Холодильная установка Советский патент 1985 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к вихревым охладителям, основанным на использовании эффекта Ранка и предназначенным для охлаждения изделий в камере холода либо для кондиционирования воздуха. Известны вихревые холодильные установки с использованием энергии горячего потока вихревой трубы с эжектором, питаемым этим потоком и способствующим интенсификации теплоотвода от стенок вихревой трубы путем прососа наружного воздуха 1. Недостатком этих установок является низкая эффективность, обусловленная тем, что при снижении доли холодного потока температура стенок вихревой трубы уменьшается, и количество дополнительного тепла, передаваемого через ее стенку, становится незначительным. Наиболее близкой к изобретению является холодильная установка, содержащая холодильную камеру и соединенные с ней теплообменник и вихревую трубу с сопловым вводом, диффузором, диафрагмой и эжектором на ее горячем потоке. Работа этой установки основана на повыщении перепада давления на вихревой трубе путем снижения давления в холодильной камере, а следовательно, и на холодном потоке вихревой трубы 2. Недостатком известной установки является ограниченная область ее использования, так как она работоспособна при охлаждении только замкнутых объектов (камер холода), к которым из-за значительной разности давлений между их полостью и окружающей средой предъявляются особые требования: камеры должны иметь специальную форму, достаточную толщину стенок и крыщки, а соединение между ними должно обеспечивать нужную плотность. Кроме того, установка эжектора за холодильной камерой приводит к снижению доли холодного потока, что вызывает уменьще- ние скорости охлаждающего потока и темпа охлаждения объекта. Восстановление давления потока путем снижения его скорости в диффузоре и последующее увеличение этой скорости в эжекторе сопровождаются значительными необратимыми потерями и снижают термодинамическую эффективность установки в целом. Использование линейного эжектора также усложняет конструкцию и увеличивает габариты установки. Цель изобретения - расширение области применения установки и повышение доли холодного потока. Цель достигается тем, что в холодиль. ной установке, содержащей камеру холода, соединенные с ней теплообменник и вихревую трубу, имеющую сопловый ввод, .диафрагму с патрубком отвода холодного потока, диффузор вывода горячего потока и эжектор, к патрубку отвода холодного потока подключено тангенциальное сопло, соединенное через теплообменник с диффузором вывода горячего потока и образующее с указанным патрубком эжектор вихревого типа, причем сопловой ввод трубы и тангенциальное сопло эжектора выполнены одинаковыми, размещены в общем корпусе по разные стороны диафрагмы и ориентированы в одну сторону. На фиг. 1 схематично показана предлагаемая холодильная установка ; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1;,на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Холодильная установка содержит камеру 1 холода, составной корпус 2, вихревую трубу 3 с патрубком 4 подвода сжатого газа, сопловым вводом 5 и диффузором 6 вывода горячего потока. На холодном потоке вихревой трубы 3 расположена диафрагма 7 с патрубком 8 вывода холодного потока, который с активным тангенциальным соплом 9, подключенным к патрубку 10, и диффузор 11 на смешанном потоке образуют вихревой -эжектор. Между диффузором 6 вихревой трубы 3 и патрубком 10 вихревого эжектора включен теплообменник 12. В качестве охлаждающей среды во втором канале теплообменника 12 используется поток из камеры 1 холода либо окружающий воздух, нагнетаемый вентилятором 13 ( в случае охлаждения разомкнутого объема или негерметичной камеры 1 холода). Сопло 9 и сопловой ввод 5 выполнены одинаковыми, расположены в корпусе 2 по разные стороны диафрагмы 7 и ориентированы в одну сторону. Установка работает следующим образом. Сжатый газ через патрубок 4 поступает в расположенный в корпусе 2 сопловой ввод 5 вихревой трубы 3. Расщиряясь и приобретая вихревой характер движения, газ разделяется на горячий поток, формирующийся по периферии вихревой трубы 3, и холодный поток - в ее осевой зоне. Кинетическая энергия горячего потока преобразуется в потенциальную энергию давления в щелевом диффузоре 6, а вращающийся холодный поток, истекая через диафрагму 7, по патрубку 8 направляется в осевую область вихревого эжектора, являясь его пассивным потоком. Дополнительная подкрутка холодного потока в осевой зоне вихревого эжектора осуществляется расширяющимся в активном тангенциальном сопле 9 горячим потоком, подводимым к патрубку 10 после предварительного охлаждения в теплообменнике 12 обратным потоком из камеры 1 либо окружающим воздухом, нагнетаемым вентилятором 13. Для дополнительного снижения давления осевого потока в вихревом эжекторе, а следовательно , для повышения разности давления на вихревой труЬе 3 служит щелевой диффузор 11.

Предлагаемая холодильная установка позволяет обеспечить охлаждение всего потока газа, обладает расширенной областью использования, так как давление в камере холода близко к окружающему, при этом снижаются требования к ее прочности и герметичности.

Кроме того, при использовании для обдува теплообменника окружающего воздуха

возможно использование предлагаемой установки для целей кондиционирования. Вследствие размещения эжектора соосно и в непосредственном контакте с вихревой трубой снижается необратимость при снижении давления холодного потока, так как последний, сохраняя интенсивное вращение, вводится непосредственно в осевую зону эжектора. Простота установки, обусловленная унификацией сопла эжектора и соплового ввода трубы, и размещение их в одном корпусе позволяют легко реализовать установку в промышленных условиях.

ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая камеру холода, соединенные с ней теплообменник и вихревую трубу, имею|ЛЛЛХллХХХХ Суу xx;xxxx wwTOC щую сопловой ввод, диафрагму с патрубком отвода холодного потока, диффузор вывода горячего .потока и эжектор, отличающаяся тем, что, с целью расширения области ее применения и повышения доли холодного потока, к патрубку отвода холодного потока подключено тангенциальное сопло, соединенное через теплообменник с диффузором вывода горячего потока и образующие с упомянутым патрубком эжектор вихревого типа, причем сопловой ввод трубы и тангенциальное сопло эжектора выполнены одинаковыми, размещены в общем корпусе по разные стороны диафрагмы и ориентированы в одну сторону. Г / оо Ю О ел СО ь о б Фиг./

2

Фмг.г

%г.5