Вихревая труба

 

(72) Автор изобретения,1

Л. И. Дыскин

/ :::

Горьковский ордена Трудового Красного Знамени: инженерно-строительный институт им, В. -Ц. Чкщ ова :,;,, (71) Заявитель (4) ВИХРЕВАЯ ТРУБА l

Изобретение относится к вихревому

Ьффекту, в частности к вихревым трубам, предназначенным для разделения сжатого газа на охлажденный и нагретый потоки и может быть испольаоваt

% но в системах кондиционирования воздуха.

Известны вихревые трубы, содержащие цилиндрический корпус с сопловым вводом, диафрагмой вывода охлажденного потока и дросселем, установленным на выходе иэ корпуса, снабженного рубашкой для его охлаждения холодным воздухом с помощью эжектора .

@россель связан с регулятором температуры для изменения расходов нагретого и охлажденного потокой при повышении или понижении их температуры Pl ).

Такие вихревые трубы не могут 20 обе спечи т ь постоя нного р а схода потоков при изменении их температуры. Известна также вихревая труба,которая.имеет камеру энергетического разделения с сопловым вводом, диафрагмой вывода охлажденного потока и дросселем, установленным на выяоде нагретого потока. Дроссель выполнен в виде поворотной заслонки и неподвижного диска с окнами и снабжен механизмом возвратно-nocтупательно" го перемещения в виде зубчатой рейки, укрепленной на дросселе, и зубчатого колеса со штурвалом. Рейка имеет опо ру и снабжена рукояткой для поворота заслонки .

Зта вихревая труба работает следующим образом. Сжатый воздух поступает через сопловой ввод в камеру энергетического разделения, где происходит его температурное разделениет охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы, а нагретый поток - через окна дросселя. @россель перемещают вдоль камеры, вращая штурвал зубчатого колеса. При установке дросселя в правое крайнее положение охлажденный поток имеет минимально

2949

36

З5

3 99 возможную для данной вихревой трубы темперутуру. @)я повышения температуры охлажденного потока (и соответст" венно для понижения температуры нагре того потока) необходимо перемещать дроссель в сторону диафрагмы . В случае необходимости можно изменять расход охлажденного потока, поворачивая рукояткой заслонку, которая частично перекрывает окна подвижного диска. ,В данной вихревой трубе для получения больших величин относительного расхода р. охлажденного потока близких или равных единице, необходимо обеспечивать соответственно почти или совершенно полное перекрытие окон неподвижного диска радиальными перемычками поворотной заслонки. В этом случае площадь радиальных перемычек .должна быть равна площади окон, из-за чего повышает".я гидравлическое сопротивление дросселя, Такой дсоссель не пропускает большой расход нагретого потока и обеспечивает работу вихревой трубы при величинах л. =0-0,5. Это ограничивает также температурный диапазон работы, не позволяя получать минимально возможные для вихревой трубы температуры охлажденного потока 1.2 1. уменьшение площади радиальяых перемычек поворотной заслонки снижает гидравлическое сопротивление дросселя и обеспечивает работу с малыми величинами,ы.. Однако в этом случае невозможно достаточно полно или полностью перекрыть окна даже при предельном закрытии дросселя, что исключает работу вихревой трубы с большими значениями ф., рав ными или близкими единице . Последнее обстоятельство не позволяет получатьь максимально возможные для вихревой трубы температуры нагретого потока.

Известная вихревая труба работает, таким образом, в узком диапазоне относительных расходов охлажденного потока, составляющем или 0,5

0 < + < 0,5. Соответственно сужен и диапазон изменения температур охлажденного и нагретого потоков, Так для адиабатной вихревой трубы при давлении сжатого воздуха P=6 бар в диапазоне 0,5.(,р .< t величина снижения температуры охлажденного потока не превышает дйх=40-50 С, а для о диапазона 0(р.(0,5 повышение темпе5

19

4S

55 ратуры нагретого потока при тех же условиях не более Дс„=40-50 С.

Наиболее близким к предлагаемому является вихревая труба, содержащая секци они рованную камеру энер гети че ского разделения с сопловым вводом и секциями разного сечения, увеличивающегося последовательно от секции к секции в направлении от диафрагмы к дросселю. При этом в местах сочленения секции снабжены соплами, сообщенными с атмосферой,а камера энергетического разделения заключена в обечайку, открытую со стороны соплового ввода (3 ).

Известная труба имеет повышенную термодинамическую эффективность, однако из-за неподвижности секций задача регулирования соотношения охлажденного и нагретого потоков решается лишь

Мастично.

Цел ь и зобре тени я - р асшир ение ди апазона относительных расходов и температур охлажденного и нагретого потоков .

Поставленная цель достигается тем, что секции имеют между собой телескопическое соединение, подвижное в осевом направлении, и длину, равную 2,5-3,0 диаметра секции наименьшего сечения.

Кроме того, соединение между секциями может быть выполнено резьбовым.

На фиг. 1 схематически изображена вихревая труба с резьбовым соединением секций, продольный разрез; на фиг. 2 - вихревая труба с гладким цилиндрическим соединением секций ..

Вихревая труба содержит камеру энергетического разделения 1, состоящую из передней 2,, средних 3 и 4 и задней 5 цилиндрических секций. Секция 2 имеет сопловой ввод 6 для подачи сжатого газа, диафрагму 7 для выпуска охлажденного потока, упорный бурт 8 и наружную резьбу 9 (фиг. 1).

