройства является недостаточная температурная эффективность.

Цель изобретения - повышение температурной эфФективности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что холодные спаи термобатареи расположены в тепловом контакте с магистралью сжатого газа, а канал горячего потока отделен от камеры энергетического разделения при помощи поперечной проницаемой перегородки иэ flopNGTGI o материала и в месте ее размещения снабжен наружным оребрением, причем в канале в месте его теплового контакта с горячими спаями термобатареи установлена вторая перегородка, аналогичная первой.

Кроме того, устройство может содержать дополнительную вихревую трубу с сопловым вводом, охлаждаемой камерой энергетического разделения и патрубком холодного потока, причем ее .сопловой ввод подключен

93791

3 к каналу. в ко ром после второй перегородки no ходу потока дополнительно установлена третья перегородка, аналогичная первым двум, и канал в месте ее установки питания снабжен наружным оребрением, а магистраль сжатого воздуха имеет ответвление, на котором установлен теплообменник, подключенный -к патрубку холодного потока дополнительной вихревой тру- 10 бы.

В месте ответвления на магистрали может быть установлен газораспределитель.

На чертеже изображена схема пред- is лагаемого устройства.

Устройство содержит вихревую трубу 1 с сопловым вводом 2, подключенным к магистрали 3 сжатого воздуха, камерой 4 энергетического разделения, диафрагмой 5 и каналом 6 горячего потока, и полупроводниковую термобатарею 7, горячие спаи 8 которой размещены в тепловом контакте с каналом 6 горячего потока. Холодные спаи 9 термобатареи 7 расположены в тепловом контакте с магистралью 3 сжатого газа, а канал 6 горячего потока отделен от камеры 4 энергетического разделения при помощи поперечной прони30 цаемой перегородки 10 из пористого материала и в месте ее размещения снабжен наружным оребрением 11. В канале 6 в месте его теплового контак та с горячими спаями 7 установлена вторая перегородка 12, аналогичная первой. Устройство также содержит дополнительную вихревую трубу l3 с сопловым вводом 14, охлаждаемой камерой 15,энергетического разделения и патрубком 16 холодного потока. Ее

40 сопловой ввод 14 подключен к каналу б, в котором после второй перегородки 12 по ходу потока дополнительно установлена третья перегородка 17, аналогичная первым двум, и канал 6 в месте ее установки также снабжен наружным оребрением 18. Магистраль 3 сжатого воздуха имеет ответвление

l9, на котором установлен теплообменник 20, подключенный к патрубку 16 холодного потока дополнительной вихревой трубы 13. В месте ответвления из магистрали 3 установлен газораспределитель 21.

Канал 6 выполнен в виде продолжения 33 камеры 4 энергетического разделения.

Перегородки 10, 12 и 17 выполнены из пористой меди либо в виде набора

8 4 ребер. Канал 6 в месте установки второй перегородки 12 снабжен оребрением 22. На перегородки 10 установлено центральное тело 23.

Устройство работает следующим образом.

Подводимый от источника по магистрали 3 сжатый воздух расширяется и разгоняется в сопловом вводе 2 и, попадая в камеру 4 вихревой трубы 1, приобретает в ней вихревой характер движения, при котором поток претерпевает энергоразделение на охлажденный поток через диафрагму 5, отводимый к потребителю, и нагретый поток, из камеры 4 выводимый в канал 6 яв) е ляющийся ее продолжением.

Доля холодного потока, отводимого через диафрагму 5, составляет 15-,4 от расхода сжатого воздуха через сопловой ввод 2 и определяется потребным уровнем температуры получаемого холодного потока при заданном условиями эксплуатации располагаемом (начальном) уровне давления сжатого воздуха. В среднем в большинстве случаев расход холодного потока может составлять, приблизительно, одну треть от потребления сжатого воздуха.

Горячий поток, выводимый из камеры 4 и имеющий в большинстве случаев температуру, близкую к температуре окружающей среды, омывает развитую поверхность перегородки 12 и отводит при этом тепло от горячих спаев 8 термобатареи 7, питаемой от источника постоянного тока и охлаждающей сжатый воздух перед сопловым вводом 2

В случае, когда температура горячего потока, выходящего из камеры

4, превышает температуру окружающей среды более чем на 3-4 С, этот поток перед подачей его на обдув перегородки 12 (т. е. на охлаждение спаев 8) охлаждают, отводя тепло в окружающую среду от оребрения 11 при проходе горячего потока через каналы в перегородке 10. В этом случае температура потока перед входом в каналы перегородки 12 близка к температуре окружающей среды. При движении потока в каналах перегородки 12 температура его нарастает; чтобы воспрепятствовать существенному превышению ею уровня, наряду с подводом тепла от спаев 8 к перегородке 12 одновременно осуществляется.и отвод части тепла в окружающую среду от оребрения 22.

