Устройство для охлаждения жидкости газом Советский патент 1982 года по МПК B23Q11/10 

Изобретение относится к холодйль ной технике, а именно к устройствам для охлаждения при обработке заготовок из полимерных материалов. Известно устройство для охлаждени жидкости газом, расширяемым в вихре вой трубе, содержащее связанные с вихревой трубой теплообменники первой и второй стадий охлаждения Q. Недостатком известного устройства является высокие эксплуатационные затраты, необходимые при охла дении .заготовок деталей при их обработке. Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат преимущественно при охлаждении заготовок деталей при их обработке. Указанная цель достигается тем, что теплообменник первой стадии охлаждения подключен к патрубку для вывода холодного потока из вихревой трубы, а теплообменник второй стади охлаждения размещен в ее осевой части и выполнен в виде змеевика. На чертеже схематично представлено предлагаемое устройство. Устройство содержит резервуар-накопитель 1 охлаждающей жидкости,связанный с ним насос 2, теплообменник 3 первой стадии охлаждения с впускным и выпускным 5 воздуховодами, жидкостный канал 6 и теплообменник 7 второй стадии охлаждения, размещенный в осевой части камеры 8 энергетического разделения.вихревой трубы, сопловой ввод 9 которой присоединен к источнику сжатого воздуха, например к заводской пневмосети (не показана) К выходной части 10 теплообменника 7 второй стадии охлаждения присоединен сливной патрубок 11, оборудованный регулирующим вентилем 12. Патрубок 11 размещен над обрабатываемой заготовкой 13 и сливным поддоном k. Впускной воздуховод Ц теплообменника 3 первой стадии охлаждения подклю3чем к патрубку 15 для вывода холодного потока из вихревой трубы, выполненному в виде щелевого диффузора. Устройство работает следующим об разом. Сжатый воздух из пневмосети чере сопловой ввод 9 устремляется с высо кой скоростью в камеру 8 SHeprefMческого разделения. Возникающий при этом высокоскоростной вихрь претерпевает энергетическое разделение, при котором возлеосевые слои вихря, омывающие теплообменник 7 второй стадии охлаждения, понижают свою те пературу, а периферийные слои вихря выводимые в атмосферу из хвостовой части камеры 8, нагреваются. Холодный воздушный поток, формируемый из возлеосевых слоев вихревого потока, по диффузорному патрубку 15 и впускному воздуховоду k поступает в теплообменник 3 первой стадии охлаждения,охлаждает прокачиваемую через него насосом 2 из резервуара накопителя 1 охлаждающую жидкость, например гидролизный спирт, и выбрасывается в атмосферу через выпускной воздуховод 5Предварительно охлажденная в теплообменнике 3 первой стадии охла дения жидкость по каналу 6 попадет в теплообменник 7 второй стадии ох-, лаждения, который выполнен в виде змеевика. Здесь высокая скорость, турбулентность и низкая температура (от -90 до -100 С выхревого потока в возлеосевой зоне способствуют интенсивному охлаждению жидкости в теплообменнике 7 второй Стадии охлаждения, даже если теплообменная поверхность невелика. Высокая компактность теплообменника 7 второй стадии охлаждения не только упрощает его изготовление и эксплуатацию, но и уменьшает вели чину вредного теплопритока из окружающей среды к жидкости. В практически реализуемой устано ке, в которой вихревая труба питается от заводской пневмосети сжатым воздухом при давлении около 0,6 МПа температура жидкости после теплообменника 3 первой стадии охлаждения может составлять от -25 до , а после теплообменника 7 второй стади охлаждения - от -50 до -70 С. При использовании осушителей сжатого воздуха перед вихревой тру54бой достижимые уровни температур снижаются соответственно до и . После теплообменника 7 второй стадии охлаждения жидкосГь через сливной патрубок 11 выливается на обрабатываемую заготовку 13 (ИЛИ иной охлаждаемый объекту, охлаждает ее и из сливного поддона }Ц вновь попадает в теплоизолированный резервуарнакопитель 1. Количество подаваемой на заготовку 13 охлаждающей жидкости, например гидролизного спирта, обычно регулируется с помощью вентиля 12. Тогда при неизменном давлении сжатого воздуха перед сопловым вводом Э вместе с уменьшением расхода жидкости снижается ее температура. Кроме того, температура охлаждающей жидкости определяется как давлением сжатого воздуха перед сопловым вводом 9, так и соотношением долей холодного и горячего потоков, выводимых из камеры 8 энергетического разделения. В термодинамическом аспекте энергетическое преимущество предлагаемого устройства обусловлено тем, что в нем для получения охлаждающей жидкости при используется на второй стадии охлаждения воздушный поток при относительно близкой температуре (-100°С) . Уменьшение необратимости процесса охлаждения жидкости в сравнении с повышенной необратимостью, присущей известному устройству, снижает эксплуатационные затраты на 20-251. Кроме того, устройство обладает дополнительными преимуществами: безопасность и простота обслуживания; компактность низкотемпературной зоны; готовность к работе через несколько минут после пуска насоса и вихревой трубы; нечувствительность к длительным перер 1вам в эксплуатации; независимость от состояния внешних криогенных установок. Формула изобретения 1. Устройство для охлаждения жидкости .газом, расширяемым в вихревой трубе, содержащее связанные с вихревой трубой теплообменники первой и второй стадий ох.г1аждения, о т i и чающееся тем, что, с целью

снижения эксплуатационных затрат преимущественно при охлаждений аагртовок деталей при их обработке, теплообменник первой стадии охлаждения подключен к патрубку для вывода холодного потока из вихревой трубы, а теплообменниквторой стадии охлаждения размещен в ее осевой части.

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что теплообменник второйстадии охлаждения выполнен в виде змеевика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К 56135, кл. F 25 В 21/02, 1975.

/3

ООРО9 О ХХХХУХУУУХУХ 1}

3 --Gk