Вихревая труба

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И 1735877 Союз СоветсккаСоциалистическимиРеспублик/О ением заявки М при Гесударстееней СССР ее делам нзееретеннкомете 3) Приприте З) ЯК 621,565, . 3(088.8) о 25.0 Опублико еткрыт Дата опублик(72) Автор изобретенииАзаров есский технологический институт холодил промышленности 1 Заявител УБ(54) ВИХРЕВ Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно - к охлаждаемым вихревым трубам с внутренним оребрением горячего конца, предназначенным для применения в транспортных вих 5 ревых холодильниках, воздухоохладителяхкондиционерах и т. д.Известна вихревая труба, содержащая вихревые камеры, каждая из которых подключена через сопловой ввод к газо- подводящему каналу и к охлаждаемому горячему концу, оребренному с помощью диафрагм, чередующихся с кольцевыми шайбами с образованием щелей 1.Известные вихревые трубы компактны и технологичны, изготовление развитого оребрения горячего конца осуществляется без применения малопроизводительных процессов пайки и сварки. Исследование температурно-энергетических характеристик о показало, что вихревые трубы при умеренных и малых отношениях давленийф имеют существенно более высокую энергетическую эффективность, чем охлаждаемые. щ.;" . ". - с. - " "ФФ.,5.80. Бюллетень19ии описания 28.05.80 вихревые трубы других типов. Например, поудельной эксергетической холодбпроводктельности такая маломасштабная вихревая труба (Э=5 мм) при отношении давлений3,0 и 1,9 превосходит соответственно в1,5 и 2,7 раза охлаждаемую вихревуютруоу с гладким (трубчатым) горячимконцом, Следует подчеркнуть, что названное важное эксплуатационное преимушество достигается при сокращении длины горячего конца (т. е. габаритной длины вихревой трубы) в 2-3 раза; оптимальнаядлина камеры энергетического разделенияу вихревой трубы с внутренним оребреиием составляет всего 10.11 диаметроввихревой камеры, а не 20.30, как уобычных охлаждаемых вихревых труб. Положительная особенность конструкции известной вихревой трубы состоит также втом, что поверхность внутреннего оребрения горячего конца может быть многократно увеличена без усложнения устройства. Например, в осуществленных устройствах коэффициент оребрения достигает2780, что не сказалось, однако, ни на компактности, нн на затратах на изготовление. Таким образом, рассмотренная известная конструкция в принципе открывает путь к уменьшению в десятки раз плотности теплового потока на тепловоспринимающей поверхности, омываемой горячими периферийными слоями вихревого потока, т. е. соответственно имеется ре, зерв уменыдения необратимости, сопутсч О вующей процессу охлаждения горячего конца, и дальнейшего повышения энергетической эффективности.Исследования и эксплуатация известной вихревой трубы показали, что максимум холодопроизводительности достигается при ширине межреберных щелевых каналов, не превышающей 10% от диаметра вихревой камеры, т, е. при весьма "пустом оребрении". Уменьшение осевого шага оребрения (и ширины межреберных каналов) приводит к быстрому росту коэффициента оребрения и располагаемой (геометрической) поверхности ребер, Однако при этом величина поверхности,действительно омываемой высокоскоростным горячим потоком, подлежацим охлаждению, растет незначительно из-за застой. ных явлений в удаленный от оси вихревой трубы участках узких межреберных каналов. Та- З 0 ким образом, имеется противоречиемежду большой располагаемой поверхностью внутреннего оребрения и ограниченной поверх- . ностью, действительно использующейся для теплоотвода от периферии вихревого потока, По-существу, эффективно омывается (и используется) вихрем лишь часть поверхности внутреннего оребрения, не- посредственнО примыкающая к полости горячего конца, преимущественно удален 40 ная от оси вихревой трубы не более чем на два радиуса вихревой камеры, Более далекие от оси участки поверхности и главным образом корневые" части кольцевых диафрагм, примыкающие к внут 45 ренней поверхности шайб, омываются круговым низкоскоростным вторичным потоком, температура которого мало отличается от температуры поверхности диаф 50 рагм из-за отсутствия притока и уносаэтого потока.Цель изобретения - увеличение холодопроизводительности вихревой трубы.Поставленная цель достигается тем, что горячие концы расположены параллельно. и сообщены между собой через щели, причем диафрагмы и шайбы выполнены общими для всех горячих концов, а газоподводящие каналы соединены между собой. В этой вихревой трубе, с целью создания пульсации потока, газоподводящиеканалы могут быть снабжены струйнымпереключателем,На фиг. 1 изображена предлагаемаявихревая труба с двумя вихревыми камерами, продольный разрез: на фиг, 2 - разрез Л-Л на фиг. 1; на фиг. 3 - разрезБ-Б на фиг. 1,Вихревая труба содержит вихревые камеры 1, каждая из которых подключеначерез сопловой ввод 2 к газоподводящему каналу 3 и к охпаждаемому горячемуконцу 4, оребренному с помощью диафрагм 5, чередующихся с кольцевыми шайбами 6 с образованием щелей 7. Горячиеконды 4 расположены параллельно и сообщены между собой щелями 7. 