Вихревая труба

(53)5 г. ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ К ДВТОРСКО 2 и металл ия АН СС оровски ильной проетения: в зай трубы ьные конус. 15 станген 18, которые близи внут- тельных коорцевой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Институт машиногии Дальневосточного(57) Использование: в холодмышленности. Сущность изобрвихрителе 2 вихревоустанавливаются дополнителнце кольцевые проставки 13, 14циальными соплами 16, 17,концентрично расположеныренних поверхностей дополнинусных кольцевых проставок,поверхности завихрителя, расположенной со стороны. больших оснований дополнительных конусных кольцевых проставок. выполнены отверстия для отвода отсепарированного конденсата, каждое из которых подключено в одному из последовательно соединенных дополнительных эжекторов 29 и 30, при этом отверстие 28, ближайшее к оси завихрителя 2, подключено к пассивному соплу первого дополнительного эжектора, все последующие от оси завихрителя 2 отверстия подключены к активным соплам дополнительных эжекторов 29 и 30, в том числе и первого дополнительного эжектора, а выход последнего дополнительного эжектора подключен к отделителю 9 жидкости. газовое пространство которого. подключено к трубке 12, установленной на горячем конце камеры энергетического разделения, по ее оси. 2 з.п, ф-лы, 2 ил.5 10 5 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к холодильной технике, а именно к вихревым холодильникам.Известна вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с тангенциальным сопловым вводам и размещеннуо вокруг ее горячего конца рубашку, заполненную пористым материалом ЯНедостатком такой вихревой трубы является недостатачнал термодинамическая эффективность, так как конденсат полностью не сепарируется пористым материалом и неотсепарироваиная часть ега вместе с газом через тангенциальный сопловой ввод подается в камеру энергетическогоразделения вихревой трубы,Наиболее близким к изобретени 1 о явллется вихревая труба, содержащая камеру энергетического раэделенил с охлаждающей рубашкой, выходы холодного и горячего потоков, диффузор, завихритель с тангенциальными каналами, отделитель жидкости с жидкостной и газовой полостями, эжекторы, активное и пассивное сопла первого из которых подключены соответственно к атмосфере и жидкостной полости атдепителя жидкости, а второго - соответственно к выходу горячего потока и выходу охлаждающей рубашки, вход которой подключен к выходу первого эжектора 2,Недостатком такой вихревой трубы является низкая экономичность при работе на влажном газе,Цель изобретения - повышение экономичности при работе на влажном газе с дакритическими перепадами давлений, Поставленная цель достигается тем, что в вихревой трубе установлены дополнительные кольцевые праставки с тангенциапьными соплами, на торцевых поверхностях котооых со стороны камеры энергетического разделения выполнены отверстия, а также дополнительные эжекторы, пассивное сопла первого из которых подключено к отверстию, ближайшему к аси эавихрителя,его активное сопла и активные сопла остальных эжекторов подключены к остальиым отверстиям, а их пассивные сопла подключены к выходам эжекторов, выход же последнего дополнительного эжектора подключен к газовой полости отделителя, которая также подключена к камере энергетического разделения посредством трубки, установленной иа ее оси со стороны выхода горячего потока, на торцевой поверхности эавихрителя, расположенной со стороны камеры энергетического разделенил, выполнены кольцевые канавки, образованные с одной стороны внутренними поверхностлми дополнительных кольцевых проставок, а с другой стороны расположенными на торцевой поверхности завихрителя кольцевыми уступами, а между отверстиями дпл отвода отсепарированного конденсата и подключенными к ним эжекторами установлены дополнительные отделитепи жидкости.На фиг. 1 представлена вихревая труба; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1.Вихревая труба содержит камеру 1 энергетического разделения, тангенциальный завихритель 2, патрубок 3 холодного потока, диффузор 4 на горячем конце камеры 1 энергетического разделения, охлаждающую рубашку 5 с входным и выходным каналами 6 и 7, входной канал б охлаждающей рубашки 5 присоединен к выходу эжектора 8, Пассивное сопла эжектора 8 соединено с жидкостным пространствам отделителя 9 жидкости, а его активное сопла - с атмосферой, Выходной канал 7 охлаждающей рубашки 5 подключен к пассивному соплу эжектора 10, а его активное сопла подсоединено к патрубку 11 горячего газа, Газовое пространство атделителя 9 жидкости соединено с трубкой 12, установленной на горячем конце камеры 1 энергетического разделения по ее оси, В тангенциальном завихритепе 2 концентрично расположены конусные кольцевые проставки 13, 14, 15 с тангенциальными прямоугольными соплами 16, 17, 18, имеющими различную высоту, изменяющуюся от проставки к проставке, Длина сопел составляет 1,5;2,0 их высоты, Соседние конусные кольцевые проставки 13, 14, 15 расположены с односторонней ориентацией их больших оснований и ка расстоянии одна от другой не менее высоты сопел большей из соседних проставок. На торцевой поверхности 19 тангенциального завихрителл 2 са стороны больших оснований коиусных кольцевых проставок 13. 14, 15 выполнены кольцевые канавки 20, 21, 22, образованные с одной стороны.внутренними поверхностями конусных кольцевых проставок 13, 14, 15, а с другой стороны расположенными на торцевой поверхности 19 кольцевыми уступами 23, 24, 25, В кольцевых канавках 20, 21, 22 выполнены отверстия 26, 27, 28 для отвода смеси отсепарированного конденсата с частью газа, каждое из которых подключено к одному из последовательно соединенных дополнительных эжекторов 29, 30. Отверстие 28, ближайшее к оси тангенциального эавихритепя 2, подключено к пассивному соплу эжектора 29, а отверстия 26 и 27 подключены к активным соплам эжекторов 29 и 30 соответственно. Выход эжектара 29 подсоединен по ходу отсепарированной смеси к1772547 пассивному соплу эжектора 30. Выход последнего дополнительного эжектора 30 подключен к отделителю жидкости 9. В качестве отделителя жидкости 9 наиболее эффективно использовать вихревой сепараторр.Работает вихревая труба следующим образом. Охлаждаемый влажный газ подается в завихритель 2, где он. протекая через сопло 16 проставки 13. приобретает вращательное движение, В кольцевом слое влажного газа, между проставками 13 и 14, создается поле центробежных сил, которое, действуя на жидкие частицы конденсата, отбрасывает их вначале к внутренней поверхности проставки 13, а затем вдоль образующей конусной поверхности простэвки - в кольцевую канавку 20, Накапливающиеся в канавке 20 жидкие частицы конденсата увлекаются частью газа через отверстие 26 за пределы завихрителя 2. При этом выполнение одной из стенок кольцевой канавки 20 в виде уступа 23 предотвращает перетечку отсепарированного конденсата в пограничном слое, образовавшемся на торцевой поверхности завихрителя, к следующей кольцевой проставке 14, тем самым улучшается качество сепарации конденсата, Очень важно, что выделенная конденсационная жидкость не загромождает тангенциальные каналы завихрителя, что позволяет сохранить рациональное соотношение между соплами . проставок и обеспечить минимальные гидропотери, Частично осушенный газ, перетекая через сопла 17 и 18 конускых кольцевых проставок 14 и 15, последовательно разгоняется и одновременно сепарируется от вновь образовавшегося вследствие понижения температуры конденсата описанным выше образом, При охлаждающую рубашку 5. При этом в эжекэтом отсепарированный конденсат собирается в канавках 21, 22 и удаляется за пределы завихрителя 2 вместе с частью газа через отверстия 27 и 28. Отсепарированная смесь конденсата с частью газа под дейст. вием перепада давления поступает на активное сопло эжектора 30, Поскольку торе 8 охлаждающий газ перемещивается с конденсатом. Газожидкостная смесь, охлаждая камеру 1 энергетического разделения, нагревается, что при пониженном 45 давлении может привести к фазовым превращениям конденсата - испарению. Это приводит к дополнительному теплосьему с наружной стороны камеры 1 энергетического. разделения, к охлаждению горячих перипассивное сопло эжектора 30 соединено с выходом э;кектора 29, смесь конденсата с частью газа засасывается через эжектор 29 из отверстий 27 и 28. При этом смесь, поступающая из отверстия 27 на активное сопло эжектора 29, создает разрежение, под действием которого смесь конденсата с частью газа отсасывае 1 ся через его пассивное сопло из отверстия 28. В диффузорах последо 50 ферийных слоев газа в ней и, следовательно, к понижению температуры холодного газа, т.