Вихревая труба

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к вихревым генераторам холода, основанным на использовании эффекта Ранка и предназначенным для охлаждения газа.Известна вихревая труба (см.а.с, СССР М 435419, кл. Р 25 В 9/02, Б,И.25-74), которая содержит впускной канал, сопловой ввод, выполненный тангенциально к вихревой камере.Известная вихревая труба ймеет, недостаток, обусловленный тем, что йоток рабочей среды, истекающий из соплового ввода, имеет давление Р критическое, то-есть 0,528 от величины начального давления Ро рабочей среды во впускном канале, а скорость потока рабочей.срейы.не выше"критической (не выше скорости звука). При расширении рабочей среды происходит понижение энтальпии среды. Высокий уровень . давления рабочей среды, поступающей в вихревую камеру, определяет незначительный перепад энтальпии среды и невысокую удельную холодопроизводительность, пропорциональную изэнт-. ропной разности (перепаду) энтальпии, определяемой по формулеЬраст = 0,5 акрЛе,2. 2 где акр - критическая скорость (скорость звука в данном сечении);Лв - коэффициент скорости, определяемый по формуле=Л(Т) =Л(Т/То),где Р - давление потока рабочей среды в данном сечении;Ро - начальное давление рабочей среАы:Т - температура потока рабочей среды в данном сечении;То- температура рабочей среды начальная,Так как уровень скорости потока рабочей среды меньше критической скорости акр, а отношение Р/Ро равно 0,528, то обеспечивается незначительное понижение энтальпии рабочей среды и невысокая удельная холодопроизводительность известного устройства,Известна наиболее близкая по технической сущности и достигаемому результату вихревая труба (а,с, СССР М 1255825, кл, Р 25 В 9/02, Б.И. М 22-86), которая содержит сопловой ввод рабочей среды Известная вихревая труба имеет недостатки, обусловленные тем, что поток рабочей среды, истекающий из соплового ввода,имеет давление Р, составляющее 0,528 от5 величины начального давления Ро во впускном канале вихревой трубы. Скорость потока рабочей среды не превышает уровнякритической скорости акр (скорости звука вданном сечении). Значительная величина10 Р/Ро определяет незначительное понижение (перепад) энтальпии рабочей среды иневысокую удельную холодопроизводительйость известного устройства.Следовательно, недостатки обусловле 15 ны тем, что поток рабочей среды в известном устройстве расширяется досравнительно высокого уровня давления исравнительно низкого уровня скорости. Т.е,используется на весь перепад потенциаль 20 ной энергии,Это определяет невысокие технико-экономические показатели вихревой трубы, аименно, низкую эффективность использования энергии рабочей среды, высокую темпе 25 ратуру холода и йизкую удельнуюхолодопроизводительность., Цель изобретения - устранение указан.- ных недостатков - повышение технико-экономических показателей,30 Эта цель достигается тем, что известнаявихревая труба, содержащая тангенциальный сопловой ввод рабочей среды и камеруэнергетического разделения, снабжена плоской кольцеобразной камерой, соосной ка 35 мере энергетического разделения исообщающей тангенциальный сопловойввод с камерой энергетического разделения;В результате этого поток рабочей сре 40 ды, истекающий из тангенциального соплового ввода в плоскую кольцеобразнуюкамеру, закручивается в ней и образует вихревой поток рабочей среды со стоком в камеру энергетического разделения,45 Избыточное давление потока рабочей среды (Р=0,528 Ро), истекающего из сопла, используется для дальнейшего плавногоускорения вихревого потока в плоской цилиндрической камере по мере движения его50 от периферии камеры к центру, к стоку вкамеру энергетического разделения. Поддействием центробежной силы плотностьрабочей среды р и давление Р потока рабочей среды уменьшаются в том же направле 55 нии, так как связаны между собойследующей формулой; Р-С р,где С - контакта;1763816Прй подаче рабочей среды"она ускоря- б и вентиль 17 удаляется в атмосферу, Более ется в сойловом вводе 1 и йстекае 1 в пло- холодная чаСть потока по отверстиям 11 к скую камеру 2; закручиваясь и образуя камере 3 йаправляется в.сопло 4, занимая плоский вихревой поток рабочей среды соприосевуа полость "вихрввой трубы.стоком в камеру 3. Йзбыточное давление 5 Возможно исполнение. когда плоская потокэрабочейсреды,истекающегоизвво- вихревая камера 2 выполнена с боковой да 1, используется для дальнейшего плавно-криволинейной поверхностью 20 - круглой, го ускоремйя вйхревого потока по мере овальной йлииной.движенйя его от периферии к центру, к"стоку . Работает исйолнение аналогично опив камеру 3. В том же напревлении о перифе сайному.рйи к центру под действием центробежнойВозможны исполнения вихревой трубы, сйлы происходит уменьшение давленияи когдакамера энергетического разделения плотности вихревого потока. Уровень повы-. вихревого потока С теплопроводными элешения скорости, понижения давления и ментами выполнена иначе. но имеет плоплотности вихревого потока определяется 15 скуюкольцеобразнуюкамеру,сообщающую соотюшениемй(г,т,е.соотношеййвМ"ради- тангейциальный сопловой ввод с камерой уса камеры 2 к радиусу камеры 3. Выбор- эйергетического разделения.соответствующего отношения йlг позволя-;:Заявленная вихревая труба, обладая ноетдостиньтребуемогоуровняскоростй,дав- .: вым свойствомрасширения потока рабочей . ления и плотности потока, истекающегоиз 20 среды дозначительйого уровня разрежения ,камеры 2 вкамеру 3.Скоростьпотокадости-: этого потоке, обуславливает резкое повы. габт 1 роейя Сверхзвуковой скорости, а.дав- шение техйикб-Мономическихпоказателей ление - йиже атмосферного, то-есть - таких как холодопроизводительность, эфопределенного уровня разрежения. Весь - . фективнбсть использованияэнергйи рабоперепаддавления-отначальногодоуровня 25 чей среды, низкая температура холода - ниже атмосферного - используется для ус-нвзввисимо от конструкции камеры энерго-, корФййя потокаи для повышения энтальпии. разделения и устройства теплоотвода.газа, В камере 3 вихревой поток рабочейсреды разделяется на горячий и холодный.: ф о рм у л а и 3 о б р е те н и я Первый из.них, соприкасаясь с поверхно Вихревая труба, содержащая тангенцистью ребер 6 и проникая в зазоры 12, отдэетальный сопловой ввод рабочей среды и каин тепло, которое с помощью периФерйй- . меру эйергвтического разделения, о т л иных зазоров 7 отдается в окружающую сре-.ч а ю щ а я с я тем, что, с целью йовйшения ду. Холодный поток по приосевой зоне технйко-экономических показателей, она камеры 3 и отверстий 11 направляется в 35 дополнительно снабжена плоской кольцесопло 4 выпуска холодного потока, Охлаж-: образной камерой, соосной скамерой энердейный горячий поток достигает фланца 14 гетического разделенияи сообщающей и разделяется на две части, горячий изкото-: тангенцйальной сопловой ввод с камерой рых через крестовину 16, полость 15, канал энергетйческого разделения,401763816 Составитель Н.АлексееваТехред М.Моргентал Корректор М.Варош и едакто аказ 3446 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 агарина, 10 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро