Изобретение относится к области тепловых машин, в частности к элементам тепловых машин, требующих повышения и понижения температуры части потока вещества, и к устройствам разделения веществ по массам.
Известен способ разделения вещества по массам изотопов в центрифугах, включающий приведение вещества в осесимметричное вращательное движение, организацию замкнутого движения вещества, включающего разнонаправленные аксиальное и околоторцевое радиальное его движения в цилиндрическом роторе, диффузионный дрейф тяжелых изотопов к периферии ротора, отбор тяжелых изотопов вещества с периферии ротора, отбор легких изотопов вещества у его оси (Справочник по ядерной энерготехнологии, пер. с англ. Ф. Ран, А. Адамантиадес, Дж. Кентон, Ч. Браун; Под ред. В.А. Легасова. М.: Энергоатомиздат, 1989 г.).
Данный способ реализует центробежный способ разделения вещества по массам, и его эффективность растет с ростом квадрата угловой скорости вращения ротора, радиуса ротора и разности масс разделяемых изотопов. Недостатком способа является то, что в основе разделения в центрифугах лежит диффузионный дрейф изотопов к периферии ротора, а это эффект второго порядка, а поэтому для разделения необходимо создание каскада большого количества последовательно соединенных центрифуг.
Известен способ разделения вещества по температуре, принятый за прототип, реализованный в вихревой трубе Ранка, включающий приведение вещества в осесимметричное вращательное движение, организацию радиального движения к оси, отбор горячего вещества с периферии ротора, отбор холодного вещества у его оси (Мартынов А. В. , Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М.: "Энергия", 1976). Способ позволяет получить два потока газа: газ нагретый, выходящий на большем радиусе, и холодный газ, выходящий у оси трубы, связанные соотношением:
μ•ΔTl = (1-μ)•ΔTh,
где ΔTl - температурный эффект охлаждения рабочего вещества;
ΔTh - температурный эффект нагрева рабочего вещества;
μ - доля холодного газа в потоке вещества.
К недостаткам этого способа необходимо отнести случайный характер формирования зоны эффективного разделения вещества и узость его по радиусу.
Известно устройство охлаждения и нагрева вещества в холодильных машинах, например, воздушная холодильная машина с разомкнутым циклом, включающая: входную петлю регенератора, холодильную камеру, турбодетандер, выходную петлю регенератора, турбокомпрессор, дающая на выходе холодный газ, используемый в холодильной камере, и горячий газ на выходе турбокомпрессора (Промышленная теплоэнергетика и теплотехника, Справочник, ред. В.А.Григорьев и В.М.Зорин, книга 4, М.: Энергоатомиздат, 1991 г.). Недостатком устройства является наличие теплообменника в холодильной камере и низкий КПД устройства.
Известно устройство охлаждения и нагрева вещества, принятое за прототип, называемое вихревой трубой Ранка, включающая: канал ввода рабочего вещества, внешнее устройство для сжатия рабочего вещества, сопло для ввода вещества, направленное тангенциально, осесимметричную полую камеру разделения потока вещества, устройства вывода разделенных потоков вещества (Мартынов А.В., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? М.: "Энергия", 1976).
Недостатком устройства является низкая энергетическая эффективность, в связи с совмещением в одной камере преобразования энергии сжатого вещества в движение потока и разделения потока по температуре, неполное использование камеры разделения устройства при радиальном характере процесса селекции вещества по температурам, большие потери на трение о стенки камеры.
Таким образом, эти конструктивные недостатки снижают эффективность преобразования внутренней энергии газового потока в скорость вращения газа и центробежную селекцию вещества и поэтому данное устройство имеет малый коэффициент полезного действия.
Задача, которая решается предлагаемым способом разделения вещества и разработанной конструкцией устройства разделения вещества, заключается в повышении его эффективности.
Решение задачи обусловлено следующими техническими результатами:
- повышением эффективности преобразования внутренней энергии сжатого вещества в скорость его тангенциального и радиального движения,
- увеличением эффективности столкновительной селекции вещества в поле центробежных сил.
