ВИХРЕВОЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ВОЗДУХА Российский патент 1995 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам охлаждения воздуха.

Известен охладитель воздуха, содержащий теплообменник, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере трубчатых спиралей, сообщающихся с сопловым вводом вихревой трубы, имеющей патрубок отвода холодного потока, и глушитель шума.

Сжатый воздух через патрубок поступает в противоточный спиральный теплообменник, после охлаждения в котором проходит в вихревую трубу. Вытекающий холодный поток по второй вихревой трубе поступает в межстенное пространство термостатической камеры, после охлаждения стенок которой проходит по второму контуру спирального теплообменника, охлаждая в нем сжатый воздух, а затем отсасывается эжектором через глушитель в атмосферу.

Недостаток воздухоохладителя является то, что он не может обеспечить необходимого охлаждения.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что вихревой охладитель воздуха, содержащий теплообменник, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере спиральных трубок, сообщающихся с сопловым вводом вихревой трубы, имеющей патрубок отвода холодного потока, и глушитель, вихревая труба снабжена рубашкой охлаждения, соединенной с магистралью подачи охладителя и теплообменником, глушитель шума расположен в цилиндрической камере и сообщается с патрубком отвода холодного потока вихревой трубы, при этом теплообменник размещен коаксиально снаружи глушителя шума.

На чертеже представлен вихревой охладитель воздуха, общий вид.

Вихревой охладитель воздуха содержит теплообменник 1, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере 2 спиральных трубок 3, сообщающихся с сопловым вводом 4 вихревой трубы 5, имеющей патрубок 6 отвода холодного потока. Вихревая труба 5 снабжена рубашкой 7 охлаждения, соединенной с магистралью 8 подачи охладителя с вентилем 10. Теплообменник 1 соединен с магистралью 11 подачи охладителя, имеющей вентиль 12, и магистралью 13 вывода охладителя. Магистраль 9 отвода охладителя из рубашки 7 охлаждения соединена с магистралью 11 подачи охладителя в теплообменник трубопроводом 14 с вентилем 15. В цилиндрической камере 2 теплообменника 1 размещен глушитель 16 шума, сообщающийся с патрубком 6 отвода холодного потока вихревой трубы 5. Спиральные трубки 3 теплообменника расположены коаксиально снаружи глушителя 16 шума.

Вихревая труба 5 имеет диафpагму 17 с диаметpом отверстия меньшим, чем внутренний диаметр трубы 5, установленную на входе в патрубок 6 отвода холодного потока. На противоположном диафрагме 17 конце вихревой трубы 5 расположен диффузор 18 с дроссельным вентилем 19, регулирующим количество сброса воздуха с повышенной температурой вместе с конденсатом, выделенным из воздуха.

Вихревой охладитель воздуха работает следующим образом.

Сжатый воздух при давлении Р_о = 0,6 МПа от источника (компрессора или баллонной рамы) подводится к трубкам 3 теплообменника 1, имея температуру Т_о = 25^оС. Далее сжатый воздух, охлажденный в теплообменнике 1 до температуры 0-1^оС, вводится через сопловой ввод 4 в вихревую трубу 5, где приобретает вихревой характер движения, в результате которого происходит разделение его на холодный поток с температурой Т_х = -20^оС и горячий с температурой около Т_г = 15^оС. Периферийные, наиболее нагретые слои вихревого потока движутся через дроссельный вентиль 19 в атмосферу.

Охлажденные приосевые слои выводятся через отверстие диафрагмы 17 и через глушитель 16 к потребителю. Одновременно с подачей сжатого воздуха к рубашке 7 охлаждения вихревой трубы 5 подводится охладитель. При использовании низкотемпературного охладителя (T 0^оС, например рассола) для исключения замерзания влаги, находящейся в воздухе, при его охлаждении в теплообменнике 1 используется последовательная схема охлаждения вихревой трубы 5 и теплообменника 1. При этом вентили 10 и 12 закрыты, вентиль 15 открыт. Охладитель обтекает трубки 3 теплообменника 1, охлаждает воздух, идущий по трубкам 3, и выходит через сливную магистраль 13. При использовании охладителя, температура которого выше 0^оС (T 0^оС), охлаждение вихревой трубы и теплообмен- ника осуществляется по параллельной схеме: вентиль 15 закрыт, открыты вентили 10 и 12. Подача охладителя происходит через магистрали 8 и 11, слив - через магистрали 9 и 13.

Размещение глушителя 16 шума внутри цилиндрической камеры 2 теплообменника 1 позволяет сократить по сравнению с прототипом потери хладоресурса охладителя, так как внутренняя поверхность теплообменника оказывается при этом изолированной от окружающей среды, имеющей более высокую температуру, и, более того, дополнительно охлаждается отходящим из вихревого охладителя воздухом.

Использование низкотемпературного охладителя, последовательно проходящего рубашку 7 охлаждения вихревой трубы 5 и межтрубное пространство теплообменника 1, также позволяет по сравнению с прототипом сократить потери хладоресурса и избежать инееобразования и закупорки трубчатых спиралей.

Конструктивное совмещение теплообменника 1 с глушителем шума позволяет: сократить суммарную металлоемкость охладителя (одна обечайка выполняет функции внутренней стенки теплообменника и внешней стенки глушителя), сократить суммарное количество используемого в глушителе шума наполнителя за счет дополнительного шумопоглощающего эффекта от теплообменника, достигнуть большей компактности охладителя.

Использование: в холодильной технике, в частности, в устройствах для охлаждения воздуха. Сущность изобретения: вихревой охладитель воздуха содержит теплообменник 1 в виде расположенных в цилиндрической камере спиральных трубок 3, сообщающихся с сопловым вводом 4 вихревой трубы 5, имеющей патрубок 6 отвода холодного потока и снабженной рубашкой 7 охлаждения, соединенной с магистралью подачи охладителя и теплообменником 1. В цилиндрической камере расположен глушитель 16 шума, сообщающийся с патрубком 6, что позволяет получить на выходе холодный воздух с -18 -20°С при параметрах сжатого воздуха на входе в вихревой охладитель 0,6 МПа, 25°С. 1 ил.

ВИХРЕВОЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ВОЗДУХА, содержащий теплообменник, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере спиральных трубок, сообщающихся с сопловым вводом вихревой трубы, имеющей патрубок отвода холодного потока и глушитель шума, отличающийся тем, что вихревая труба снабжена рубашкой охлаждения, соединенной с магистралью подачи охладителя и с теплообменником, глушитель шума сообщается с патрубком отвода холодного потока, а теплообменник размещен снаружи глушителя шума.