Вихревая труба

ЯО 1078213 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з(50. Г 25 В 902 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг ГОСУДАРСТВЕННЬВ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институтим. В. В. Куйбышева(56) 1. Авторское свидетельство СССРй 744196, кл. Г 25 В 9/02, 1978.(54)(57) ВИХРЕВАЯ ТРУБА по авт. св..гй 744196, отличающаяся тем, что, с цельюф повышения холодопроизводительности и КПД, она содержит вихревой энергоразделитель с сопловым вводом, соединенным с атмосферой, и выводами холодного и горячего потоков, диафрагма камеры энергетического разделения снабжена соплом, образующим с коническим раструбом эжектор, к которому подключен вывод холодного потока энергоразделителя, а диффузор камеры также снабжен соплом, образующим с газосборником автономный эжектор, соединенный с выводом горячего потока энергор азделителя.1Изобретение относится к области гене. рации холола, в частности к вихревым тру. бам.По основному звт. св.744196 изнест. нз вихревая труба, солержащая снабженную соплоным вволом коническую камеру энергетического разделения с периферийным лопаточным диффузором лля отвода горячего потока и диафрагму с коническим раструбком и целевым диффузором для отвода хололного потока, а между лопаточным диффузором и камерой энергетического разлеления установлен осевой кольцевой лиффузор, имеющий ллину, равную 3-3,5 лиаметра последней н сечении сопло 10 ного ввода, и образованный конической трубкой с углом раствора 5 30 - 6" и центральным телом иилинлрической или конической формы с углом раствора не более 2, причем начальный лиаметр центрального тела составляет 0,80,85 выходного диаметра камеры энергетического разделения. Известные вихревые трубы имеют относительно высокий энергетический КПД, обусловленный увеличением работоспособности горячего 15 20 потока 111.Недостатком вихревых труб является то, что в них не используется работоспособность холодного потока.Цель изобретения - повышение хололопроизнодительности и КПД вихревого холодильника за счет утилизации энергии 30 35 холодного потока, между лопаточным диффузором и камерой энергетического разделения установлен осевой кольцевой диффузор, имеющий длину, равную 3-3,5 диаметра последней в сечении соплоного ввода, и образованный конической трубкой с углом раствора 530-6 и центральным телом цилиндрической или конической формы с углом раствора не более 2, причем начальный диаметр центрального тела составляет 0,8-0,85 ныхолного диаметра камеры энергетического разделения, дополнительно содержит вихревой энергоразделитель с сопловым вводом, соелицецным с атмосферой,40 45 и выводами холодного и горячего потока,диафрагма камеры энергетического разделения снабжена соплом, образующим с коническим раструбом эжектор, к которому подключен нывол холодного потока энерго 50 разделителя, з диффузор камеры также снабжен соплом, образу 1 ощим с газосборником автономный эжектор, соединенный с выволом горячего потока эцергорззделителя.На фиг. 1 схематически изображена вихревая труба; ца фиг. 2 разрез А-Л на хололного и горячего потоков.Поставленная пель достигается тем, что вихревая труба, солержаи 1 зя снабженную сопловым вводом коническую камеру энергетического разделения с периферийным лопаточным диффузором для отвода горячего потока и диафрагму с коническим раструбом и щеленым диффузором для отвода фиг. 1; ца фиг, 3разрез Б-Б на фиг. 1.Вихревая труба содержит снабженную соплоным вводом 1 коническую камеру 2 энергетического разделения с периферийным лопастным лиффузором 3 для отнола горячего потока и диафрагму 4 с коническим раструбом 5 и щелевым диффузором 6 лля отвода хололного потока.Между лопаточным лиффузором 3 и камерой 2 энергетического разделения установлен осевой кольцевой диффузор 7, образованный конической трубкой 8 и центральным телом 9 цилиндрической или конической формы. К вихревой трубе подключен вихревой энергоразлелитель 10 с соплоным вводом 11, соединенным с атмосферой, причем вихревой энергоразде,читель 1 О выполнен аналогично вихревой трубе.Вихревой эцергоразделительО имеет вывод2 холодного потока и вывол 13 горячего потока.