СПОСОБ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК F25B9/04 

Изобретение относится к области устройства и работы вихревых труб, предназначенных для получения холодных или горячих потоков газа.

Известен способ работы устройства для охлаждения, включающий последовательное пропускание осевого потока газа через две или более вихревые трубы [1, с.111].

Реализуется этот способ в устройстве для охлаждения, содержащем соединенные последовательно две или более вихревые трубы таким образом, что входной патрубок каждой последующей ступени соединен с холодным патрубком предыдущей ступени [1, с.112, рис.6.14], причем холодный патрубок последней ступени соединен с входом холодоприемника.

Однако известно, что эффективность вихревых труб прямо пропорциональна входной температуре, следовательно, эффективность каждой последующей вихревой трубы, включенной по вышеупомянутой схеме, будет последовательно снижаться пропорционально снижению температуры входного потока.

Это является недостатком.

Техническим результатом изобретения является уменьшение указанного недостатка.

Технический результат в части способа достигается тем, что осевой поток вводят в теплопроводную трубку, пропущенную сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб и расположенную вдоль оси камеры энергообмена.

Причем каждая из этих вихревых труб питается от одного и того же источника, подающего в них газ при одном и том же давлении, и при одной и той же температуре, поэтому температурная эффективность каждой в отдельности вихревой трубы не понижается.

Технический результат в части устройства достигается тем, что сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб пропущена теплопроводная трубка.

Фигуры 1...3 показывают варианты устройства для охлаждения, состоящие из трех или двух последовательно подключенных вихревых труб.

Устройство (фиг.1) состоит из последовательно соединенных первой 1, второй 2 и третьей 3 вихревых труб. При этом вихревая труба 1 по отношению к вихревым трубам 2 и 3 будет «предыдущей», а вихревые трубы 2 и 3 по отношению к вихревой трубе 1 - «последующими» и т.п. Каждая из показанных на чертежах вихревых труб содержит входной патрубок 4, горячий патрубок 5, холодный патрубок 6, патрубок 7 крышки 8 горячего конца и камеру энергообмена 9. Первая (предыдущая) вихревая труба 1 своим холодным патрубком 6 присоединена к патрубку 7 крышки 8 горячего конца второй (последующей) вихревой трубы 2. Вторая вихревая труба 2 своим холодным патрубком 6 присоединена к патрубку 7 расположенного на крышке 8 горячего конца третьей вихревой трубы 3. Внутри камеры энергообмена 9 вихревой трубы 1 пунктиром условно показан осевой поток 10. Через крышки 8 горячего конца, по оси камеры энергообмена 9 и через холодные патрубки 6 вихревых труб 2 и 3 пропущена медная трубка 11.

Такое устройство для охлаждения может состоять и из большего или меньшего количества вихревых труб. Например, на фиг.2 показано устройство, состоящее из двух последовательно соединенных вихревых труб 1 и 2, а на фиг.3 - устройство, состоящее из 4 вихревых труб, причем трубка 11 проходит и через первую вихревую трубу 1.

Работает устройство для охлаждения следующим образом. Сжатый газ в исходном термодинамическом состоянии подается одновременно на вход всех 3 вихревых труб, а также в патрубок 7, расположенный в крышке 8 горячего конца первой вихревой трубы 1 (фиг.3). Подаваемые во входные патрубки 4 потоки газа, раскручиваются на спиральных поверхностях улиток (улитка - известный элемент вихревых труб, поэтому для упрощения изображения, она на чертежах не показана) и в таком состоянии поступают в камеры энергообмена 9. Одновременно с этим через патрубки 7 и трубки 11 последовательно через каждую камеру энергообмена подается осевой поток 10. В каждой камере 9 между осевыми потоками 10 и вращающимися потоками происходит интенсивный энергообмен, в результате которого вращающийся поток подогревается и сбрасывается через патрубок 5, а осевой 10 - последовательно в каждой вихревой трубе охлаждается и через патрубок 6 последней вихревой трубы 3 подается потребителю. При этом температура осевого потока последовательно в каждой последующей вихревой трубе понижается. В результате, на выходе из холодного патрубка 6 последней вихревой трубы (2 или 3) удается получить значительно более холодный газ. При этом удается значительно повысить (по сравнению со схемой, изображенной в [1, рис.6.14, стр.112]) суммарную производительность устройства без необходимости повышения входного давления.

Осевой (охлаждаемый) поток 10 в первой (предыдущей) 1 и в последующих вихревых трубах 2 и 3 можно организовать одним из трех способов:

- формированием внутри камеры энергообмена 9 первой вихревой трубы 1 потока 10, за счет отражения вращающегося потока от внутренней поверхности крышки 8 горячего конца (фиг.1 и 2);

- введением газа в трубку 11, расположенную по оси камеры энергообмена 9 через патрубок 7, размещенный в крышке 8 горячего конца (фиг.3).

Это позволяет разделять охлаждающие (вращающиеся) и охлаждаемые (осевые) потоки, что, в свою очередь, позволяет охлаждать (подогревать) одни газы (например, метан) с помощью других газов (например, воздухом), не перемешивая их в камере энергообмена - фиг.2.

Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что поток газа последовательно пропускают через две или более двух вихревых труб, таким образом, что холодный поток от предыдущей, например первой по ходу движения газа, вихревой трубы пропускают по оси камеры энергообмена последующей, например второй вихревой трубы. Для этого патрубок, расположенный по оси камеры энергообмена предыдущей вихревой трубы, например ее холодный патрубок, должен быть подключен к патрубку, расположенному по оси камеры энергообмена последующей вихревой трубы, например к патрубку крышки его горячего конца.

При этом осевой поток у одной или более одной последовательно соединенных вихревых труб вводят в теплопроводную трубку, которую располагают по оси камеры энергообмена. Для этого сквозь патрубки и камеру энергообмена одной или более одной вихревой трубы должна быть пропущена трубка, выполненная из теплопроводного материала, например из меди.

ЛИТЕРАТУРА

1. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. - М.: Машиностроение, 1969.

Способ работы устройства для охлаждения включает последовательное пропускание осевого потока газа через две или более вихревые трубы. Осевой поток вводят в теплопроводную трубку, пропущенную сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб и расположенную вдоль оси камеры энергообмена. Устройство для охлаждения содержит две или более вихревых трубы. Сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб пропущена теплопроводная трубка. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы устройства и его производительность без повышения входного давления. 2 н.п ф-лы, 3 ил.

1. Способ работы устройства для охлаждения, включающий последовательное пропускание осевого потока газа через две или более вихревые трубы, отличающийся тем, что осевой поток вводят в теплопроводную трубку, пропущенную сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб и расположенную вдоль оси камеры энергообмена.2. Устройство для охлаждения, содержащее две или более вихревые трубы, отличающееся тем, что сквозь патрубки и камеры энергообмена вихревых труб пропущена теплопроводная трубка.