Вихревая труба

(72) Автор Л. И. Дыс зоб рете ьковский ордененерно-строител Трудового Красного Знамениный институт им, В-ц. Чщщрва";ь) ВИХРЕВАЯ ТРУБА тся к ви к вихре для разджденный и быть ис хре вому ым труелениянагре- ольаоввия возонирова Известны вихревые трубы, содержащие цилиндрический корпус с сопловым вводом, диафрагмой выводаохлажденного потока и дросселем, установленным на выходе из корпуса, снабженного рубашкой для его охлаждения холодным воздухом с помощью эжектора. дроссель связан с регулятором температуры для изменения расходов нагретого и охлажденного потокой при повышении или понижении их температуры Г 13.Такие вихревые трубы не могут 20 обе спечи т ь постоя нного р а схода потоков при изменении их температуры,Известна также вихревая труба,которЭя.имеет камеру энергетического Изобретение относ Ьффекту, в частности бам, предназначенным сжатого газа на охла тый потоки, и может но в системах кондиц духа. разделения с сопловым вводом, диафраг мой вывода охлажденного потока и дросселем, установленным на выяоде нагретого потока. Дроссель выполнен в виде поворотной заслонки и неподвижного диска с окнаи и снабжен механизмом возвратно-поступательно" го перемещения в виде зубчатой рейки, укрепленной на дросселе, и зубчатого колеса со штурвалом. Рейка имеет опо ф ру и снабжена рукояткой для поворота заслонки .Зта вихревая труба работает сле" дующим образом. Сжатый воздух поступает через сомовой ввод в камеру энергетического разделения, где происходит его температурное разделение-. охлажденный поток выходит через отверстие диафрагмы, а нагретый поток - через окна дросселя, дроссель перемещают вдоль камеры, вращая штурвал зубчатого колеса. При установке дросселя в правое крайнее положение рхпажденный поток имеет минимально2949 ЗО 3 3 99 возможную для данной вихревой трубы темперутуру. Вя 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 соверщенно 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 дроссель не пропускает большой расход нагретого потока и обеспечивает работу вихревой трубы при величинах,о. =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 предел ьном закрытии дросселя, что исключает работу вихревой трубы с большими значениями ф равными 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 с 41 или 0/с,( 0,5. Соответственно сужен и диапазон изменения температур охлажденного и нагретого потоков, Так для адиабатной вихревой трубы при давлении сжатого воздуха Р=6 бар в диапазоне 0,5.(,р 1 величина снижения температуры охлажденного потока не превышает дух=40-50 С, а дляо диапазона 0(р.(0,5 повышение темпем% 19 15 20 2 40 45 50 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 3Известная 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 достигаетсятем, что секции имеют между собой телескопическое соединение, подвижноев осевом направлении, и длину, равную 2,5-3,0 диаметра секции наименьщего сечения,Кроме того, соединение между секциями может быть выполнено резьбовым,На фиг. 1 схематически изображе-. на вихревая труба с резьбовым соединением секций, продольный разрез; на фиг. 2 - вихревая труба с гладким цилиндрическим соединением секцийВихревая труба содержит камеру энергетического разделения 1, состоящую из передней 2 средних 3 и 4 и задней 5 цилиндри че ских се кций. 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 1 О, наружной резьбой 11, внутренней резьбой 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 ЬВнутри кожуха 7 расположен раз- полной длины 3 камеры 1 при осевомвихритель 19 нагретого потока, зак- перемещении секций. 2-5.