СВЕРХЗВУКОВАЯ ТРУБА ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к промышленной теплотехнике, в частности к созданию холодильно-нагревательных аппаратов для разделения газового потока на холодную и горячую части.

Наиболее близкой установкой того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является труба Леонтьева, содержащая разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, сверхзвуковой диффузор, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло (см. Труды XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И.Леонтьева. Т.1. М.: Изд-во МЭИ. 2003. С.33-36) и принятая за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной трубы Леонтьева, принятой за прототип, относится то, что использование однородного газового потока в трубе Леонтьева для реализации способа температурной стратификации недостаточно эффективно по сравнению с использованием дисперсного потока в качестве рабочего тела и устройства для закрутки сверхзвукового дисперсного потока в сверхзвуковом канале.

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности способа температурной стратификации за счет инерциального выпадения частиц дисперсной фазы дисперсного потока на стенку внутреннего канала и, как следствие, дополнительного охлаждения стенки внутреннего канала.

Технический результат - повышение эффективности способа температурной стратификации.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что сверхзвуковая труба температурной стратификации содержит разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, сверхзвуковой диффузор, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло. Особенность заключается в том, что она содержит устройство для закрутки сверхзвукового дисперсного потока в сверхзвуковом канале. В качестве устройства для закрутки сверхзвукового дисперсного потока используют ленточный завихритель.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлена труба Леонтьева;

на фиг.2 представлена принципиальная конструкция предлагаемой сверхзвуковой трубы температурной стратификации.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Сверхзвуковая труба температурной стратификации содержит разделительную камеру 1, внешний дозвуковой канал 2, внутренний сверхзвуковой канал 3, выходной патрубок сверхзвукового канала 4, сверхзвуковой диффузор 5, выходной патрубок дозвукового канала 6, сверхзвуковое сопло 7, устройство 8 для закрутки сверхзвукового дисперсного потока в сверхзвуковом канале 3. В качестве устройство 8 для закрутки сверхзвукового дисперсного потока используют ленточный завихритель.

Работа предлагаемой сверхзвуковой трубы температурной стратификации осуществляется следующим образом.

В разделительную камеру 1 подается дисперсный поток (поток газа с конденсированными частицами), где он разделяется на два потока, которые направляются во внешний дозвуковой канал 2, внутренний сверхзвуковой канал 3, далее, проходя через канал, сверхзвуковой дисперсный поток направляется соответственно в выходной патрубок сверхзвукового канала 4, проходя через сверхзвуковой диффузор 5. В свою очередь, дозвуковой дисперсный поток, проходя через внешний дозвуковой канал 2, направляется к выходному патрубку дозвукового канала 6. Сверхзвуковой дисперсный поток, проходя через сверхзвуковое сопло 7, приобретает скорость, превышающую скорость звука, характеризуемую числом М>1. Далее сверхзвуковой дисперсный поток закручивается, проходя устройство 8 для закрутки сверхзвукового дисперсного потока, расположенное во внутреннем сверхзвуковом канале 3.

В закрученном дисперсном сверхзвуковом потоке твердые частицы под воздействием центробежных сил инерциально выпадают на стенку внутреннего сверхзвукового канала 3. Так как твердые частицы, двигаясь из ядра потока, имеют температуру меньше температуры газа вблизи стенки (в пограничном слое), следовательно, температура восстановления Т_r дисперсного потока (по сравнению с однородным газовым) будет снижаться. Таким образом, увеличивается тепловой поток между дозвуковым и сверхзвуковым дисперсными потоками. Как следствие, увеличивается эффективность способа температурной стратификации в устройстве.

Установка предназначена для реализации способа температурной стратификации в сверхзвуковом дисперсном потоке с наибольшей эффективностью. Сверхзвуковая труба температурной стратификации содержит разделительную камеру 1, внешний дозвуковой канал 2, внутренний сверхзвуковой канал 3, выходной патрубок 4 сверхзвукового канала, сверхзвуковой диффузор 5, выходной патрубок 6 дозвукового канала, сверхзвуковое сопло 7, устройство 8 для закрутки сверхзвукового дисперсного потока в сверхзвуковом канале. В качестве устройства 8 для закрутки сверхзвукового дисперсного потока используют ленточный завихритель. Использование изобретения позволит повысить эффективность способа температурной стратификации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сверхзвуковая труба температурной стратификации, содержащая разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, сверхзвуковой диффузор, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло, отличающаяся тем, что содержит устройство для закрутки сверхзвукового дисперсного потока, расположенное во внутреннем сверхзвуковом канале.2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что в качестве устройства для закрутки сверхзвукового дисперсного потока используют ленточный завихритель.