Устройство для спрямления профиля скорости потока жидкости
Патент 2079843
Авторы
Классы МПК
Устройство для спрямления профиля скорости потока жидкости
Реферат
Использование: в измерительной технике, например в качестве входной камеры теплообменника для раздачи греющего теплоносителя по трубам. Сущность изобретения: трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на выходе и входе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров 1, 2 и 3 выбраны из соотношения 6<1<1+i< ... <16 , где 1 - угол раскрытия внешнего диффузора, 1+i - угол раскрытия i - того внутреннего диффузора. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для профилирования поля скоростей потока жидкости, и может быть использовано в качестве входной камеры теплообменника для раздачи греющего теплоносителя по трубам.
Известно устройство для спрямления профиля скоростей потока жидкости, содержащее набор диффузоров, установленных с радиальным зазором между ними [1] Недостатком известного устройства является то, что в режиме нагрузок появляется неравномерность поля скоростей потока жидкости по сечению трубопровода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для спрямления профиля скоростей потока жидкости, содержащее набор диффузоров, установленных в трубопроводе один в другом соосно с радиальным зазором и жестко закрепленных между собой [2] Недостаток указанного устройства заключается в том, что с ростом площади поперечного сечения средняя скорость потока при увеличении угла расширения диффузора падает и, начиная с некоторого угла расширения диффузора заданной длины, дальнейшее увеличение угла значительно повышает коэффициент сопротивления, вызывает отрыв пограничного слоя от стенки диффузора и связанное с этим сильное вихреобразование и создает неравномерность расхода в выходном сечении. Техническим результатом изобретения является уменьшение неравномерности расхода в выходном сечении. Указанный технический результат достигается тем, что трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на входе и на выходе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров выбраны из соотношения 6<1<1+i< ... <16 где 1 угол раскрытия внешнего диффузора, 1+i угол раскрытия i-го внутреннего диффузора, что является сущностью изобретения. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 вид А на фиг. 1. Устройство содержит трубопровод 1, выполненный в качестве внешнего диффузора, набор диффузоров 2 и 3, установленных в трубопроводе 1, один в другом соосно с радиальным зазором относительно друг друга, причем последние укреплены между собой проставками входного 4 и выходного 5 сечений. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим возможность применения в качестве входной камеры теплообменного аппарата, где необходимо перейти от входного трубопровода меньшего сечения к большему и обеспечить раздачу рабочей среды с минимальными потерями полного давления и равномерного распределения расхода рабочей среду по трубкам теплообменного пучка (на чертеже не показано). Рабочая среда через входной участок малого сечения трубопровода 1, выполненного в качестве внешнего диффузора, который одновременно является наружной стенкой входной камеры, поступает во внутреннюю полость внешнего диффузора 1 и распределяется в нем. Для равномерного распределения потока рабочей среды по большему сечению внешнего диффузора 1 внутри его установлено дополнительное сопротивление в виде набора диффузоров 2 и 3. Упорядочивание потока рабочей среды достигается тем, что Fв1х=Fв2х=Fв3х где Fв1х, Fв2х, Fв3х площади проходных сечений внешнего 1, среднего 2 и внутреннего 3 диффузоров. За счет стабилизации движущегося потока в выходных сечениях устройства, где тоже выполнено условие: Fв1ых=Fв2ых=Fв3ых, где Fв1ых, Fв2ых, Fв3ых площади проходных сечений внешнего 1, среднего 2 и внутреннего 3 диффузоров, тем самым достигается равномерное поле скоростей потока на выходе из устройства, что также снижает его сопротивление. Уменьшение сопротивления потока, его стабилизация зависит от угла расширения диффузора, связано с тем, что при углах расширения более 12o происходит значительное повышение сопротивления диффузора заданной длины и оно становится во много раз больше, чем для прямой трубы той же длины. Это происходит за счет увеличения турбулентности перемешивания потока, отрыва пограничного слоя от стенки диффузоров и связанного с этим сильного вихреобразования и, как следствие, возникает неравномерность профиля полей скоростей, а при углах, меньших 6o, существенно увеличиваются габариты по длине устройства, что экономически нецелесообразно. Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерную раздачу рабочей среды на выходе устройства.Формула изобретения
Устройство для спрямления профиля скорости потока жидкости, содержащее трубопровод и набор диффузоров, установленных в трубопроводе один в другом соосно с радиальным зазором и жестко закрепленных между собой, отличающееся тем, что трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на входе и на выходе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров выбраны из соотношения 6<1< 1+i< ... <16, где 1 угол раскрытия внешнего диффузора; 1+i угол раскрытия i-того внутреннего диффузора.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2