Указанные технические результаты достигаются тем, что в известном способе разделения вещества, включающем приведение его в осесимметричное вращательное движение и радиальное движение к оси, отбор молекул вещества с малыми длинами пробега в приосевой области и молекул вещества с большими длинами пробега на периферии, согласно изобретения скорость радиального движения потока вещества к оси должна удовлетворять соотношению:
,
где νr(p,T,m) - скорость радиального движения фракции вещества с малыми длинами пробега к оси;
m - масса молекулы вещества;
p(r) - давление вещества в точке рассеяния;
Т(r) - температура вещества в точке рассеяния;
r - радиус точки рассеяния относительно оси вращения;
ν(T, m) - средняя скорость теплового движения фракции вещества с малыми длинами пробега вещества;
l = l(p, Т, m) - длина свободного пробега молекул вещества;
Δr(p, T, m) - среднее приращение радиальной координаты молекул при тепловых столкновениях.
В основе данного способа лежит тот факт, что при рассмотрении поведения частиц вещества, приведенного в его осесимметричное вращательное движение на микроуровне, вследствие столкновительных процессов в газе кольцевого потока, после каждого акта столкновения молекулы рассеиваются изотропно во всех угловых направлениях и проходят путь, равный длине свободного пробега молекул в газе. Но в осесимметричной структуре они в среднем уходят при этом дальше от точки своего последнего рассеяния на расстояние:
Δr(p,T,r) > 0
,
где l - длина свободного пробега молекулы,
n(p,Т) - плотность вещества,
σ∞(m) - сечение рассеяния молекул при высокой температуре,
S(m) - постоянная Сезерленда,
Т - энергия молекулы,
p - давление вещества в точке рассеяния,
r - радиус точки рассеяния.
При этом, чем больше длина свободного пробега молекул разделяемого вещества, тем больше они уходят от точки последнего рассеяния, а чем меньше их длина свободного пробега, тем ближе к оси устройства они остаются, в результате изменяя состав исходного вещества и разделяя его.
Поскольку спектр энергий молекул описывается распределением Максвелла, а поэтому и длины пробега молекул определяются им и имеют широкий разброс. В результате область у оси потока вещества стремится "охладиться", а область на его периферии стремится "нагреться", создается градиент температуры и концентрации в нем.
Сечение рассеяния и постоянная Сезерленда являются экспериментально измеренными величинами, меняются сложным образом, но в целом увеличиваются с ростом массы молекулы вещества. А поэтому с ростом массы молекул падает и длина их свободного пробега в веществе и по этой причине в случае наличия смеси разделяемых веществ в потоке, легкие молекулы стремятся к периферии, а тяжелые - к оси потока и создается градиент концентрации в нем.
Если при этом отбор вещества у оси и на периферии не производится, то составы быстро возвращаются к исходным за счет процессов диффузии.
В случае, если реализовано радиальное движение описанным выше образом, когда: 
, то вещество выделенной по длине пробега фракции, включая молекулы с меньшими длинами пробега, захватываются в поток радиального движения к оси и там их отводят, а фракции с большими длинами пробега уходят к периферии потока и там их также отводят.
Таким образом может быть реализован способ разделения вещества по температуре или массам в газовом или жидкостном потоке, процесс разделения в котором, как и в прототипе, имеет столкновительный характер, но обусловлен не диффузией в поле центробежных сил, а физическими процессами столкновения молекул на микроуровне, эффективность которого растет с приближением к оси области разделения. При этом, оптимизацией геометрии устройства мы можем выполнить это условие не на случайном участке, а во всей области разделения.
Возможно выполнение устройства разделения вещества, содержащего соединенные устройство сжатия вещества, канал ввода рабочего вещества, сопло ввода потока вещества в осесимметричную камеру разделения потока вещества, устройства вывода потоков молекул вещества с большими и малыми длинами пробега, в котором согласно изобретения элементы устройства размещены на роторе, который соединен с устройством его вращения, устройство сжатия вещества выполнено в виде радиального компрессора, камера разделения потока профилирована в торцах вдоль длины, сопло ввода потока вещества содержит кольцевой участок камеры формирования потока и на выходе содержит вихревые эжекторы потока, соединенные с устройствами вывода молекул вещества с большими и малыми длинами пробега.
Возможно устройство выполнить на роторе в виде пакета из нескольких групп, включающих радиальный компрессор, сопло ввода потока, кольцевую камеру формирования потока, кольцевую камеру разделения потока вещества.
Возможно выполнение варианта устройства, когда оно размещено на роторе электродвигателя.
Возможно выполнение устройства разделения вещества, содержащего соединенные устройство сжатия вещества, канал ввода рабочего вещества, сопло ввода потока вещества в осесимметричную камеру разделения потока вещества, направленное тангенциально, устройство вывода потока молекул вещества с малыми длинами пробега и устройство отвода тепла, отличающееся тем, что камера разделения потока профилирована в торцах вдоль длины, сопло ввода потока вещества содержит кольцевой участок камеры формирования потока и на выходе содержит вихревые эжекторы потока, соединенные с устройствами вывода молекул вещества с большими и малыми длинами пробега.