Другая часть этого тепла, затраченФормула изобретения

1. Устройство для охлаждения воздуха, содержащее вихревую трубу с сопловым вводом, подключенным к магистрали сжатого воздуха, камерой энергетического разделения, диафрагмой и каналом горячего потока, и полупроводниковую термобатарею, горячие спаи которой размещены в тепловом контакте с каналом горячего потока, о т л- и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения температурной эффективности, холодные спаи термобатареи расположены в тепловом контакте с магистралью сжатого газа, а канал горячего потока отделен от камеры энергетического разделения при помащи поперечной проницаемой перегородки из пористого материала и в месте

5 9379 ная на нагрев потока на участке канала 6 в зоне перегородки 12, отводится в окружающую среду от оребрения 18 при проходе потока через перегородку 17. 5

Из канала 6 через ввод 14 поток, имеющий расход 85-55 расхода сжатого газа от источника, подается в камеру 15 энергоразделения дополнительной вихревой трубы 13 и претер- 10 певает повторное вихревое энергоразделение. При этом периферийные и горячие слои вихревого потока в камере 15 отдают тепло в окружающую среду через оребрение, а охлажденные 15 возлеосевые слои вихревого потока через патрубок 16 подаются в теплообменник 20 и охлаждают сжатый воздух в ответвлении 19.

Другая часть расхода сжатого воз- 20 духа охлаждается при этом на холодных спаях 9 термобатареи 7. При помощи газораспределителя 21 доли потока в ветвях регулируют таким образом, чтобы температуры обеих долей потока 25 сжатого воздуха на выходе из ветвей были одинаковыми.

Перед сопловым вводом 2 вихревой трубы 1 осуществляют предварительное охлаждение, сжатого воздуха для понижения достижимого уровня температуры холодного потока. При этом предварительное охлаждение потока сжатого воздуха перед вводом 2 осуществляют в общем случае по частям: одну часть потока охлаждают в теплообменнике

20 дополнительной вихревой трубой 13, а другую часть потока - на спаях 9 при помощи термобатареи 7, причем горячие спаи последней охлаждают в горячем потоке вихревой трубы 1, имеющем температуру, близкую к температуре окружающей среды.

При необходимости изменения температуры потока, направляемого к охлаждаемому объекту, изменяют долю потока, выпускаемого во ввод 14 (для этого ввод 14 делают регулируемого сечения в соответствии с известными техническими решениями) и одновремен-но газораспределителем изменяют распределение долей потока по ветвям.

В простейшем случае весь поток сжатого воздуха охлаждают на спаях

9, причем регулирование температуры холодного потока осуществляют, либо

55 меняя количество выпускаемого из камеры 4 газа, либо меняя напряжение питания на термобатарее 7. Это поз18 6 валяет, например, в вихревой трубе 1 диаметром 10 мм при степени расширения воздуха в ней Г = 5,8, доле холодного потока О = 0,20, начальной температуре сжатого воздуха Тс =

= 305 K получить охлажденный поток с температурой Т = 227 К, т. е, реализовать эффект охлаждения, более чем на 304 превышающий величину эффекта у известных лучших вихревых труб.

При использовании дополнительной вихревой трубы 13 и разветвленного трубопровода та же величина эффекта охлаждения достигается (при f= 5,8) при доле холодного потока, отводимого через диафрагму 4, около О = 0,31 (при неизменном энергопотреблении полупроводниковой термобатареи, приблизительно равном мощности мотока эксер гии сжатого воздуха на входе в магистраль 3}.

Уменьшение доли холодного потока в вихревой трубе 1 менее О = 0,15 нецелесообразно из-за резкого уменьшения термодинамической эффективности и (при Р< 0,10-0,12) ухудшения эффекта охлаждения.

Увеличение доли холодного потока более О= 0,45 нецелесообразно изза ухудшения при этом условий теплосъема со спаев 8 в горячий поток и соответствующего уменьшения холодопроизводительности термобатареи 7.

Максимум термодинамической эффективности достигается при » 0Ä400,45, максимум эффекта охлаждения— при P — 0,.15-0,30.

7 937918 8 ее размещения снабжен наружным ореб- ки также снабжен наружным оребрением, рением, причем в канале в месте его а магистраль сжатого воздуха имеет теплового контакта с горячими спаями ответвление,,на котором установлен термобатареи установлена вторая пере- теплообменник, подключенный к патрубгородка, аналогичная первой. icy холодного потока дополнительной

2. Устройство по и. 1, о т л и - вихревой трубы. ч а ю щ е е, с я тем, что оно содер" 3. Устройство по и. 1, о т л ижит дополнительную вихревую трубу с ч а ю щ е е с я тем, что в месте сопловым вводом, охлаждаемой.камерой ответвления на магистрали установзнергетического разделения и патруб- 10 лен газораспределитель. ком холодного потока, причем ее соп- Источники информации, лозой ввод подключен к каналу, в ко-,принятые во внимание при экспертизе тором после второй перегородки по хо 1. Авторское свидетельство CCCP ду потока дополнительно установлена 11 606044, кл. F 25 В 9/02, 1976. третья перегородка, аналогичная пер- 1 2. Авторское свидетельство сссР вым двум, и канал в месте ее установ И 672452, кл. F 25 8 9/02, 1975.

0НИИПИ Заказ 4431/55

Тираж 543 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4.