1 Ьафрагмы5 и шайбы 6 выполнены общими для всехгорячих концов 4, Газоподводящие каналы3 соединены между собой и снабженыструйным переключателем 8. Вихревыекамеры 1 соединены с патрубками 9 выпуска холодного потока. Газоподводящиеканалы 3 подключены к источнику сжатого воздуха патрубком 10. Струйныйпереключатель в)слючает управляющие каналы 11, которые выведены в полости12, охватывающие вихревые камеры 1.Охватываемая шайбой 6 зона диафрагмы 5 может быть условно разделена научастки а, б, в, участок б заключен междуохлаждаемыми концами 4,а участки а ив удалены от них.Сжатый воздух из пневмосистемы. попатрубку 10 и каналам 3 подается в полости 12 и по сонловым вводам 2 с высокой скоростью устремляется в вихревыекамеры 1, приобретая при этом вихревойхарактер движения. Вихревйе потоки заполняют охлаждаемые концы 4, охлажденные возлеос евые слои выводятся к потребйтелю через патрубки 9, а нагретые периферийные слои омывают поверхность участков, в,б и а диафрагм 5 и отдают тепло среде,омывающей снаружи периферийные участкидиафрагм 5, например воздуху, нагнетаемому вентилятором,Конструктивные особенности предлагаемой вихревой трубы позволяют вовлечь втецлообмен практически всю поверхностьвнутреннего оребрения горячего конца,при этом попадающие в удаленную" зонуе порции газа увлекаются через зону бв зону в, а оттуда - в полости горячихконцов 4 Таким образом во всех щелях7 при работе вихревой трубы происходит735877 мальных затратах энергии на генерирование пульсаций,При давлении сжатого воздуха в пневмосети около 0,2 ИПв переключатель 8 выполняется на частоту переключений 1100 Гц при амплитуде колебаний давленин в полостях 12 около 2 кПа, Частота переключений при заданной величине сечения вводов 2 зависит в основном от объема полостей 12 и увеличивается с его уменьшением, Площадь сечения каналов 3 выполняют по крайней мере в несколько рвз больше плошади сечения вводов 2. Формула изобретения 1. Вихревая труба, содержащая вихревые камеры, каждая из которых подключена через сопловой ввод к газоподводящему каналу и к ахлаждаемому горячему концу, оребренному с помощью диафрагм, чередующихся с кольцевыми шайбами с образованием щелей, о т л и ч а ю щ а я - .с я тем, что, с целью повышения холодопроиэводительности, горячие концы расположены параллельно и сообщены междусобой через щели, причем диафрагмы ишайбы выполнены общими для всех горячих концов, а газоподводящие каналы соединены между собой.2. Труба по п. 1, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью созданияпульсаций потока, газоподводящие каналыснабжены струйным переключателем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 561906, кл. Р 25 В 9/02, 1973,непрерывная смена порций газа и охлаждение их с последующим возвратом их впериферию вихревых потоков. Это приводит к более эффективному охлаждению вихревого потока, чем в известной вихревойтрубе, и к соответствующему увеличениюхолодопроизводительности,Для дальнейшего увеличения холодопроиэводительности при развитом внутреннем оребрении путем нестационарной пода Очи сжатого воздуха к сопловым вводам 2газоподвоаящие каналы 3 плавно рвэветвляют на выходе их из патрубка 10 дляобразования струйного, например бистабильного, переключателя 8, как это показано на фиг. 2. Поток воздуха попеременно примыкает то к левой, то к правойстенке переключателя 8 из-за эффектаКоанда): при движении потока, преимущес.венио по одному из каналов 3, давлениев одной полости 12 становится выше, чемв другой полости 12, импульс дамения поуправляющему каналу 11 воздействует напоток в месте его разветвления, что приводит к перебросу потока в другой канал3, вслед за этим повыщается давление вдругой полости 12. Такая работа переключателя 8 приводит к колебаниям дав-пения в полостях 12, причем колебанияэти происходят в противофазе, Соответственно этому происходят колебания давлений и в охлаждаемых концах 4, что приводит к поочередному перетоку горячегопотока из периферии одного вихревогопотока к периферии другого по щелям 7,Такой "радиальный" переток газа нарядус рассмотренным окружным" перетокоминтенсифицирует теплоотдачу к поверхности внутреннего оребрения при мини/5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 2401/30 Тираж 575 13.НИИПИ Государственно по делам иаобретений 1,13035, .Москва, ЖПодписноео комитета СССРи открытийРаущская наб., д