Возможно выполнение устройства, когда устройство для отвода тепла выполнено на внешней поверхности камеры разделения вещества.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами, на фиг 1, 2.
Предлагаемые устройства разделения вещества содержат: устройство для подвода вещества 1, устройство сжатия вещества 2, сопло ввода потока вещества 3, камеру формирования потока вещества 4, камеру разделения потока вещества 5 с профилированными торцами 9, устройство вывода молекул вещества с малыми длинами пробега 6, устройство вывода молекул вещества с большими длинами пробега 7, ротор 8, вал которого закреплен в опорах вращения в защитном корпусе 11. Устройство сжатия вещества 2 может быть выполнено в виде радиального компрессора 12. Камера формирования потока вещества 5 может быть выполнена в виде кольцевого сопла. На выходе устройства размещены вихревые эжекторы потока 10, соединенные с устройствами вывода молекул с большими длинами пробега 7 и молекул вещества с малыми длинами пробега 6. Устройство может быть выполнено без закрепления его на роторе, тогда, устройство сжатия рабочего вещества 2 может быть выполнено в виде любого внешнего устройства сжатия газа, при этом на начальном участке сопла ввода потока вещества 3 должны быть выполнены тангенциально направленные участки.
Устройство разделения можно выполнить непосредственно на роторе электродвигателя и поместить в его магнитное поле, причем в этом случае статор электродвигателя размещен на неподвижном корпусе устройства.
Устройство для разделения вещества работает следующим образом:
Рабочее вещество от устройства сжатия 2 входит в сопло ввода рабочего вещества 3, получает тангенциальную относительно оси устройства скорость вращения и начальную радиальную скорость, которые определяются угловой скоростью вращения, входными характеристиками перепада давления, формируемого устройством сжатия, температурой вещества и геометрическими размерами устройства ввода, и затем входит в осесимметричную полую кольцевую камеру формирования потока вещества 4, где продолжает движение по спирали к оси устройства, совершая при этом тангенциальное вращение вокруг оси ротора. В полой осесимметричной камере формирования потока, вследствие сохранения момента количества движения системы, тангенциальная составляющая скорости движения потока сохраняется, при этом формируется "свободный вихрь":
vϕ ~ ωr = const,
а в результате этого, угловая скорость вращения вещества относительно корпуса ротора возрастает обратно пропорционально изменению радиуса движущегося элемента вещества и является максимальной на входе в камеру разделения потока.
Радиальная же составляющая скорости растет за счет его ускорения в центробежном поле потока, поскольку газ, двигающийся против потенциального поля с дозвуковой скоростью, ускоряется.
Рост радиальной составляющей скорости потока в ходе адиабатического расширения идет за счет его внутренней энергии (с точностью до потерь тепла на стенки камеры и трения о поверхности), а значит идет с общим снижением температуры газа в потоке.
Скорость радиального движения потока к оси обратно пропорциональна текущему радиусу потока и длине области разделения, а поэтому профилируя торцы камеры разделения по длине устройства в соответствии с описанной в способе зависимостью и согласно расчетных или задаваемых законов изменения давления, температуры и изменения концентрации фракций состава от радиуса, можно создать оптимальные условия разделения вещества в нем.
При этом в случае распределения давлений и температур, характерных для обычной трубы Ранка, профиль торца будет иметь в околоосевой области вид конического, параболического "носика", занимающего значительную часть камеры разделения вещества.
В устройстве минимум давления реализуется в приосевой области у торцов, поэтому вывод короткопробежных молекул вещества производят непосредственно через центральные отверстия в торцах или в одном из торцов.
Устройство вывода потока молекул вещества с малыми длинами пробега после приосевого отверстия в торце камеры разделения вещества, на выходе содержит вихревые эжекторы потока. Они могут быть выполнены в виде узкой кольцевой щели с раструбом и отверстием для вывода газа на внешнем ее радиусе, подобно тому, как это выполнено в обычном вихревом эжекторе. В варианте устройства, размещенного на вращающемся роторе, она может после участка вихревого сжатия содержать неподвижные лопатки для увеличения степени сжатия отселектированной фракции вещества перед выводом. Необходимость данного узла обусловлена тем, что длина свободного пробега молекул, а значит и эффективность их разделения растет с падением радиуса области разделения и снижением давления в камере разделения, но давление вещества на выходе должно быть несколько выше атмосферного, для исключения обратного подсоса газа в камеру разделения потока. Устройство может быть выполнено и без этого узла, но тогда отбор выделенной фракции должен проводиться под разрежением или же, при выводе ее в атмосферу, из-за высокого давления у оси камеры разделения эффективность процесса упадет.
