Вихревая труба Советский патент 1984 года по МПК F25B9/02 

:о х

1C

9

1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА, содержащая ох лаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и коль.- ;;;::: цевых шайб, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, в шайбах выполнены отверстия, соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы, подключенные к этим отверстиям и выведенные на внутреннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий.

-г

Фмг.1

1099193

и увеличивающийся в сторону от соплового ввода. Цель изобретения - дальнейшее повышение термодинамической эффективности вихревой трубы путем интенсификации теплоотдачи на диафрагмах в зоне, примыкающей к перфорации. Цель достигается тем, что в вихревой трубе, содержащей охлаждаемую камеру энергетического разделения с сопловым вводом, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм и кольцевых шайб,в шайбах выполнены отверстия, соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры, и тангенциальные каналы, подключенные к этим отверстиям и выведенные на внутреннюю поверхность шайб, а перфорация в диафрагмах размещена соосно с отверстиями шайб, имеющими диаметр, меньший внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в нем отверстий. При этом перфорации в диафрагмах имеют диаметрэ составляющий 0,50,7 диаметра отверстий шайб и увеличивающийся в сторону от соплового ввода. На фиг.1 изображена вихревая труба в разрезе, общий вид; на фиг.2 вариант выполнения шайб и диафрагм, на фиг.З - другой вариант выполнения шайб и диафрагм. Вихревая труба содержит охлаждаемую камеру 1 энергетического разделения с сопловым вводом 2, выполненную в виде пакета чередующихся диафрагм 3 и кольцевых шайб 4. В шайбах 4 выполнены отверстия 5, соосно расположенные на одинаковом расстоянии от оси камеры 1, и тангенциальные каналы 6, подключенные к этим отверстиям 5 и выведенные на внутреннюю поверхность шайб 4, а перфорация 7 в диафрагмах размещена соосно с отверстиями 5 шайб 4, имеющими диаметр, внутреннего диаметра последних, а ширина тангенциальных каналов 6 31 в наиболее удаленной от соплового ввода шайбе равна диаметру выполненных в ней отверстий 5. Перфорации 7 в диафрагмах 3 имеют диаметр, составляющий 0,5-0,7 диаметра отверстий 5 шайб 4 и увеличивающийся в сторону от соплового ввода 2. Вывод охлажденного потока производится через патрубок 8. Вихревая труба работает следующим образом. Подаваемый в сопловой ввод сжатый газ приобретает вихревой характер движения и в виде горячего периферийного вихря двигается от соп лового ввода 2 вдоль внутренней полос ти камеры 1 энергетического разделения. Периферийные слои вихревого потока омывают внутреннюю поверхност диафрагм 3, отдают им свое тепло и по тангенциальным каналам 6 в шайбах 4 поступают в периферийные вихре вые камеры, образованные отверстиями 5 в шайбах 4 и отверстиями перфорации 7 в диафрагмах 3. Здесь, под действием скоростного напора периферийных слоев газа образуется вторичный вихрь, имеющий частоту вращения большую, чем вихрь в полости горячего конца из-за того, что диаметр отверстия 5 в шайбах А меньше их внутреннего диаметра (по закону сохранения количества движения). В результате вторичного вихревого эффекта происходит повьшение температуры периферийных слоев газа, что,при возросшей частоте их вращения, улучшает отвод от них тепла к диафрагмам в зоне, примыкающей к отверстиям перфорации 7.Охладившиеся осевые слои газа под действием градиента .давлений движутся через отверстия в диафрагмах 3 в направлении от сопло- 93-4 вого ввода 1. По мере продвижения к газу подмешиваются новые порции из отверстий 5. Увеличение диаметра перфораций 7 в диафрагмах 3 соответствует увеличению объемного расхода газа, который, достигнув наиболее удаленной от соплового ввода 2 шайбы через каналы в ней поступает в полость камеры энергетического разделения. Здесь охлажденный в дополнительных вихревых камерах газ формирует осевой вихрь, который движется навстречу горячему периферийному вихрю, в результате вихревого процесса энергоразделения понижает свою температуру и через патрубок холодного потока 8 выводится из вихревой трубы. Данное изобретение позволяет интенсифицировать процесс теплоотдачи от периферии вихряк диафрагмам путем организации дополнительных вихревых камер и вторичного энергоразделения в них периферийных слоев газа; сформировать осевой вихрь, движущийся навстречу периферийному вихрю в камере энергетического разделения, из охлажденного в дополнительных вихревых камерах газа; в результате более .полно использовать энергию давления и вращения горячего периферийного вихря, и повысить термодинамическую эффективность вихревого процесса энергооазделения. Равноудаленность отверстий сохраняет осевую симметрию вихревой трубы и равномерное распределение теплового потока по поверхности диафрагм. Откидаемый экономический эффект от внедрения восьми вихревых труб составляет 10488 руб.

Фиг. 2

Фиг. 5