Вихревая труба

Вихревая труба

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ВИХРЕВАЯ ТРУБА по авт JNb 456118, отличающаяся тем, что, с це : ;$SS:ssS$ KyS8 S S $ys$S s J Tj $S$S$$ :$$$$$$$ $: Bt: : :S$$; i g СП со о повышения холодопроизводительности, кольцевые шайбы выполнены со сквозными каналами . 2.Труба по п. 1, отличающаяся тек, что, каналы выполнены в виде углублений, расположенных по касательным к внутреннему диаметру шайб. 3.Труба по п. 1, отличающаяся тем, что шайбы выполнены из эластичного материала .

СО103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕа1УБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (И) 456118(1-75)

21) 3301843/23-06

22) 15.06.81 (46) 15.04.83. Бюл. № 14 (72) А. И. Азаров и 10. М. Симоненко (7!) Одесский технологический институт холодильной промышленности (53) 621.565.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР фй 456118, кл. F 25 В 9/02, 1973. (54) (57) 1, ВИХРЕВАЯ ТРУБА по авт. св. № 456118, отличающаяся тем, что, с целью

„„SU„„1011960 А повышения холодопроизводительности, кольцевые шайбы выполнены со сквозными каналами.

2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, каналы выполнены в виде углублений, расположенных по касательным к внутреннему диаметру шайб.

3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что шайбы выполнены из эластичного материала.

1011

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к вихревым охладителям, основанным на использовании эффекта Ранка и предназначенным для кондиционирования кабин транспортных объектов, электромостовых кранов в горячих цехах и т. п.

По основному авт. св. № 456118 известна вихревая труба с сопловым вводом и с параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом горячем конце, в которой между диафрагмами помещены кольцевые шайбы с внутренним диаметром, большим диаметра отверстия диафрагм, образующих внутреннее оребрение горячего конца (1).

Важной эксплуатационной особенностью таких вихревых труб является возможность их эффективной работы не только при водяном охлаждении горячего конца, но и при воздушном. Например, при работе на неосушенном воздухе вихревые трубы этого типа обеспечивают на внедренных в промышленность объектах достижение коэффициента энергетической эффективности 34% при водяном охлаждении и 30% — при воздушном (в случае принудительной циркуляции тепловоспринимающей среды с помощью насоса, вентилятора) .

Еще более существенное их достинство— возможность работы при отсутствии принудительного протока тепловоспринимающей среды, т. е. например, непосредственно в атмосфере. Такая возможность особенно привлекательна для компактных и долговременно эксплуатируемых без обслуживания устройств, так как позволяет создавать системы и средства, в полной мере использующие главные достоинства вихревой трубы — ее простоту, компактность и обусловленную отсутствием подвижных частей долговечность. Например, в транспортных и крановых кондиционерах-воздухоохладителях, в технологических устройствах с вихревыми трубами, эксплуатируемыми в условиях повышенных температур и вибраций и т. п. Перспективным представляется использование именно оребренных вихревых труб, позволяющих совместить в себе простоту и «статичность» адиабатных вихревых труб и экономичность неадиабатных.

К сожалению, последнее достоинство (экономичность) в названных жестких условиях реализуется лишь частично. Так, в реальных конструкциях, уже воплощенных в опытно-промышленных образцах, при свободноконвективном охлаждении диафрагм горячего конца, коэффициент энергетической эффективности не превышает

27 Д (при неосушенном сжатом воздухе), т. е. экономичность по крайней мере на 1)10 хуже, чем экономичность вихревых труб .с принудительным охлаждением.

Причина этого заключается в том, что для эффективного. отвода тепла от периферии вихревого потока к диафрагмам ши960 2 рину каналов между ними (определяемую толщиной шайб-дистанцеров) приходится делать небольшой 0,5 — 3 мм в зависимости от масштаба вихревой трубы. Такая ширина приемлема при теплосъеме от периферии вихревого потока к диафрагмам, но мала для развития интенсивных свободноконвективных токов при отводе тепла от наружных участков диафрагм к окружающему воздуху. Расширение же каналов (т. е.

10 увеличение шага оребрения, снижения располагаемой поверхности) нецелесообразно, поскольку приводит к разрушительному воздействию на вихревой поток, т. е. к ухудшению процесса энергоразделения в вихревой трубе.

Е1ель изобретения — повышение холодопроизводительности.

Поставленная цель достигается тем, что в вихревой трубе кольцевые шайбы выполнены со сквозными каналами. При этом эти каналы могут быть выполнены в виде углублений, расположенных по касательным к внутреннему диаметру шайб, а шайбы могут быть выполнены из эластичного материала.

