Устройство газодинамической температурной стратификации Российский патент 2025 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к промышленной теплотехникеможет быть использовано на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях для разделения газового потока на холодную и горячую части в процессе осушки, на магистральном газопроводе в процессе редуцирования газа для борьбы с гидратообразованием.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является труба температурной стратификации, 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. Разделяющая каналы стенка выполнена из теплопроводного материала, через которую происходит теплопередача от дозвукового потока к сверхзвуковому.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известной трубы, принятой за прототип, относится то, что передача тепла от дозвукового к сверхзвуковому потоку осуществляется недостаточно эффективно.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства газодинамической температурной стратификации с рациональным использованием энергетических ресурсов.

Сущность изобретения заключается в повышении эффективности устройства газодинамической температурной стратификации, интенсификации передачи тепла от дозвукового к сверхзвуковому потоку за счет использования кольцевого профильного сверхзвукового сопла,внутреннего цилиндрического дозвукового канала с отводом во внешний кольцевой дозвуковой канал и разделения входного потока на три потока.

Технический результат - повышение эффективности температурной стратификации.

Согласно изобретению, заявленный технический результат, достигается тем, что, устройство газодинамической температурной стратификации содержит разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло.

Особенность заключается в том, чтов устройстве входной поток газа разделяется на три потока,используется кольцевое профильное сверхзвуковое сопло, имеется внутренний цилиндрический дозвуковой канал с отводом во внешний кольцевой дозвуковой канал.

Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации, где представлена принципиальная конструкция предлагаемогоустройства газодинамической температурной стратификации.

Устройство газодинамической температурной стратификации содержит разделительную камеру 1, внутренний цилиндрический дозвуковой канал 2, кольцевое профильное сверхзвуковое сопло 3, сверхзвуковой кольцевой канал 4, внешний кольцевойдозвуковойканал 5, отвод 6 из внутреннего цилиндрического дозвукового канала 2 во внешний дозвуковой кольцевой канал 5, вход 7 в кольцевое профильное сверхзвуковое сопло 3, выходной патрубок 8 дозвукового канала 5, выходной патрубок 9 сверхзвукового кольцевого канала 4.

Устройствогазодинамической температурной стратификации работает следующим образом.

В разделительную камеру 1 подается поток газа, где он разделяется на три потока, которые направляются во внутренний цилиндрический дозвуковой канал 2, внешний дозвуковой кольцевой канал 5 и через вход 7 в кольцевое профильное сверхзвуковое сопло 3 в сверхзвуковой кольцевой канал 4. Проходя через внутренний кольцевой сверхзвуковой канал 4, поток газа направляется соответственно в выходной патрубок 9 сверхзвукового кольцевого канала 4. В свою очередь, проходя через внешний дозвуковой канал 5, поток газа направляется к выходному патрубку 8 дозвукового канала 5. Также проходя через внутренний цилиндрический дозвуковой канал 2, поток газа направляется через отвод 6 во внешний дозвуковой кольцевой канал 5. Поток газа, проходя через кольцевое профильное сверхзвуковое сопло 3, приобретает скорость, превышающую скорость звука, характеризуемую числом Маха М>1. В результате наличия трех потоков и увеличения теплопередающей поверхности за счет внутреннего цилиндрического дозвукового канала 2 увеличивается площадь взаимодействия, теплопередающая поверхность становится больше. Это способствует более эффективному переносу тепла от дозвукового потока к сверхзвуковому через теплопроводную стенку. Увеличение площади контакта позволяет большему количеству тепла переходить от одного потока к другому. Это связано с тем, что тепловой поток пропорционален площади теплопередающей поверхности, согласно закону теплопередачи. Кроме того, за счет увеличения площади взаимодействия, температурный градиент вдоль теплопроводной стенки может снизиться, что приводит к более равномерному распределению температуры в стенке и потоках. Также за счет применения кольцевого профильного сверхзвукового сопла 3, который имеет осесимметричную конструкцию, где поток газа проходит через кольцевое сечение, беспечивается равномерное распределение потока газа по окружности, что приводит к улучшенной стабильности потока, более эффективной теплопередаче и снижению аэродинамического сопротивления.

Таким образом, увеличивается эффективность способа температурной стратификации в устройстве.

Изобретение относится к промышленной теплотехнике может быть использовано на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях для разделения газового потока на холодную и горячую части в процессе осушки, на магистральном газопроводе в процессе редуцирования газа для борьбы с гидратообразованием. Устройство газодинамической температурной стратификации содержит разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло. Сверхзвуковое сопло выполнено в виде кольцевого профильного сопла и дополнительно снабжено внутренним цилиндрическим дозвуковым каналом с отводом во внешний кольцевой дозвуковой канал. Технический результат заключается в повышении эффективности температурной стратификации за счет равномерного распределения температуры в стенке и потоках. 1 ил.

Устройство газодинамической температурной стратификации, содержащее разделительную камеру, внешний дозвуковой канал, внутренний сверхзвуковой канал, выходной патрубок сверхзвукового канала, выходной патрубок дозвукового канала, сверхзвуковое сопло, отличающееся тем, что сверхзвуковое сопло выполнено в виде кольцевого профильного сопла и дополнительно снабжено внутренним цилиндрическим дозвуковым каналом с отводом во внешний кольцевой дозвуковой канал.