Вихревая труба
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1п1 578532
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.03.76 (21) 2332018/23-06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.10.77. Бюллетень № 40 (45) Дата опубликования описания 27.10.77 (51) М. Кл. F 25В 9/02
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.565.3 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. А. Казанцев, Ю. С. Рудаков, Е. Г. Утишев, Ю. М. Шустров и В, Ф. Штофов
Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА и =- Fcos (Fe,)
Л иГ F = cos (F e,) р
mV =Рсоз (Fe,)+N
Изобретение относится к холодильной технике, более конкретно к конструкциям вихревых труб (холодильников) и может быть использовано в различных областях техники, например в авиационном машиностроении, где находит применение вихревой эффект температурного разделения.
Известны вихревые трубы, содержащие завихритель с тангенциальным спиральным сопловым вводом и с поверхностью завихрения, сопряженной с камерой энергетического разделения (11.
Однако такие вихревые трубы имеют недостатки, обусловленные тем, что в пределах тракта не выполняется условие непрерывного изменения кривизны рабочих поверхностей (должно соблюдаться равенство кривизны сопрягаемых поверхностей вдоль линий соприкосновения), а это приводит к разрыву скоростей и к повышению гидравлических потерь в тракте.
Цель изобретения — уменьшение гидравлических потерь в тракте вихревой трубы.
Это достигается тем, что спираль соплового ввода выполнена в виде логарифмической кривой, а сопряжение поверхности завихрения с поверхностью камеры энергетического разделения — по кривой второго порядка гладкости.
Выполнение сопряжений поверхностей по второму порядку гладкости обеспечивает непрерывное изменение кривизны, а следовательно, исключает разрывы скоростей и обес5 печивает непрерывность (устойчивость) течения. Это легко доказать, пользуясь системой уравнений движения материальной точки А по кривой на поверхности в проекциях на оси подвижного репера (А, е;), где е; — орты ре1О пера.
F равнодействующая внешних сил, N — реакция поверхности, m — масса материальной
sin точки, — — геодезическая кривизна траR ектории, R — радиус кривизны траектории, л а=езп, и — нормаль поверхности.
Из системы уравнений следует, что непрерывность движения потока (а следовательно, 30 уменьшение гидравлических потерь) может
25 быть реализовано только при непрерйвном изменении кривизны.
На фиг. 1 схематично изображена предЛа-. гаемая вихревая труба; на фиг. 2 показан завихритель вихревой трубы, поперечный ра3рез.
Вихревая труба содержит завихритель 1 с тангенциальным спиральным сопловым вводом 2, камеру энергетического разделения 3, диффузор 4 и диафрагму 5 для вывода холодного потока. Спираль соплового ввода 2 выполнена с направляющей в виде логарифмической спирали, поверхность 6 завихрителя 1— в виде поверхности вращения соосной с камерой энергетического разделения 3. Поверхность соплового ввода 2 сопряжена с поверхностью 6 завихрителя 1 по второму порядку гладкости. В частном случае, когда поверхность завихрителя 1 представляет собою поверхность прямого кругового цилиндра, поверхность соплового ввода можно выполнить в виде цилиндрической поверхности с направляющей логарифмической спиралью = p, exp q egg p, где р — текущий радиус-вектор; ср — угол закрутки спирали или угол поворота потока; ро — радиус-вектор при cp=0; p — угол между касательной и радиусом-вектором.
Линией соприкосновения поверхности 6 и поверхности соплового ввода 2 будет образующая этих цилиндров, у которых 1/Re=1/R2 — — О, а нормальные сечения этих поверхностей, перпендикулярные к образующим, будут представлять собою обвод кривых второго порядка гладкости, так как Рсп — Лзав (Йсл вязав соответственно радиусы кривизны логарифмической спирали и направляющей завихрителя в точке А). Окружность с центром 0 и касательная прямая t> показана для иллюстрации построения логарифмической спирали. 0>— полярный полюс логарифмической спирали.
Поверхность 6 завихрителя сопряжена по второму порядку гладкости поверхностью вращения 7 (может быть поверхность с меридианом, например в виде лемнискаты, параболы третьего порядка) с поверхностью камеры энергетического разделения 3, которая в свою очередь сопряжена с диффузором 4 поверхностью 8 также по второму порядку гладкости, Поверхность вращения 6 завихрителя может быть выполнена с меридианом в форме параболы второго или третьего порядка, что позволяет дополнительно снизить гидравлическое сопротивление тракта вихревой трубы.
Изобретение позволяет улучшить рабочие характеристики вихревых труб (уменьшить гидравлическое сопротивление, стабилизировать движение потока, повысить термодинамическую эффективность холодильников и коэффициент эжекции эжекторов, уменьшить габаритные размеры), что расширяет область их применения.
Формула изобретения
Вихревая труба, содержащая завихритель с тангенциальным спиральным сопловым вводом и поверхностью завихрения, сопряженной с камерой энергетического разделения, отлич а ющ а яся тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь, спираль соплового ввода выполнена в виде логарифмической кривой, а сопряжение поверхности завихрения с камерой энергетического разделения — по кривой второго порядка гладкости.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР №486190, кл. Г 25В 9/02, 1972.
578582
Р .г Р
Рог., Составитель А. Казанцев
Техред Н. Рыбкина
Редактор Н. богатова
Корректоры: Л. Денискина и Л. Котова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 3350/2 Изд. № 859 Тираж 725 Г!одписное
НПО Государственного комптста Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5