Выполнение устройства на вращающемся роторе позволяет уменьшить продольные размеры камеры разделения потока, поскольку может быть снижена скорость потока на входе в камеру его разделения, которая в этом случае не обусловлена большой тангенциальной скоростью и массой вещества, вводимого в устройство разделения, а также уменьшить потери энергии на трение о внешнюю стенку камеры разделения потока, так как тангенциальная скорость потока относительно стенки оказывается в этом случае меньше высокой тангенциальной скорости потока относительно внешней среды.
Возможно выполнение устройства, когда оно на выходе содержит вихревые эжекторы потока.
Подобный вихревой эжектор увеличивает давление отсепарированных молекул с большими длинами пробега перед выводом их из устройства. В варианте устройства, размещенного на вращающемся роторе, она может после участка вихревого сжатия содержать неподвижные лопатки радиальной турбины, для увеличения степени сжатия отселектированной фракции вещества перед выводом, а также может содержать устройство регулирования доли выводимых молекул вещества с большими длинами пробега.
Лопатки радиальных турбин, включая лопатки радиальных турбин, которые расположены после вихревых эжекторов, должны быть профилированы на входе - изогнуты против направления вращения ротора в нижней части лопаток. Это необходимо для того, чтобы рабочее вещество, которое движется в устройстве в направлении вращения ротора с угловой скоростью, большей угловой скорости ротора в точке их входа в турбину, входило в турбину гладко.
Тангенциальная скорость вещества относительно вращающегося ротора зависит и от угла наклона сопла на входе относительно направления вращения ротора и будет складываться из скорости тангенциального вращения точки ввода вещества и тангенциальной составляющей угла наклона сопла для ввода вещества. Выбором этого угла наклона движение потока вещества в устройстве может быть оптимизировано.
Возможен вариант устройства, когда оно выполнено на роторе в виде пакета из нескольких групп, включающих радиальный компрессор, сопло ввода потока, кольцевую камеру формирования потока, кольцевую камеру разделения потока вещества, устройства вывода.
В этом случае фракция вещества с малыми длинами пробега, полученная в первой группе из радиальной турбины, кольцевой камеры формирования потока вещества, кольцевой камеры разделения потока вещества по температуре, входит в приосевой области в радиальный компрессор следующей группы, проходит все элементы группы и идет в радиальный компрессор новой группы, последовательно и многостадийно селектируется. Таким образом, можно значительно увеличить степень селекции выделенной фракции вещества в устройстве или понизить температуру на выходе устройства при применении его в качестве охлаждающего устройства.
Поток молекул вещества с большими длинами пробега отводится от внешних участков устройства наружу. Каналы вывода потоков молекул вещества с большими длинами пробега от разных групп устройства могут быть объединены в один общий канал вывода вещества или могут возвращаться назад в камеры формирования потока вещества предыдущих участков группы с выводом наружу только потока молекул вещества с большими длинами пробега от первой группы.
Возможен вариант, выполненный на роторе электродвигателя. При этом передача внешнего вращающего момента на ротор может быть наиболее оптимальной, могут быть значительно снижены нагрузки на опоры вращения и осуществлена его магнитная подвеска, что позволит увеличить рабочую частоту вращения и эффективность его работы.
В варианте устройства охлаждения и нагрева вещества, содержащего соединенные устройство сжатия вещества, канал ввода рабочего вещества, сопло ввода потока вещества в осесимметричную камеру разделения потока вещества, направленное тангенциально, устройство вывода потока молекул вещества с малыми длинами пробега и устройство отвода тепла, когда камера разделения потока профилирована в торцах вдоль длины, сопло ввода потока вещества содержит кольцевой участок камеры формирования потока и на выходе содержит вихревые эжекторы потока, соединенные с устройствами вывода молекул вещества с большими и малыми длинами пробега, реализуется стационарный вариант устройства разделения вещества, подобный обычной трубе Ранка.
В этом случае устройство сжатия вещества выполнено в виде внешнего устройства сжатия вещества, поэтому формирование высоких тангенциальных скоростей вещества достигается за счет перепада давления в устройстве сжатия газа и его расширения в сопле, что несколько повышает энергетические затраты в устройстве, но упрощает его.
