Вихревая труба

119) Б О (11) 6 о тли ю вых шаи м, что, мическоГ моди лью повышен Р 23 .Е,К фективн сти, в шаибахсоосно располорасстоянии отиальные канаотверстия одинаковои танге ченные к выполнен ескии инснности нологи ромышл нные н и каме рстиям ю поя в диотверсти меньший им от лы, подкл и выведе ельство СС2, 1971,ьство СССР2, 1973. трению фораци ные на шайб, свиде5 В 9/ верхностьафрагмахями шайб,азмещена с имеющими д но видетел 5 В 9/О аметрпослед ши иа внутреннех- рина танг Я ТРУ нерге,содержащая ческого разд полненную в афрагм и кол аленно одом,в ихся ди ви- равна ди ь- верстий. СВОЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧКСНИХКСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(21) 3526748/23-0 (22) 24, 12. 82 (46) 23.06.84,Бюл (72) А.И.Азаров и (71) Одесский тех тут холодильной и (53) 621.565.3(08 (56) 1, Авторское Р 456118, кл, Р 22. Авторское с Р 470684, кл, Р 2(54)(57) 1,ВИХРЕВА лаждаемую камеру э ления с сопловым вв де пакета чередую Зц 11 Р 25 В 9/02 енциальных каналов в наиболее от соплового ввода шайбеосетру выполненных в ней от2. Труба по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что перфорации в диафрагмах имеют диаметр, составляю" 1099193щий 0,5-0,1 диаметра отверстий шайби увеличивающийся в сторону от соплового ввода, 1Изобретение относится к специальным средствам вихревого охлаждения газа, а более конкретно к устройствам для воздушного охлаждения технологической зоны при сборке объектов аэрокосмическои промышленности в ус 5 ловиях недопустимости выпуска из аппарата горячего потока и, преимущественно, при отсутствии жидкого теплоносителя (воды) для теплоотвода от периферии вихревого потока.. Известны вихревые трубы с сопловым вводом и параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом горячем конце, в зазорах между которыми помещены кольцевые шайбы, имеющие внутренний диаметр больШий, чем у отверстий диафрагмы 11,Недостатком вихревых труб подобного типа является неполное исполь 20 зование распола 1 аемой поверхности внутреннего оребрения из-за застоя горячего газа в узких зазорах между шайбами, что приводит к снижению тепло- передачи от периферийного горячего вихря к диафрагмам и далее - к охлаждающей среде.Известна вихревая труба, содержащая охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым ввоДом, выполненную в виде пакета чередую 30 щихся диафрагм и кольцевых шайб 1 21.Перфорация этой вихревой трубы выполнена на внешней стороне диафрагм и позволяет отвести из камеры энергетического разделения влагу, отделяе- З 5 мую центробежными силами. При этом улучшаются условия теплоотдачи от периферийного вихревого потока к диафрагмам за счет дополнительной циркуляции в целях между шайбами в зо 40 не, удаленной от оси вихревой трубы более чем на 2-3 ее радиуса. Однако это улучшение невелико, достигающееся повьппение удельной холодопроизводителЬ- ности не превышает 103 от холодопро-4 изводительности вихревых труб с не- перфорированными шайбами. 2Цель изобретения - дальнейшее повышение термодинамической эффективности вихревой трубы путем интенсиФикации теплоотдачи на диафрагмах в зоне, примыкающей к перфорации.Цель достигается тем, что в вихревой трубе, содержащей охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и кольцевых шайб,в шайбах выполнены отверс" тия,соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы, подключенные к этим отверстиям и выведенные на внут-. реннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в нем отверстий.При этом перфорации в диафрагмах имеют диаметр, составляющий 0,5- 0,7 диаметра отверстий шайб и увеличивающийся в сторону от соплового ввода.Иа фиг,1 изображена вихревая труба в разрезе, общий вид, на фиг.2 вариант выполнения шайб и диафрагмф, на Фиг.З - другой вариант выполнения шайб и диафрагм.Вихревая труба содержит охлаждаемую камеру 1 энергетического разделения с сопловым вводом 2, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм 3 и кольцевых шайб 4. В шайбах 4 выполнены отверстия 5, соосно расположен" ные на одинаковом расстоянии от оси камеры 1, и тангенциальные каналы б, подключенные к этим отверстиям 5 н выведенные на внутреннюю поверхность шайб 4, а перфорация 7 в диафрагмах размещена соосно с отверстиями 5 шайб 4, имеюпрми диаметр, меньфший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов б1099 зв наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий 5, Перфорации в диафрагмах 3 имеют диаметр, составляющий 0,5-0,7 диаметра отверстий 5 шайб 4 и увеличивающийся в сторону от соплового ввода 2. Вывод охлажденного потока производится через патрубок 8.Вихревая труба работает следующим 10 образом. Подаваемый в сопловой ввод 2 сжатый газ приобретает вихревой характер движения и в виде горячего периферийного вихря двигается от соплового ввода 2 вдопь внутренней полос 15 ти камеры 1 энергетического разделения. Периферийные слои вихревого потока омывают внутреннюю поверхность диафрагм 3, отдают им свое тепло и по тангенциальным каналам 6 в шай О бах 4 поступают в периферийные вихревые камеры, образованные отверстиями 5 в шайбах 4 и отверстиями перфорации 7 в диафрагмах 3. Здесь, под действием скоростного напора перифе рийньгх слоев газа образуется вторичный вихрь, имеющий частоту вращения большую, чем вихрь в полости горячего конца из-за того, что диаметр отверстия 5 в шайбах 4 меньше их внутреннего диаметра (по закону сохранения количества движения), В результате вторичного вихревого эффекта происходит повышение температуры периферийных слоев газа, что,при возросшей частоте их вращения, улучшает отвод от них тепла к диафрагмам 3 в зоне, примыкающей к отверстиям перфорации 7.0 хладившиеся осевые слои газа под действием градиента дав 40 , лений движутся через отверстия в диафрагмах 3 в направлении от сопло 1934вого ввода 1. По мере продвижения к газу подмешиваются новые порции из отверстий 5. Увеличение диаметра перфораций 7 в диафрагмах 3 соответствует увеличению объемного расхода газа, который, достигнув наиболее удаленной от соплового ввода 2 шайбы через каналы в ней поступает в полость камеры энергетического разделения. Здесь охлажденный в дополнительных вихревых камерах газ Формирует осевой вихрь, который движется навстречу горячему периферийному вихрю, в результате вихревого про/цесса энергоразделения понижает свою температуру и через патрубок холодного потока 8 выводится из вихревой трубы.Данное изобретение позволяет интенсифицировать процесс теплоотдачи от периферии вихря- к диафрагмам путем организации дополнительных вихревых камер и вторичного энергоразделения в них периферийных слоев газа сформировать осевой вихрь, движущийся навстречу периферийному вихрю в камере энергетического разделения, из охлажденного в дополнительных вихревых камерах газа; в результате более .полно использовать энергию давления и вращения горячего периферийного вихря, и повысить термодинамическую эффективность вихревого процесса энергооазделения. Равноудаленность отверстий сохраняет осевую симметрию вихревой трубы и равномерное распределение теплового потока по поверхности диафрагм.Ожидаемый экономический эффект от внедрения восьми вихревых труб составляет 10488 руб.1099193 Составитель Ю,Килимник Техред С.Мигунова Корректор Ю,Макар нк Рпцак гор Л.Посева Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открьтий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 4357/34