Вихревая труба Советский патент 1981 года по МПК F25B9/02 

54J ВИХРЕВАЯ ТРУБА

1

Изобретение относится к устройствам, называемым вихревыми трубами, которые предназначены для одновременного получения в одном устройстве холодного и горячего потоков газа. Энергоразделение в .в}1хревой трубе осуществляется путем использования вихревого эффекта Ранка-Хилша. Такая труба может быть использована для получения холода в йаЛогабаритных установках с ограниченным весом, а также в агрегатах, условия эксплуатации которых не допускают применения вихревых труб с подвижными узлами и электрическим или механическим приводом. Возникновение и интенсив ность эффекта вихревого энергоразделения во многом определяются аэродинамической структурой закручещнрго потока в вихревой трубе, конструкций завихрителя, а также особенностями узлов отвода горячего и холодного гаэа. Если вихревая труба подключается к источнику сжатого газа постоянного давления , то регулирование ее работы .осуществляется применением регулирующего органа на выходе горячего потока из трубы.

Известны вихревые трубы, в которых в качестве такого органа использована

поворотная заслонка. Регулирующие органы таких труб представляют собой подвижные механические узлы, требующие приводных механизмов, непосредственно состыкованных с корпусами вихревых труб

Однако это усложняет конструкцию и эксплуатацию труб, ограничивает область их применения.

10

Наиболее близкой к предлагаемой v является вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с улиточным сопловым вводом сжатого газа и диафрагмой вывода холодного

15 потока} 2.

Недостатком конструкции является невозможность регулировать работу этой вихревой трубы если она подключена к источнику сжатого газа пос20тоянного давления.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования рабочих параметров вихревой . ,

25

Данная цель достигается тем, что улиточный сопловый ввод заключен с зазором в кожух, образующий с ним кольцевую полость,снабженную индивидуальным патрубком подвода сжатого

30 газа, а стенка улиточного соплового

ввода выполнена из пористого материала.

На фиг, 1 схематически показана предложенная вихревая труба, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - график зависимости статического давления на оси трубы от вдува 5 воздуха через пористую стенку, на фиг. 4 - график зависимости приосевого обратного тока от вдува воздуха через пористую стенку.

Труба содержит камеру энергети- О ческого разделения 1 с улиточным соп-. ловым вводом (.улиткой7 2 и диафрагмой 3 вывода холодного потока. Улиточный сопловой ввод 2 помещен с кольцевым зазором в кожух 4 , имеющий индиви- 15 дуальный патрубок 5, а стенка б улиточного соплового ввода 2 выполнена из пористого материала, проницаемого для газа. Между вводом 2 и кожухом 4 образована кольцевая полость 7. 20 Труба работает следующим образом. Сжатый газ от источника Г не показан) постоянного давления двумя потоками подается на улиточный сопловой ввод 2 и через патрубок 5 в кольце- , вую полость 7. Первый поток газа интенсивно закручивается внутри соплового ввода 2 и поступает в камеру 1 Особенностью работы этой конструкции является то, что второй поток газа из кольцевой полости 7 через по- 30 ристую стенку 6 вдувается внутрь улиточного соплового ввода2, где .воздействует на закрутку первого потока газа. Закрученный газовый поток из объема улиточного соплового ввода 35 2 поступает в камеру 1, где происходит процесс энергоразделения. Холод-, ный газ из приосевой области закрученного потока выходит через диафрагму 3, а горячий газ выводится из про- 40 тивоположного диафрагме 3 конца камеры 1. Изменяя соотношение расходов газа, подаваемого на улиточный сопловой ввод 2 и в кольцевую полость 7, можно в широких пределах изменять 4S такие важные параметры закрученного потока, влияницие на процесс энергоразделения в вихревой трубе, как ширину приосевого обратного тока и разрез сение на оси трубы. Тем самым измет. KQ няется расход и температура хблодного газа, отводимого из трубы через диафрагму 3, следовательно,имеется новый положительный эффект - регулирование холодопроизводительности даже если вихревая трубаработает от ис- точжика газа постоянного давления.

Обоснованием возможности получения нового положительного эффекта могут служить результаты npdBeденной экспериментальной работы. 40 Изучено влияние вдува воздуха через Проницаемую пористую стенку улиточного ввода на процесс формирования закрученного потока воздуха в улитке.Радиальный вдув через прони- 65

цаемую стенку приводит в опытах к изменению всех без исключения параметров закрученного потока в улитке, а также к существенной перестройке полей скоростей и давлений. В частност изменяются такие важные характеристи ки потока, определяющие процесс энергоразделения в вихревой трубе, как разрежение на оси трубы,ширина зоны разрежения и ширина приосевого обратного тока. На фиг. 3 и 4 пойазй- ны полученные экспериментальные зависимости статического давления Р, н оси трубы и относительной ширины Е з гЕ j г осевого обратного тока от относительного расхода Cj,-Qg/Q радиально вдуваемого через стенку воздуха. На фиг. 3 и 4 обозначено:

I- ширина обратного тока,

г - внутренний радиус камеры энергетического разделения трубы,

II- расход вдуваемого через стенку

улиточного ввода воздуха, Q - расход воздуха, подаваемого в

улиточный ввод на закрутку На фиг. 3 кривая О соответствует QQ const, кривая Г- QQ+Q const.

Из графика на фиг. 3 видно, что давление на оси трубы изменяется под действием вдува от - 100 до 300 кг/м, а из графика на фиг. 4, что относительная ширина осевого обратного тока изменялась в пределах 0,5 - 0,17 при тех же условиях вдува воздуха. Давление на оси потока и ширина осевого обратного тока являются важными параметрами, определяющими вихревой эффект энергоразделения.

Таким образом, использование вдува через проницаемую (пористую стенку улиточного соплового ввода обеспечивает широкий диапазон регулирования работы вихревой трубы.

Формула изобретения

Вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с улиточным сопловым вводом сжатого газа и диафрагмой вывода холодного потока отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования рабочих параметров трубы, улиточный сопловый ввод заключен с зазором в кожух, образующий с ним кольцевую полость, снабженную индивидуальным патрубком подвода сжатого газа, а стенка улиточного соплового ввода выполнена из пористого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

фиг. 7

4 А