Каналы могут быть выполнены и радиаль25 ными, а также в виде сквозных в осевом направлении прорезей.

На фиг. 1 представлена предлагаемая вихревая труба, продольный разрез; на фиг. 2 — ее поперечный разрез в случае радиальных каналов; на фиг. 3 — поперечный разрез Б — Б на фиг. 1 в случае каналов, расположенных по касательным к внутреннему диаметру шайб.

Вихревая труба содержит сопловой ввод

1 и параллельно установленные кольцевые диафрагмы 2 на охлаждаемом горячем конце. Между диафрагмами 2 помещены кольцевые шайбы 3 с внутренним диаметром, большим диаметра отверстия диафрагм, образующих внутреннее оребрение горячего конца. Кольцевые шайбы 3 выполнены со сквозными каналами 4. Каналы могут быть выполнены в виде углублений, расположенных по касательным к внутреннему диаметру шайб 3. Шайбы 3 могут быть выполнены из эластичного материала. Устройство также содержит вихревую камеру 5 с выпуском

45 6 холодного потока. Отверстия диафрагм 2 образуют полость 7 горячего конца, замыкаемого днищем 8. Между диафрагмами образованы зазоры 9. Диафрагмы снабжены стяжками 10.

Вихревая труба работает следующим об, разом.

Высокоскоростной поток расширяющегося газа через сопловой ввод 1 устремляется в вихревую камеру 5, где приобретает вихревой характер движения. Охладившиеся при этом околоосевые слои вихря выводятся через выпуск 6 к охлаждаемому объекту, а нагревшиеся периферийные слои устремляются навстречу холодным в полость 7 и, омывая диафрагмы 2, отдают

101 тепло окружающей среде, циркулирующей в периферийных зазорах 9, образованных кольцевыми шайбами 3.

Через каналы 4 в кольцевых шайбах 3 выпускается небольшая доля потока (10—

15% общего расхода) из полости 7 горячего конца. Регулирование количества выпускаемого потока производится посредством стяжек 10, изменяющих силу сжатия кольцевых шайб 3 и сечения каналов 4, Так как давление в полости 7 (при оптимальном отношении давлений в вихревой трубе) составляет примерно 1,4 — 1,6 ата, выходящий через каналы 4 газ, эжектируя окружающий воздух, приводит к образованию организованного интенсивного течения воздуха в межреберных зазорах. 9. Особенно предпочтительной является конструкция, представленная на фиг. 3, поскольку тангенциальное расположение каналов позволяет использовать полное давление вращающегося потока в полости 7. Таким образом, за счет интенсификации движения потока, омывающего периферийные участки диафрагм, улучшается теплосъем от вихревого потока и, как следствие, повышается холодопроизводительность вихревой трубы.

Значения коэффициентов энергетической эффективности, равные 31% на неосушенном воздухе, получены при оптимальной относительной /оле холодного потока, равной около 85 — 90%. Выпуск примерно 15% пототока из полости горячего конца является вынужденной (с точки зрения получения максимальной эффективности) мерой. Ис1960 пользование в качестве мест выпуска определенным образом ориентированных каналов в кольцевых шайбах позволяет, не прибегая к использованию вентиляторов (насосов), реализовать интенсивное течение окружающей среды и дает возможность повысить экономичность вихревых охладителей. Помимо снижения эксплуатационных затрат, обусловленного отсутствием вентилятора, важным достоинством .предлагаемой вихревой трубы является упрощение конструкции, повышение долговечности.

Например, использование вихревой трубы с принудительным воздушным охлаждением. в некоторых случаях затруднено из-за отсутствия необходимого источника электри15 ческого тока (вагоны метро) или по технике безопасности (шахты) . Применение в первом случае вентиляторов потребовало бы дополнительной установки блока питания стоимостью 2000 р., т. е. по крайней мере, в 10 раз превышающего стоимость и габариты вихревой трубы. Использование же вихревых .труб с «электровентиляторным» охлаждением в шахтах также сопровождается необходимостью принятия дополнительных мер по обеспечению безопасности, а применение пневмовентиляторов снижает долговечность установки в целом.

Использование предла гаемой вихревой трубы позволяет при отсутствии дополнительных устройств и энергозатрат реализо3р вать приемлемый уровень энергетической эффективности.

1011960

Составитель Ю. Килимник

Редактор Н. Горват Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 2735 45 Тираж 528 Подннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП с Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4