Расширительное устройство для получения холода Советский патент 1988 года по МПК F25B9/02 

(Л

ю

00

О) 00

ел

со

N

Изобретение относится к холодильной технике и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1086319.

Цель изобретения - повьшение холо- допроизводительности.

На фиг.I изображено схематично расширительное устройство; на фиг . 2 -- диафрагма, фронтальный вид; на фиг.3- то же, поперечное сечение.

Устройство содержит камеру 1, вы- полненную в форме эллипсоида с выпускными окнами 2 расширенного газа,

ется им с КПД, близким к единице, переходит в теплоту, нагревая при этом его до температуры, значительно более высокой, чем температура газа в камере 1 и температура внешней среды.

Расширенный газ отводится из камеры 1 через окна 2 расширенного газа. 10 При этом с этим газом выносится

часть акустической энергии, генерируемой газоструйно-механоакустическим преобразователем 3, которая вместе с потоком расширенного газа попаустановленный в фокусе эллипсоида га- 15 дает в коллекторе 5 на диафрагму 6.

зоструйно-механоакустический преобра- Действие диафрагмы основано на яв

Изобретение позволяет повысить холодопроизводительность. Для этого камера 1 снабжена коллектором 5, ох- ватьшающим вьшускные окна 2. Коллектор 5 имеет перфорированную жесткую диафрагму 6 на входе и фильтр 7 на выходе. Поток расширенного газа после диафрагмы 6 по коллектору 5 поступает в фильтр 7, заполненный насадкой 8, очищается от вымораживаемых частиц. В насадке 8, кроме того, гасятся высокочастотные гармоники колебаний, которые не отражаются диафрагмой 6. 3 ил.

зователь 3, который подключен к трубопроводу 4 сжатого газа, и коллектор 5, установленный соосно трубопроводу 4 сжатого газа на корпусе камеры и охватывающий выпускные окна 2. С одного торца коллектора 5 установлена перфорированная диафрагма 6, а с другого торца - фильтр 7, заГголньм:- ный насадкой 8. В другом фокусе эллипсоида установлен акустико-тепло- вой преобразователь 9, который через теплопроводный элемент 10 и теплообменник 11 имеет тепловой контакт с внешней средой.

Устройство работает следующим образом.

При расширении сжатого газа в га- зоструйно-механоакустическом преобразователе 3 часть энергии газов ого потока преобразуется в энергию акустических колебаний, которая распространяется от газоструйно-механоакус- тического преобразователя в виде волн, имеющих следующий, спектр: первая гармоника, несущая около 80% энергии акустических колебаний, имеет длину волны, приблизительно равную четырем описанным диаметрам сопла de механракустического преобразователя; вторая гармоника, несущая около 15-18% энергии акустических колебаний, имеет длину волны, равную приблизительно двум описанным диаметрам сопла dc,, следующие кратные гармоники, несущие не более 3-5% энергии акустических колебаний, имеют длины волн, получающиеся кратным делением длины волны первой гармоники на номер соответствующей гармоники.

Часть энергии акустических колебаний отражается от стенок камеры 1 и фокусируется на поверхности акустико- теплового. преобразователя 9, поглоща0

5

0

5

0

5

0

5

лении дифракции волн на препятствии и явлении отражения волн от твердой поверхности. При этом решается задача отражения гармоник, несущих основную долю энергии (95-98%) от общей генерируемой газоструйно-механоакус- тическим преобразователем 3 энергии, т.е. первой и второй гармоник.

При падении акустических волн на поверхность диафрагмы 6 происходит практически полное отражение волн первой и второй гармоник, так как, с одной стороны, диафрагма выполнена жесткой и поэтому она имеет частоты мод собственных колебаний значительно большие, чем частоты первой и второй гармоник, и поэтому моды собственных колебаний диафрагмы не возбуждаются волнами первой и второй гармоник, а с другой стороны, площадь наибольшего отверстия перфорации f диафрагмы меньше или равна площади сопла преобразователя 3, т.е. размер отверстия перфорации не превьш1ает половины длины волны второй гармоники и четверти длины волны первой гармоники, а расстояние между отверстиями перфорации 2 не меньше диаметра сопла преобразователя 3, т.е.. размер наибольшего отверстия перфорации не превышает, а расстояь:ие между отверстиями перфорации не меньше половины, длины волны второй гармоники и четверти длины волны первой гармоники, т.е. вследствие действия явления дифракции волн на препятствии волны указанных гармоник не проходят за диафрагму 6, а отражаются от нее.

При этом расширенный газ проходит через диафрагму 6, а акустические колебания отражаются от последней и возвращаются в камеру 1, где отражаются от стенок, и часть их фокусиру31

ется на акустико-тепловом преобразователе 9, поглощается им с КПД, близ КИМ к единице, переходит в тепло, нагревает преобразователь 9 до темпе ратуры, значительно более высокой, чем температура газа в камере 1 и температура внешней среды. Это тепло по теплопроводному элементу 10 и теп лообменнику 11 передается во внешнюю среду, обусловливая тем самым понижение температуры расширенного газа в камере 1.

Поток расширенного газа после диа фрагмы 6 по коллектору 5 поступает в фильтр 7, заполненный насадкой 8,

Фиг. 2

3685904

очищается от вымораживаемьтх частиц, а в насадке 8, кроме того, гасятся высокочастотные гармоники колебаний,

- g которые не отражаются диафрагмой 6, и поступает потребителю.

10

15

Формула изобретения

Расширительное устройство для по-- лучения холода по авт.св. № 1086319, отличающееся тем, что, с целью увеличения холодопроизводитель- ности, камера снабжена коллектором, охватывающим выпускные окна и имеющим перфорированную жесткую диафрагму на входе и фильтр на выходе.

У/////.

W////

//////.

7///V/

У////У.

7

W//A

фиг.З