Центральная часть диафрагмы 4 имеет конфузорную или цилиндрическую форму и является активным соплом 14 эжекторз 15 холодного потока, состоящего из периферийного соплового внола6, к которому подключен вывод 12 хололного потока энергоразлелителя, целевого лиффузора 6, конического раструба 5, который является камерой смешения, и газосборника 17. Осевой кольцевой диффузор 7 камеры 2 энергетического разделения снабжен соплом 18, который образует с гззосборником 19 автономный эжектор 20, соелиценный с выводом 13 горячего потока вихревого энергоразлелителя 10, а вывод 13 горячего потока полключен к периферийному сопловому внолу 21 автономного эжектора 20. Также автономный эжектор 20 содержит вихревую камеру 22 смешения и щелевой диффузор 23.Вихревая труба работает следующим образом,Сжатый газ, вытекая из соплоного ввода 1 с большой скоростью, попалает в коническую камеру 2 энергетического разделения, где происходит процесс энергетического разделения с образованием лвух потоков - холодного и горячего. Горячий поток поступает сначала в осевой кольцевой диффузор 7, образованный конической трубкой 8 и центральным телом 9, где часть его кинетической энергии, обусловленная осевой составляющей скорости, преобразуется в потенциальную энергию давления, а затем - в лопаточный диффузор 3, где в потенциальную энергию давления преобразуется часть кинетической энергии горячего потока, зависящая от окружной составляющей скорости.Затем горячий поток вихревой трубы поступает н газосборник 19, откуда он направляется в активное сопло 18 автономного эжектора 20, где он расширяется ло больших скоростей и, поступая н вихреву 1 о камеру 22 смешения, через перефирийный1078213,Составитель Г. КуклиноваТехред И. Верес Корректор О. ТпгорТираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Н. РогуличЗаказ 9 5/32 сопловой ввод 21 эжектирует (подсасывает) горячий газ вихревого энергоразделителя 1 О, в котором в качестве рабочего тела используется атмосферный воздух, Далее газовая смесь двух горячих потоков из цилиндр ическо-диффузор ной вихревой камеры 22 смешения поступает в щелевой диффузор 23 и направляется в окружающую ,среду или какую-либо емкость.Холодный поток отбирается из вихревой трубы через активное сопло 14 эжектора 15 О холодных потоков. В этом сопле холодный поток газа расширяется до больших скоростей и, поступая в конический раструб 5, который является вихревой камерой смешения, через периферийный сопловой ввод 16 эжектирует холодный газ вихревого энергоразделителя 10. Далее газовая смесь двух холодных потоков поступает в щелевой диффузор 6 и направляется далее к потребителю.Из описания рабочего процесса вихрен2 й вои трубы следует, что параллельно включенный вихревой энергоразделитель 1 О работает благодаря вихревой трубе и в общем случае может работать с другим рабочим телом, если это не ограничено назначением смеси газов. 2При этом следует отметить, что вихревой энергоразделитель, через который просасывается атмосферный воздух, работает на оптимальном режиме, т.е. на режиме максимальной температурной эффективности при котором массовая доля холодного пото 30 ка ус), лежит в пределах р= 0,2-0,25. Так как на получение рабочего тела для вихревого энергоразделителя не затрачива; ется работа извне, то поэтому при опреде ленни оптимального режима его работы .желательно, чтобы он всегда работал на режиме максимальной температурной эффективности. Это обстоятельство позволит увеличить температурный эффект охлаждения и холодопроизводительность вихревой трубы, так как на этом режиме в камеру сме. щения эжектора холодных потоков поступит наибольшее количество холода. Однако при этом оптимальном режиме работы эжек. тора холодных потоков может оказаться, что эжектор горячих потоков по коэффици. енту не сможет обеспечить этот режим работы вихревого энергоразделителя. В этом случае необходимо при Р, и Т, = сопзТ ( Р, и Т 1 - давление и температура газа на входе энергоразделителя) .изменить рас: ход газа, проходящего через вихревой энер. горазделитель, путем изменения его геомет. рических размеров, Если же это неприемле. мо, то необходимо изменить начальные параметры состояния газа вихревой трубы, влияющие на режимы работы эжекторов,Таким образом, в предлагаемой вихревой трубе рационально используется располагаемая работа (работа, которая затрачивает. сяна изменение кинетической энергии потоков газа) как горячего, так и холодного по. токов вихревой трубы, что повышает ее адиабатный 1(ПД на 40-50% в зависимости от режимов работы вихревой трубы и вихревого энергоразделителя.