Секция 3 снабжена упорным буртом 10, наружной резьбой 11, внутренней резь. бой 12 и навинчена на переднюю секцию 2. Секция 4 снабжена упорным буртом 13, наружной резьбой 14, внутренней резьбой 15 и навинчена на секцию 3. Секция 5 имеет внутреннюю резьбу 16, соединена с кожухом 17 и выходным патрубком 18 и навинчена на секцию 4.

5 992949

Внутри кожуха !7 расположен раз- полной длины 3 камеры 1 при осевом вихритель 19 нагретого потока, зак- перемещении секций 2-5. репленный на оси 20 дросселя 2l,ðåãó-. Для получения максимальных величин лирующего величину площади выходно- понижения температуры охлажденного и го сечения патрубка 18. s повышения температуры нагретого потоФина Р„, Р2, 0 -и 2, соответст- ков при Фиксированном положении дросвенно каждой из секций 2-5, равна селя 21, т.е. при постоянных относи2,5-3,0 4, где d - диаметр секции 2 тельных расходах, потоков, секции 2-5 вихревой трубы. Полная, длина f каме- выдвигают до предела, обеспечиваюры 1 энергетического разделения зави- !О щего их надежное соединение,вращесит от взаимного положения секций нием по резьбам 9 и 12, ll и,!5, 14 и и составляет 2,5-3,0 d при предель- 16 (фиг. 1) или продольным перемещеном сближении и 10-12 d при предель- нием по гладким .поверхностям соприном раздвижении секций 2-5, косновения (фиг. 2). При этом полная

Резьбовое соединение обеспечивает 4s длина Р камеры составляет 9-12 а, достаточно надежное уплотнение между т .е. равна оптимальной длине цилиндсекция е. Однако при таком соедине- . рической вихревой трубы с развихритении секций для изменения длины каме- лем нагретого потока.ры вместе с секциями необходимо вра" Дпя повышения температуры охлажден» щать дроссель, что в некоторых слу- 26 ного и понижения температуры нагречаях может быть неудобно или невыпол- того потоков при постоянных относинимо. тельных расходах этих потоков секНеобходимость вращения дросселя - ций,с установленным в определенном по при осевом перемещении секций иск- ложении дросселем 2 1, задвигают одну . лючена, если подвижное соединение секМ в другую, уменьшая полную длину 9 каций выполнено гладким цилиндричес- меры 1 до необходимой величины, I ким. В этом случае (фиг. 2) применяют При предельном сближении .корпусов скользящую посадку или посадку с Ис- . секций до упора соответственно в бур" пользованием -уплотнительного уст- ты 8, 10 и 13 цпина Р камеры 1 сокраройства 22, например, в виде поршневбщ щается до 2,5-3,0 d, что обеспечиваго кольца, манжеты или сальника. ет минимальную ведичину понижения

Подвижное соединение секций может температуры охлажденного и повышебыть выполнено также шпоночным, шли- ния .температуры нагретого, потоков. цевым или гладким профильным. В связи с тем, что длину 9 камеры

Секции 2-5 снабжены также меха- э 1 энергетического разделения можно низмом осевого перемещения и фиксато- плавно изменять в заданных предерами осевого положения (не показаны). лах от оптимальной до минимальной в результате подвижного соединения

Вихревая труба работает следующим секций 2-5, оказывается возможным исобразом, пользование для изменения расходов ох+

С жатый воздух поступает через соп- лажденного и нагретого потоков дрбсловой ввод 6 в камеру.l энергетичес- селя 21 такой конструкции, которая кого разделения, где происходит его позволяет полностью открывать или температурное разделение - охлажденный закрывать выходное отверстие патрубка. поток выходит из трубы через отверс- 18 и, следовательно работать в полS5 > диафраг 7, а нагретыи поток - ном диапазоне изменения величины через расположенный в кожухе Т7 раз- 0,<1 вихритель 19 и патрубок 18. Дроссель . Для адиабатной вихревой трубы дав21 перемещают вдоль оси 20, изменяя . ление сжатого воздуха P 6 бар да" этим величину площади выходного от" ет возможность получать максимальверстия патрубка 18. При установке . ные величины снижения температуры ох . дросселя 21 в правое крайнее Лоложе" лажденного потока ск„55-60 С для ние относительный расход охлажденного относительного расхода р. 0,2-0,3 потока р0. В левом крайнем положе- и повышения температуры нагретого по» нии дросселя 21 величина +1. Проме" истока д у100-110вС для расхода жуточное положение дросселя 21 со- =0,84,9.

И ответствует диапазону 0

7 992949 8 личение на 70-90ь диапазона темпе расходов и температур охлажденного и ратур охлажденного и нагретого пото- нагретого потоков, секции имеют межков по сравнению с известными, имею- ду собой телескопическое соединещими дроссель в виде поворотной ние, подвижное s осевом направлезаслонки с дросселем. нии, и длину, равную 2,5-3,0 диаметра секции наименьшего сечения.

2. Труба по и. 1, о т л и ч а юФормула изобретения. щ а я с я тем, что соединение между секциями выполнено реэьбовым, 1О

ВНИИПИ Заказ 431/50 Тираж 528 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Вихревая труба, содержащая секционированную камеру энергетического разделения с сопловым вводом и секция ми р азного сечения, увеличивающегося последовательно от секции к секции в направлении от диафрагмы к дросселю, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона относительных

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США и 2644315, кл, 62-5, опублик. 1954.

2. Авторское свидетельство СССР

N 620760, кл, F 25 В 9/02, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

М 573682, кл. F 25 В 9/02, 1976.