е, к увеличению термодикамической эффективности.В том случае, когда при низкотемпературной сепарации природного газа от конденсата углеводородов в качестве вательно соединенных эжекторов 29, 30 кинетическая энергия потока после смеше- конечного продукта используются отдельния частично преобразуется в потенциаль- ные фракции, отсасывание каждой фракции 5 10 20 25 30 35 40 ную энергию давления, которая затем используется в отделителе 9 жидкости для организации окончательной качественной сепарации смеси конденсата и газа. Поскольку газовое пространство отделителя 9 жидкости соединено с трубкой 12, отсепарированный в отделителе жидкости газ будет под действием перепада давления подаваться в камеру 1 энергетического разделения, по ее оси со стороны горячего конца, что приводит к увеличению термодинамической эффективности вихревой трубы при работе как на влажном, так и сухом газе. Создание в газовом пространстве отделителя жидкости некоторого разрежения улучшает влагоотделение, что способствует более качественной осушке газа, поступающего через. трубку 12 в камеру 1 энергетического разделения. и лучшему энергетическому разделению в ней,В камеру 1 энергетического разделечия газ поступает из тангенциального завихрителя 2 осушенным и с минимальными диссипативными потерями энергии как в случае работы на сухом газе, так и на влажном в широком диапазоне концентраций конденсирующихся компонентов газа, в том числевлаги, что способствует увеличению термодинамической эффективности и расширению функциокальных возможностей вихревой трубы.Холодный поток выходит через патрубок 3, а горячий поток из диффузора 4 через патрубок 11 поступает на эжектор 10 и создает разрежение в охлаждающей рубашке 5. В результате этого через активное сопла эжекторэ 8 в охлаждающую рубашку засасывается атмосферный воздух. Поскольку пассивное сопла эжектора 8 соединено с жидкостным пространством отделителя 9, конденсат засасывается через эжектор 8 виз кольцевых канавок 20, 21, 22 может производиться через индивидуальные отдели- тели жидкости, что позволяет расширить функциональные возможности вихревой трубы.Формула изобретения 1. Вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с охлаждающей рубашкой, выходы холодного и горячего потоков, диффузор. завихритель с тангенциальными каналами, отделитель жидкости с жидкостной и газовой полостями, эжекторы, активное и пассивное сопла первого из которых подключены соответственно к атмосфере и жидкостной полости отделителя жидкости, а второго - соответственно к выходу горячего потока и выходу охлаждающей рубашки, вход которой подключен к выходу первого эжектора, о т л ич а ю щ а я с я тем. что. с целью повышения экономичности при работе на влажном газе с докритическими перепадами давлений, вихревая труба содеркит концентрично установленные в завихритепе дополнительные кольцевые лроставки с тангенциальными соплами,на торцевых поверхностях которых со стороны камеры энергетического разделения выполнены отверстия, а также дополнительные эжекторы, пассивное сопла первого из которых подключено к отверстию, .ближайшему к оси 5 завихрителя, его активное.сопло и активныесопла остальных эжекторов подключены к остальным отверстиям,.а их пассивные сопла подключены к выходам эжекторов, выход же последнего дополнительного 10 эжектора подключен к газовой плоскостиотделителя, которая также подключена к камере энергетического разделения посредством трубки, установленной на ее оси со стороны выхода горячего потока.15 2. Труба по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что на внутренней торцевой поверхно.- сти завихрителя со стороны камеры энергетического разделения установлены дополнительные кольцевые уступы, образу ющие с внутренними поверхностями дополнительных кольцевых проставок дополнительные кольцевые канавки,3, Труба по и, 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что между отверстиями и подключенны ми к ним дополнительными эжекторами установлены дополнительные отделители жидкости.