Вихревая труба

(51)М. Кл. Г 25 В 9/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 151131,г Трудового Краси го Зцуени ": ," ,)й институт им. С.Ю КирМва:";,.-,"1 щам альский орд политехнич 71 аявитель 54) ВИХРЕВАЯ ТРУ ов ганниеих пар то ем, ч лючен с с ним индиви" жатого пловогоИзобретение относится к устройствам, называемым вихревыми трубами, которые предназначенй для одновременного получения в одном устройстве холодного и горячего потоков газа. Энергораэделение в .вихревой трубе осуществляется путем использования вихревого эффекта Ранка-Хилша, Такая труба может быть использована для получения холода в Йалогабаритных установках с ограниченным весом а также в агрегатах, условия эксплуатации которых не допускают применения вихревых труб с подвижными узлами и электрическим или механичес ким приводом. Возникновение и интенсивность эффекта вихревого энерго- разделения во многом определяются аэродинамической структурой закрученного потока в вихревой трубе, конструкций завихрителя, а также особенностями узлов отвода горячего и холодного газа. Если вихревая труба подключается к источнику сжатого газа постоянного давления , то регулирование ее работы осуществляется применением регулирующего органа на выходе горячего потока из трубы.Известны вихревые трубы, в которы в качестве такого органа использован п оротная заслонка. Регулирующие оры таких труб представляют собой подвижные механические узлы, требующие приводных механизмов, непосредственно состыкованных с корпусами вихревых труб 11 .Однако это усложняет конструкцию и эксплуатацию труб, ограничивает область их применения.Наиболее близкой к предлагаемой является вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с улиточным сопловым вводом сжатого газа и диафрагмой вывода холодного потока 2,Недостатком конструкции является невозможность регулировать работу этой вихревой трубы если она подключена к источнику сжатого газа постоянного давления. Цель изобретения - расшидиапазона регулирования рабметров вихревой трубы.данная цель достигаетсяулиточный сопловый ввод закзазором в кожух, образующийкольцевую полость, снабженнудуальным патрубком подводагаза, а стенка улиточного сввода выполнена из пористого материала,На фиг. 1 схематически показанапредложенная вихревая труба, нафиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг. 3 - график зависимости статического давления на оси трубы от вдувавоздуха через пористую стенку, нафиг. 4 - график зависимости приосевого обратного тока от вдува воздуха через пористую стенку.Труба содержит камеру энергети Оческого разделения 1 с улиточным соп. -ловым вводом улиткой) 2 и диафрагмой 3 вывода холодного потока. Улиточный сопловой ввод 2 помещен с кольцевым зазором в кожух 4,имеющий индивидуальный патрубок 5, а стенка б улиточного соплового ввода 2 выполненаиз пористого материала, проницаемогодля газа. Между вводом 2 и кожухом 4образована кольцевая полость 7. 20Труба работает следующим образом.Сжатый газ от источникане показан) постоянного давления двумя потоками подается на улиточный сопловойввод 2 и через патрубок 5 в кольце. вую полость 7, Первый поток газаинтенсивно закручивается внутри соплового ввода 2 и поступает в камеру 1Особенностью работы этой конструкции является то, что второй потокгаза из кольцевой полости 7 через по- З 0ристую стенку 6 вдувается внутрьулиточного соплового ввода 2, где.воздействует на закрутку первого потока газа. Закрученный газовый потокиз объема улиточного соплового ввода 352 поступает в камеру 1, где происходит процесс энергоразделения. Холод-.ный газ из приосевой области закрученного потока выходит через диафрагму 3, а горячий газ выводится из про- фтивоположного диафрагме 3 конца камеры 1, Изменяя соотношение расходовгаза, подаваемого на улиточный сопловой ввод 2 и в кольцевую полость 7,можно в широких пределах изменять 4такие важные параметры закрученногопотока, влияющие на процесс энергоразделения в вихревой трубе, как ширину приосевого обратного тока и разреЖение на оси трубы. Тем самым изме рняется расход и температура холодного газа, отводимого из трубы черездиафрагму 3, следовательно, имеетсяновый положительный эффект - регулирование холодопроизводительности дажеесл вихревая трубаработает от источника газа постоянного давления.Обоснованием воэможности получения нового положительного эффекта могут служить результаты проведенной экспериментальной работы. 40Изучено влияние вдува воздуха через проницаемую пористую стенку улиточного ввода на процесс формирования закрученного потока воздуха вулитке. Радиальный вдув через прони цаемую стенку приводит в опытах к изменению всех без исключения параметров закрученного потока в улитке, а также к существенной перестройке полей скоростей и давлений. В частности, изменяются такие важные характеристи-., ки потока, определяющие процесс энергоразделения в вихревой трубе, как разрежение на оси трубы, ширина зоны разрежения й ширина приосевого обратного тока. На фиг. 3 и 4 показаны полученные экспериментальные зави-. симости статического давления Р насТ оси трубы и относительной ширины 8 Ю г осевого обратного тока от относительного расхода С:ЦвЩрадиально вдуваемого через стенку воздуха.На фиг. 3 и 4 обозначено: 1 - ширина обратного тока, г - внутренний радиус камеры энергетического разделения трубы, Я - расход вдуваемого через стенку Вулиточного ввода воздуха, ч - расход воздуха, подаваемого вулиточный ввод на закруткуНа фиг, 3 кривая 0 соответствует 0. =сопят, кривая сГ +0 =сопят,Из графика на фиг. 3 видно, что давление на оси трубы изменяется под действием вдува от - 100 до 300 кг/м , а из графика на фиг. 4,2что относительная ширина осевого обратного тока изменялась в пределах 0,5 - 0,17 при тех же условиях вдува воздуха. Давление на оси потока и ширина осевого обратного тока являются важными параметрами, определяющими вихревой эффект энергоразделения.Таким образом, использование вдува через проницаемую (пористую) стенку улиточного соплового ввода обеспечивает широкий диапазон регулирования работы вихревой трубы.Формула изобретенияВихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с улиточным сопловым вводом сжатого газаи диафрагмой вывода холодного потока,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью расширения диапазона регулирования рабочих параметров трубы, улиточный сопловый ввод заключен с зазором в кожух, образующий с ним кольцевую полость, снабженную индивидуальным патрубком подвода сжатогогаза, а стенка улиточного сопловоговвода выполнена из пористого материала,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 461280, кл. Г 25 В 9/02, 1972,2, Авторское свидетельство СССР9 445229, кл, Г 25 В 9/02, 1972.