В процессе тепловых столкновений молекул в потоке вещества, вращающегося и двигающегося к оси в осесимметричной трубе, происходит разделение по температуре и его фракциям, отличающимся различными длинами пробега.
В подобном устройстве расход вещества связан с необходимостью создания высокой тангенциальной скорости потока на входе, а поэтому для выполнения ограничений на величину радиальной скорости потока, которые заданы в способе разделения вещества, устройство, в случае распределения давлений и температур, характерных для обычной трубы Ранка, профиль торца будет иметь в околоосевой области вид конического параболического "носика".
Устройство вывода потока короткопробежных молекул вещества после приосевого отверстия в торце камеры разделения вещества содержит кольцевую камеру сжатия потока, что позволяет, снизив давление в приосевой области камеры разделения потока, повысить эффективность разделения вещества.
При выполнении устройства таким, что камера разделения потока содержит участок с увеличенным внешним радиусом камеры, соединенный с устройством вывода потока молекул вещества с большими длинами пробега, подобный участок играет роль вихревого эжектора, который перед выводом из устройства увеличивает давление сепарированных молекул.
В устройстве разделения вещества по температуре возможно, когда вывод горячего потока отсутствует, а на внешней ее стенке размещено устройство охлаждения камеры разделения вещества, что позволяет работать при разделении по температуре в режиме охлаждаемой тепловой трубы.
Рабочим веществом в способе и устройстве может быть воздух, может быть ксенон и другие тяжелые газы, рабочее вещество может содержать смесь веществ, например ксенон и гелий, или могут быть использованы различные многоатомные газы, возможна реализация способа и работа устройства на жидкостных составах.
Пример 1
При выполнении устройства в составе кондиционера воздуха, оно может быть выполнено в основном варианте, когда элементы устройства размещены на роторе, который соединен с устройством вращения, устройство сжатия вещества выполнено в виде радиального компрессора, камера разделения потока вещества профилирована в торцах вдоль длины и кольцевой отражатель выполнен совместно с профилированным участком на торце камеры разделения потока, на выходе содержит вихревые эжекторы, соединенные с устройствами вывода молекул вещества с большими и малыми длинами пробега вещества.
При этом, данное устройство одновременно охлаждает воздух и является устройством его подачи в помещения. В зависимости от температурного перепада воздуха на улице и в помещении возможна работа устройства, когда оно, забирая воздух в помещении, охлажденную часть возвращает в помещение, а горячую часть выводит из него, или работа в режиме, когда оно забирает воздух на улице и горячую часть (но более холодную, чем температура в помещении) направляет в помещение, а холодную выводит на улицу, работая в режиме теплового насоса.
Пример 2
При выполнении устройства в качестве элемента кондиционера воздуха с классическим холодильным циклом, теплоносителем на многоатомных газах и компрессором, устройство может быть выполнено в стационарном его варианте, с подачей на вход сжатого рабочего вещества от компрессора, при этом оно может быть использовано в качестве дросселя. После вихревого дросселя холодный поток направляют в холодильную камеру и далее, как обычно, направляют во внешний радиатор и затем в компрессор устройства.
Горячий поток из вихревого дросселя, минуя камеру охлаждения вещества, направляют во внешний радиатор и затем в компрессор устройства.
Пример 3
При выполнении устройства в варианте, когда оно размещено на общем роторе в виде пакета из нескольких групп, включающих радиальный компрессор, сопло ввода потока вещества, кольцевую камеру формирования потока, кольцевой отражатель, кольцевую камеру разделения потока вещества, которые соединены последовательно и при этом, когда горячий поток от каждого элемента каскада возвращают на вход предыдущего элемента каскада.
Каскадирование процесса температурного разделения позволит получать более низкие температуры и устройство использовать в качестве холодильной машины с замкнутым или открытым циклом.
Пример 4
Устройство может быть выполнено в качестве элемента газотурбинного двигателя, например, с радиальным компрессором, когда оно размещено на его роторе, включает на входе устройства компрессор, выполненный также в виде радиального компрессора, кольцевую камеру формирования потока вещества, кольцевую камеру разделения потока вещества по температуре, соединенные последовательно так, что выход холодного потока камеры разделения соединен с входом радиального компрессора двигателя, а выход горячего потока камеры соединен с выходом камеры сгорания или с форсажной камерой двигателя.
