Устройство для получения тепла и холода Советский патент 1992 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для получения тепла и холода, например, в медицине.

Известно устройство для получения тепла и холода, содержащее сопло, соосно которому расположена приемная трубка, открытая со стороны сопла и заглушенная с противоположной стороны.

Недостатком данного устройства является его низкая термодинамическая эффективность, обусловленная тем , что большая часть выделяющегося в трубке тепла поступает обратно в расширенный поток газа, что приводит к слабому нагреву заглушенного конца трубки.

Известно также устройство для получения тепла и холода, содержащее сопло, соосно которому расположена приемная трубка, открытая со стороны сопла.

Недостатком известного устройства также является его низкая термодинамическая эффективность, обусловленная недостаточно большой амплитудой колебаний газа и, как следствие этого, малой величиной отводимого тепла.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности.

Для этого устройство для получения тепла и холода, содержащее сопло, соосно которому расположена приемная трубка, открытая со стороны сопла, дополнительно содержит закрепленный посредством кольцевой заглушки к приемной трубке открытый полый корпус с размещенным в нем соосно соплу патрубком входа, на наружной

VI

ю ел

g

о

поверхности которого коаксиально корпусу установлен по крайней мере один стакан, направленный открытым торцом в сторону приемной трубки и снабжённый на внутренней поверхности радиальными ребрами, контактирующими с наружной поверхностью патрубка входа, который подключен к соплу, причем стакан выполнен в виде резонатора, настроенного на подавление соответствующей гармоники пульсаций, кроме того, в открытом.торце стакана установлена трубная решетка, при этом между трубной решеткой и основанием стакана размещена трубчатка.

На фиг.1 представлена схема устройст- ва для получения тепла и холода; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит сопло 1, соосно которому расположена приемная трубка 2, соединенная с корпусом 3 посредством кольцевой заглушки 4. Патрубок 5 входа соединен с соплом 1 и расположен в корпусе 3 соосно соплу 1 и приемной трубке 2. На наружной поверхности патрубка 5 входа установлен стакан 6 коаксиально корпусу 3 с образованием кольцевой полости 7, в которой установлены радиально направленные ребра 8.

Отношение диаметра корпуса 3 к диаметру сопла 1 должно быть определено за- висимостью

где DK - диаметр корпуса 3;

DC - диаметр сопла 1;

PC -давление на входе в сопло 1;

Рк - давление расширенного газа в корпусе 3.

Глубина стакана 6 может быть опреде- лена по формуле

Ц

2л+1

где U - длина 1-го стакана;

с - скорость звука в газе;

TK- частота К-ой гармоники пульсаций;

п 0, 1, 3 ... - целое положительное число.

В кольцевой полости 7 в ее открытом торце установлена трубная решетка (не показана), причем между этой решеткой и основанием стакана в кольцевой полости 7 может быть размещена трубчатка.

Устройство работает следующим образом.

Из источника сжатого газа по патрубку 5 входа газ поступает в сопло 1. Струя газа

5 0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

из сопла 1 натекает на устье приемной трубки 2, заполняя ее, что вызывает появление ударных волн в последней. Ударная волна распространяется по приемной трубке 2 в направлении закрытого ее торца, отражается от него и совершает обратное движение и, покидая присопловую зону, большая часть этого потока попадает в кольцевую полость 7 стакана 6, а меньшая часть этого потока, минуя кольцевую полость 7, проходит по неперекрытому сечению корпуса 3. При движении ударной волны происходит сильный нагрев газа, находящегося в приемной трубке 2, причем нагрев тем интенсивней, чем ближе до закрытого торца приемной трубки 2. Ударная волна, покидая эту трубку, отражается от ее открытого конца волной разрежения. На этом фаза затекания газа в приемную трубку 2 сменяется фазой истечения из нее, когда потоки газа из сопла 1 и приемной трубки 2 одновременно истекают из устройства. Затем цикл повторяется.

Кольцевые полости 7 по своей сути представляет собой четвертьволновые резонаторы, построенные на гармонике колебаний газа в приемной трубке 2. Благодаря этому кольцевые полости 7 и приемная трубка 2 образуют систему сильно связанных в акустическом отношении резонаторов, Наличие резонирующих полостей позволяет увеличить амплитуду колебаний газа в приемной трубке 2 и те самым увеличить с одной стороны тепловыделения в ней и температуру разогрева, а с другой стороны - увеличить охлаждение расширенного газа, что повышает термодинамическую эффективность устройства.

Другая функция полостей 7 состоит в том, что они поглощают часть энергии пульсаций в расширенном потоке и тем самым уменьшается акустическое извлечение на выходе устройства.

Радиальные ребра 8 позволяют устранить в кольцевых полостях 7 кольцевые моды колебаний. Использование трубной решетки на входе в стакан 6 и трубчатки увеличивает поглощение энергии в полостях 7 и делают их работу более эффективной в плане поглощения излучаемой акустической энергии.

Форму л а изо бретен и я

1. Устройство для получения тепла и холода, содержащее сопло, соосно которому расположена приемная трубка, открытая со стороны сопла, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, оно дополнительно содержит закрепленный посредством кольцевой заглушки к приемной трубке открытый полый корпусе размещенным в нем соосно соплу патрубком входа, на наружной поверхности которого коаксиально корпусу установлены по крайней мере один стакан, направленный открытым торцом в сторону приемной трубки и снабженный на внутренней поверхности радиальными ребрами, контактирующими с наружной поверхностью патрубка входа, который подключен к

0

соплу, причем стакан выполнен в виде резонатора, настроенного на подавление соответствующей гармоники пульсаций.

2.Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в открытом торце стакана установлена трубная решетка.

3,Устройство по пп.1 и 2, отличающее с я тем, что между трубной решеткой и основанием стакана размещена трубчатка.

Изобретение относится к холодильной технике и м.б. использовано для получения холода и тепла высокотемпературного уровня, например, в медицине. Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности. Устройство снабжено корпусом 3, закрепленным посредством кольцевой заглушки 4 на приемной трубке 2. Сопло 1 соединено с патрубком 5 входа, на наружной поверхности которого размещен по крайней мере один стакан 6 с образованием кольцевой полости 7, причем стакан 6 открытым торцом направлен в сторону приемной трубки 2. В кольцевой полости 7 установлены радиальные ребра 8. Отношение диаметра корпуса 3 к диаметру сопла 1 определяется соотношением DK/DC 3 Ро/Рк, где DK - диаметр корпуса 3; Dc - диаметр сопла 1; Рс - давление на входе в сопло 1; РК- давление расширенного газа в корпусе 3. Кроме того, стакан 6 выполнен в виде резонатора, настроенного на подавление соответствующей гармоники пульсаций. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. e Ё