Вихревой холодильник Советский патент 1986 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к вихревым охладителям, реализующим эффект Ранка, и предназначенным для охлаждения и термо- статирования замкнутых объемов.

Цель изобретения - увеличение перепада температур и сокращение времени выхода на установивщийся режим, а также предварительное охлаждение сжатого газа.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый холодильник, режим максимальной производительности; на фиг. 2 - то же, режим максимальной температурной эффективности.

Холодильник содержит вихревую трубу 1 с сопловым вводом 2 сжатого газа, камерой 3 энергетического разделения, оребрен- ной посредством чередующихся ребер 4 и прокладок 5, диафрагмой 6 вывода холодного потока и патрубком 7 вывода горячего потока. Труба также содержит гладко- стенную втулку 8, установленную с возможностью осевого перемещения на всю глубину камеры 3 энергетического разделения посредством упругой пластины 9, прикрепленной винтом 10 к крестовине 11, запрессованной во втулке 8. Корпус трубы 1 имеет каналы 12 и 13 соответственно для входа и выхода среды для предварительного охлаждения сжатого газа, осуществляемого с помощью клапанов 14-16. Втулка 8 при полном вводе в камеру 3 образует рабочую полость 17 трубы, подключенную к сопловому вводу 2. Полость 18 между стенкой камеры 3 и втулкой 8 подключена посредством каналов 12 и 13 и клапанов 14 и 15 к сопловому вводу 2. Холодильник включает также теплообменник 19, а корпус трубы 1 имеет фланец 20 и впускной патрубок 21.

Вихревая труба работает следующим образом.

В режиме максимальной холодопроизво- дительности подачу воздуха осуществляют через клапан 16 при закрытых клапанах 14 и 15. Сжатый воздух с температурой окружающей среды через впускной патрубок 21 подается в сопловой ввод 2 и, приобретая вихревой характер движения, устремляется в оребренную камеру 3. В камере 3

периферийный поток, нагретый в результате энергообмена с центральными слоями газа, отдает тепло ребрам 4 и формирует высокотурбулентный осевой поток, который движется к сопловому вводу 2, обмениваясь энергией с периферийным вихрем. В результате этого энергообмена газ охлаждается и выводится из вихревой трубы в теплообменник 19. Воспринимая полезную тепловую нагрузку в теплообменнике 19, холодный по ток по каналу подается на оребрение вихревой трубы для охлаждения ребер 4.

В режиме максимальной температурной эффективности гладкостенная втулка 8 перемещается с помощью винта 10 в камеру 3,

г при этом упругая пластина 9 упирается краями в выступы на фланце 20 и прогибается, тем самым образуя щель для выпуска горячего потока. Сжатый воздух при открытых клапанах 14 и 15 и закрытом 16 поступает по каналу 12 в полость 18, образованную

0 с одной стороны гладкостенной втулкой 8, с другой - внутренним оребрением камеры 3 и, предварительно охладивщись в результате теплообмена с отработавщим холодным потоком, подается через канал 13 во впускной патрубок 21 к сопловому вводу 2. На

5 выходе из соплового ввода 2 газ приобретает вихревой характер движения. В результате этого вращательного движения образуется потенциальный вихрь, который движется в сторону крестовины 11. Нагретый в процессе энергообмена периферийный поток тормозится на крестовине 11 и наиболее нагретая часть отводится через щель под упругой пластиной 9 в окружающую среду. Из оставщейся части периферийного вихря формируется высокотурбулентный осевой поток, двигающийся в сторону соплового ввода 2. По всей длине гладкостенной втулки 8 происходит энергообмен между периферийным и осевым вихрями, в результате которого осевой поток раскручивается и, охлаждаясь, выводится через осевое отверстие

0 диафрагмы 6. Охлажденный поток подается в теплообменник 19, воспринимая полезную нагрузку, и отводится для осуществления охлаждения подаваемого в вихревую трубу сжатого газа.

0

Фиг.1

/

Ф1А1.2