В этом случае, воздух после охлаждения в устройстве входит в радиальный компрессор двигателя охлажденным, в результате чего степень адиабатического сжатия в компрессоре будет выше, а поскольку эффективность газотурбинных установок сильно зависит от степени сжатия воздуха в них, соответственно и эффективность двигателя вырастет. При этом горячий газ, полученный в устройстве, также может быть полезно использован, путем его направления на выход камеры сгорания или в форсажную камеру двигателя.
Пример 5
Устройство, в многокаскадном варианте, размещенном на вращающемся роторе, может быть использовано в качестве устройства разделения изотопов. При этом короткопробежные частицы отводят последовательно от оси устройства, а длиннопробежные частицы - с периферии области разделения вещества.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть использовано в устройствах разделения вещества по массам, а в вариантах его выполнения для разделения по температуре в кондиционерах, холодильных устройствах, тепловых насосах, самолетах, а также иных устройствах получения и использования тепловой энергии.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ВИХРЕВОГО ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКА РАБОЧЕГО ТЕЛА | 2008 |
|
RU2371642C1 |
| КОНДИЦИОНЕР | 2002 |
|
RU2213910C1 |
| ЦИКЛОН-КЛАССИФИКАТОР | 2002 |
|
RU2209122C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1997 |
|
RU2139751C1 |
| СПОСОБ ВИХРЕВОГО ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКА И УСТРОЙСТВО, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ | 2002 |
|
RU2227878C1 |
| РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ НЕПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ С САМООБОГРЕВОМ | 2004 |
|
RU2263944C1 |
| МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КЛАССИФИКАТОР | 2008 |
|
RU2406555C2 |
| СПОСОБ ВИХРЕВОГО ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ ПОТОКА И УСТРОЙСТВО, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ | 2002 |
|
RU2213914C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОЙКИ И СЕПАРАЦИИ ПЕНЫ | 2000 |
|
RU2182837C1 |
| СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА | 2005 |
|
RU2335705C2 |
Изобретение относится к области тепловых машин, в частности к элементам тепловых машин, требующих повышения и понижения температуры части потока вещества, и к области разделения вещества по массам. Решение задачи обусловлено следующими техническими результатами: повышением эффективности преобразования внутренней энергии сжатого вещества в скорость его тангенциального и радиального движения. Приводят вещество в осесимметричное вращательное движение и радиальное движение к оси, производят отбор молекул вещества с малыми длинами пробега в приосевой области и молекул вещества с большими длинами пробега на периферии, скорость радиального движения потока вещества к оси должна удовлетворять соотношению
,
где νr(p,T,m) - скорость радиального движения фракции вещества с малыми длинами пробега к оси, ν(T,m) - средняя скорость теплового движения молекул фракции вещества с малыми длинами пробега вещества, l = l(p,Т,m) - длина свободного пробега молекул в среднем, Δr(p,Т,m) - среднее приращение радиальной координаты молекул при тепловых столкновениях. Для этого элементы размещены на роторе, который соединен с устройством его вращения, устройство сжатия вещества выполнено в виде радиального компрессора, камера разделения потока вещества профилирована в торцах вдоль длины, сопло ввода потока вещества содержит кольцевой участок, выполненный в виде цилиндрической камеры формирования потока с кольцевым отражателем радиального потока вещества в направлении вдоль оси устройства, на выходе содержит вихревые эжекторы сжатия потока, соединенные с устройствами вывода молекул вещества с большими и малыми длинами пробега. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
где νr(p,T,m) - скорость радиального движения фракции вещества с малыми длинами пробега к оси;
m - масса молекулы вещества;
p(r) - давление вещества в точке рассеяния;
T(r) - температура вещества в точке рассеяния;
r - радиус точки рассеяния относительно оси вращения;
ν(T, m) - средняя скорость теплового движения молекул фракции вещества с малыми длинами пробега вещества;
l = l(p, T, m) - длина свободного пробега молекул вещества;
Δr(p, T, m) - среднее приращение радиальной координаты молекул при тепловых столкновениях.
| МАРТЫНОВ А.В., БРОДЯНСКИЙ В.М | |||
| "Что такое вихревая труба?" - М.: Энергия, 1976 | |||
| СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА | 1994 |
|
RU2079801C1 |
| КОМПРЕССИОННАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО РЕФРИЖЕРАТОРА | 1994 |
|
RU2082633C1 |
| US 3566610 A, 23.09.1968 | |||
| US 3546891 A, 15.12.1979 | |||
| Экономайзер | 0 |
|
SU94A1 |
