Вихревая труба Советский патент 1981 года по МПК F25B9/02 

1

Изобретение относится, к технике низких температур, а более конкретно к конструкции вихревых труб для разделения воздуха на азот и кислород.

Известна вихревая труба, содержащая сопловой ввод, камеру энергетического разделения, диафрагму и охлаждаемую рубашку 1 .

Недостатком такой вихревой трубы является невозможность ее испЪльзования для разделения воздуха на компоненты.

Известна также вихревая труба, содержащая сопловой ввод, камеру энергетического разделения, диафрагму с выходным каналом и кольцевую полость для отвода пограничного слоя, расположенную в зоне диафрагмы и соединенную с осевой зоной камеры перфорированным патрубком 2 .

Однако эта вихревая труба способна разделять воздух на фракции, обогащенные азотом и кислородом, но ее эффективность при этом недостаточ на.

Цель изобретения - повьаиение термодинамической эффективности при работе вихревой трубы в режиме разделения воздуха на азот и кислород.

Указанная цель достигается тем, что труба снабжена теплообменником, установленным в выходном канале диафрагмы, охлаждаемая полость которого подключена с одной стороны к кольцевой полости, а с другой - к перфорированному патрубку. Теплообменник также может быть образован двумя пластинами, свернутыми по спи0рали.

На фиг. 1 изображена вихревая труба, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Вихревая труба содержит сопловой ввод 1, камеру 2 энергетического

5 разделения, диафрагму 3 с выходным каналом 4 и кольцевую полость 5 для отвода ,пограничного слоя. Полость 5 расположена в зоне диафрагмы 3

0 и соединена с осевой зоной камеры 2 перфорированным патрубком 6.

Вихревая труба также снабжена теплообменником 7, установленным в выходном канале 4 диафрагмы 3.. Ох5лажденная полость 8 теплообменника 7 подключена с одной стороны к кольцевой полости 5, а с другой - к перфорированному патрубку 6. Охлаждаемая полость 8 теплообменника 7 образована двумя пластинами 9,

0

свернутыми по спирали. Камора 2 энергетического разделения закрыта крышкой 10.

Труба работает следующим образом.

Сжатый и охлаждаемый до двухфазного состояния воздух через сопловой ввод 1 подается в камеру 2 энергетического разделения. Здесь образуется закрученный газожидкостный поток, газовая фаза которого обогащается азотом, а жидкая - кислородом. Жидкость выводится из вихревой трубы через зазор между торцовоК поверхностью камеры 2 и крышкой 10. Часть жидкости поступает в кольцевую полость 5 и отт.уда через полость 8 и теплообменник 7 и перфорацию патрубка 6 выводится в осевую зону камеры 2 энергетического разделения. Газ из камеры 2 энергетического разделения 2 через отверстие в диафрагме 3 и выходной канал 4 диафрагмы 3 выводится к потребителю, при этом он смывает наружные поверхности пластин 9 и переохлаждает протекающую в полости 8 жидкость.

Основным положительным эффектом, достигаемымизобретением, является повышение термодинамической эффективности при работе вихревой трубы в режиме разделения воздуха на азот и кислород. Повышение эффективности выражается, в частности в повышении степени извлечения азота (кислорода) что приводит к экономичности процесса разделения. В известной вихревой трубе относительный выход азота

составляет ,5. При этом затраты энергии составляют 0,0978 кВт.ч/кг.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить относительный расход азота до ,8, при этом затраты , энергии составляют 0,0612 кВт-ч/кг.

Формула изобретения

1.Вихревая труба, содержащая

Q сопловой ввод, камеру энергетического разделения, диафрагму с выходным каналом и кольцевую полость для отвода пограничного слоя, расположенную в зоне диафрагмы и соединенную с осевой зоной камеры перфорир ван5 ным патрубком, отличающаяс я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности при работе вихревой трубы в режиме разделения воздуха на азот и кислород,

0 труба снабжена теплообменником,

установленным в выходном канале диафрагмы, охлаждаемая полость которого подключена с одной стороны к кольцевой полости, а с другой - к

5 перфорированному патрубку.

2.Труба по п. 1, отличающаяся тем, что охлаждаемая полость теплообменника образована двумя пластинами, свернутыми по

спирали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 485286, кл. F 25 В 9/02, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 485288, кл. F 25 В 9/02, 1974.

.V, - Й. ,

л--.

-