Вихревая труба Советский патент 1977 года по МПК F25B9/02 

1

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в качесве вихревого генератора холода в портативных транспортных холодильииках, охла дителях питьевой воды и воздухоохладителях - кондиционерах небольшой производите льн ости.

По основному авт.св. №456118 известна вихревая труба с сопловым вводом и с параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом горячем конце, между которыми помешены кольцевые шайбы с внутренним диаметром, большим диаметра отверстий диафрагм, образующих внутреннее оребрение горячего конца.

Однако известные трубы не могут получать холод низких температур.

Для повышения экономичности в предлагаемой вихревой трубе выпускной патрубок холодного потока введен внутрь холодильной головки, которая размешена внутри охлаждаемого объекта и имеет оребрение в виде пакета параллельно расположенных и установленных с зазором схгносительно патрука дисков с кольцевыми прокладками между ними и с перфорацией на участках между патрубком и прокладками, образующей лабиринтный канал, сообщенный на выходе с полостью охлаждающей рубашки оребренного горячего конца.

Сопловому вводу основной вихревой камеры по холодному потоку может быть предвключена дополнительная вихревая камера, зеркально размещенная относительно основной и имеющая на горячем конце оребреиие, одинаковое с оребрениек5 горячего конца последней, причем охлаждающие рубашки на горячих концах обеих камер сообщены.

Кроме того, наружное оребрение горячих концов обеих камер может иметь перфорацию, смещенную в смежных диафрагмах в диаметрально противоположные стороны.

На чертеже изображена вихревая труба с основной и дополнительной вихревыми камрами.

Холодильная головка 1 размешена в охлаждаемом объекте 2, например в камере портативного транспортного холодильника, устанавливаемого в кабине тепловоза. Холодильная головка 1 снабжена оребрением в виде пакета параллельно расположенных дисков 3, чередующихся с кольцевыми про ладками 4. Наружные участки 5 дисков 3 образуют оребрение, размещенное в охлаж- даемом объекте 2, Участки 6 диске 3 между кольцевыми прокладками 4 и выпус ным патрубком 7 холодного потока образую внутреннее оребрение, омываемое холодным потоком и имеющее перфорацию 8. Основ- ная вихревая камера Q с сопловым вводом 10 помещена в корпус J-1, снабженный впускным патрубком 12. Выпускной патрубок 7 холодного потока введен с зазором внутрь холодильной .головки 1 сквозь соосные центральные отверстия 13 в дисках 3 и покрыт полимерной пленкой например фторопластом, прапят вующей выпадению инея на поверхности. Лабиринтный канал, образованный перфорацией 8 и зазорами 14 между дисками 3, сообщается через канал 15 с полостью охлаждающей рубашки 16. Холодильная головка 1 сообщена с этой полостью обводным каналом 17, в котором установлен автоматический клапан 18. Заключенный в охлаждающую рубащку 16 горячий конец имеет обычную трубчатую форму, либо для повыщьния энергетической эффективности при низких располагаемых давлениях источника питания выполнен в виде пакета диафрагм 19 с размещенными между ними щайбами 20. Диаф рагмы 19, образующие оребрение горячего конца основной вихревой камеры, имеют соосные центральные отверстия 21 и перфорацию 24а также стянутыщпильками 23. Перфорация 22 смежных диафрагм 19 смещена в диаметрально противоположные стороны. Патрубок 12 присоединен к пневмосистеме транспортного объекта, либо (при рас полагаемом давлении в системе вьше 0,5 МПа) к предвключенной по холодному пото ку дополнительной вихревой камере 24, впускной патрубок 25 которой присоединен к источнику сжатого воздуха, выпускной патрубок холодного потока 26-к патру ку 12, а горячий конец выполнен в виде пакета диафрагм 27 и шайб 28, идентичных диафрагмам 19 и шайбам 20. Перфора ция 29 смежных диафрагм 27 смешена в Диаметрально противоположные стороны. Охлаждающие рубашки на горячих концах основной 9 и дополнительной 24 вихревых камер сообщены между собой каналом 30. От источника питания сжатый воздух че рез патрубок 25 подается при высоком дав лении в дополнительную вихревую камеру . 24, из которой при промежуточном давлении и пониженной температуре выходит в патрубок 26. Нагретые периферийные слои вихревого потока при этом отдают тепло потоку, омывающему наружные участки диафрагм 27. Предварительно охлажденный воздух из патрубка 26 подводится к патрубку 12 и через сопловой ввод 10 устремляется в основную вихревую камеру 9, откуда холодный поток по патрубку 7 входит в холодильную головку 1, а нагретый поток в обратном направлении с холодным движется в полость горячего конца, образованную совокупностью отверстий 21, и отдает тепло диафрагмам 19. Холодный поток из холодильной головки 1 выходит по зазорам 14 и перфорации 8 и омывает участки 6 дисков 3. Наружные участки 5 дисков 3 при этом отводят тепло от охлаждаемого объекта 2. Из холодильной головки 1 воздух по каналу 15 попадает в полость охлаждающей рубашки 16, омывает наружные участки диафрагм 19 и 27 и, отведя тепло от горячего потока вихревой трубы, выбрасывается в атмосферу.. При работе на влажном воздухе иней, вносимый холодным потоком в холодильную головку 1, накапливается в ней. Во времени пауз в подаче сжатого воздуха к вихревой трубе таяние инея приводит к замедлению роста температуры в охлаждаемом объекте 2. При длительной работе без пауз сопротивление лабиринтного канала, образованного перфорацией 8 и зазорами 14 между дисками 3, возрастает по мере накапливания в нем инея. В определенный момент оно становится таким, что автоматический клапан 18 открывается и сбрасывает холодный поток, минуя внутреннее оребрение, образованное участками 6 дисков 3. Это приводит к быстрому таянию инея на участках 6 дисков 3 и закрытию клапана 18. В описанной трубе теплопередача от охлаждаемого объекта 2 к холодному потоку осуществлена при минимальном 1 ермическом сопротивлении холодильной головки 1, имеющей развитое оребрение, не усложняющее ее конструкцию. Размеиюние головки соосно охлаждающей рубашке 16 сократило длину канала 15, уменьшило внешние теплопритоки к нему, повысило компактность трубы. Перечисленные преимущества в совокун- ти с охлаждением горячего конца вихревой трубы уходяшим из холодильной головки потоком обусловили высокую термодинамическую эф4)ективяость установки.