репленный на оси 20 дросселя 21,регу-. Для получения максимальных величинлирующего величину площади выходно- понижения температуры охлажденного иго сечения патрубка 18. з повышения температуры нагретого пото"Дпина Р, Р 2, Р и й, соответст-ков при Фиксированном положении дросвенно каждой из секций 2-5, равна селя 21, т,е. при постоянных относи"2,5-3,0 4, где с - диаметр секции 2 тельных расходах, потоков, секции 2-5вихревой трубы. Полная, длинакаме- выдвигают до предела, обеспечиваюры 1 энергетического разделения зави-.1 ф щего их надежное соединение ,вращесит от взаимного положения секций . нием по резьбам 9 и 12, 11 и 15, 14 ии составляет 2,5-3,0 д при предель (Фиг. 1) или продольным перемещеном сближении и 10-12 д при предель" нием по гладким .поверхностям сопри"ном раздвижении секций 2-5, , косновения (Фиг. 2), При этом полнаяРезьбовое соединение обеспечивает з длина Р камеры 1 составляет 9-12 а,достаточно надежное уплотнение между т,е. равна оптимальной длине цилиндсекцияе, 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 охлажденщать дроссель, что в некоторых слу-. 26 ного и понижения температуры нагречаях может быть неудобно или невыпол- того потоков при постоянных относи"нимо. тельных расходах этих потоков сек"Необходимость вращения дросселя ций,с установленным в определенном попри осевом перемещении секций иск- ложении дросселем 2 1, задвигают одну .лючена, если подвижное соединение секЛ в другую, уменьшая полную длину 9 каций выполнено гладким цилиндричес- меры 1 до необходимой величины,1ким. В этом случае (Фиг. 2) применяют При предельном сближении .корпусовскользящую 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 д, что обеспечиваго кольца, манжеты или сальника, ет минимальную ведичину пониженияПодвижное 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 Р камерыСекции 2-5 снабжены также меха" эзэнергетического разделения можнонизмом осевого перемещения и фиксато" плавно изменять в заданных предерами осевого положения (не показаны), лах от оптимальной до минимальнойв результате подвижного соединенияВихревая труба работает следующимсекций 2-5, оказывается возможным ис"пользование для изменения расходов охобразом,.Сжатый воздух поступает через соп- лажденного и нагретого потоков дрбсловой ввод 6 в камеру .1 энергетичес- селя 21 такой конструкции, котораякого разделения, где происходит его позволяет полностью открывать илитемпературное разделение - охлажденный закрывать выходное отверстие патрубкапоток выходит из трубы через отверс и, следовательно, работать в поптие диаФрагию 7, а нагретый поток - ном диапазоне изменения величинычерез расположенный в кожухе 7 раз(121вихритепь 19 и патрубок 18. Дроссель ., Для адиабатной вихревой тр бы ввой тру давперемещают вдоль оси 20, изменяя . ление сжатого воздуха Р " 6 бар даэтим величину площади выходного от" ет возможность получать максимальЯ.верстия патрубка 18. При установке . ные величины снижения температуры ох.дросселя 21 в правое крайнее йоложе" лажденного потока ск 55-60 С дляние относительный расход охлажденного относительного расхода р. 0,2-0,3потока р О. В левом крайнем положе".и повышения температуры нагретого пофнии дросселя 21 величина и 1. Проме- истока ду 100-110 фС для расходжуточное положение дросселя 21 со-=0,84,9.Иаответствует диапазону 0 р.редлагаемая вихревая труба обес"Темгературу охлажденного и нагре- печивает расширение в два раза диатого потоков изменяют путем изменения пазона относительных расходов и увез.992949 8личение на 70-90 ь диапазона темперасходов и температур охлажденного и ратур охлажденного и нагретого пото- нагретого потоков , секции имеют меж. ков по сравнению с известными, имею- ду собой телескопическое соединещими дроссель в виде поворотной ние, подвижное в 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,1 О НКИПИ Заказ 431/50 Тираж 2 исное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,1. Вихревая труба, содержащая секционированную камеру энергетического разделения с сопловым вводом и секциями разного 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 экспертизе1. Патент США й 2644315,кл, 62-5, опублик. 1954,2. Авторское свидетельство СССРй 620760, кл, Г 25 В 9/02, 1976.3. Авторское свидетельство СССРй 73682, кл. Г 25 В 9/02, 1976.