Вихревая труба

Вихревая труба

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

F 25 В 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет. ДЗ) УДК 621,574 (088 ° 8) Опубликовано 301 2В2. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 30.12,82

А.И. Азаров, Б.Н. Жуков, tO.M. Симоненко и A.Ë. Цыкало (72) Авторы изобретения

Одесский технологический институт холодильно. проыиаленности (71) Заявитель (54) ВИХРЕВАЯ ТРУБА

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к

-эпизодически действующим -охлаждаеww вихревым трубам, предназначенным для охлаждения теплонапряженных элементов радиоэлектронного оборудова ния.

Известны охлаждаемые вихревые трубы с горячим концом в виде набора параллельно установленных шайб, соединенных между собой с помощью магистрали с охлаждающей жидкостью

Г13 иГ21.

Недостатком этих вихревых труб является ограниченная область применения, обусловленная необходимостью использования контура с охлаждающей жидкостью, поэтому они не нашли рас пространения на транспорте, в частности на летательных объектах.

В других известных вихревых трубах этот недостаток устранен„ так как для охлаждения заключенного в охлаждающую .рубашку горячего конца наряду с жидкостью можно использовать окружающий воздух. Нереход от жидкостного охлаждения к газовому (воздушному ) значительно расширяет сферу применения вихревых труб и дает возможность использовать их в ступенчатых регенеративных установках (3) и L4 j.

Однако названные вихревые трубы, характеризующиеся весьма низкой металлоемкостью (а следовательно, и теплоемкостью ) горячего конца, выполненного из тонких шайб, не обеспечивают стабильный уровень холодопроизводительностр при кратковременных перегрузках.

Известна также вихревая труба с охлаждающей рубашкой на горячем конце, заполненной низкокипящим агентом, например фреоном, причем с целью повышения экономичности параллельно рубашке включен оребренный трубопровод, охлаждаемый наружным воздухом и образующий с рубашкой

3BMKH é циркуляционный контур (5 ).

Недостатком указанной вихревой трубы является сложность конструкции.

Наиболее близкой к предлагаемой является вихревая труба, содержащая

25 к,еру энергетического разделения с пористой стенкой (6 ).

Недостатком известной вихревой трубы является низкая эффективность при кратковременных перегрузках или кратковременных включениях.

985639

Цель изобретения — повышение холодопроизводительности при кратковременных перегрузках.

Поставленная цель достигается тем, что поры стенки заполнены теплоаккумулирующим веществом с

5 температурой плавления выше окружающей среды, но ниже температуры периферийной части вихря в период перегрузок.

При этом труба может содержать гильзу, сопряженную с внутренней частью пористой стенки.

На фиг. 1 изображена вихревая труба без гильзы; на фиг. 2 — то же, с гильзой.

Вихревая труба содержит камеру 1 энергетического разделения с пористой стенкой 2, поры которой заполнены теплоаккумулирующим веществом с температурой плавления выше температуры окружающей среды, но ниже температуры периферийной части вихря в период перегрузок, например спла.вом Вуда. Труба также содержит гильзу 3, сопряженную с внутренней частью пористой стенки 2. 25

Вихревая труба включает также впускной патрубок 4 сжатого газа и выпускной патрубок 5 холодного потока, сопловый ввод 6, корпус 7 с ребрами 8. Для компенсации объемного 30 теплового расширения теплоаккумулирующего наполнителя имеется упругая вставка 9, например резиновая.

Устройство работает следующим образом. 35

Высокоскоростной поток расширяющегося газа например сжатого воздуха, через впускной патрубок 4 поступает в сопловый ввод 6. Приобретая вихревой характер движения, газ устремля- 4р ется в полость камеры 1 энергетического разделения. Тепло от нагревшихся периферийных слоев вихря передается через стенку 2 и ребра 8 окружающему воздуху. Охладившиеся при этом околоосевые слои вихря выводятся через выпускной патрубок 5 холодного потока к потребителю.

При возникновении кратковременных перегрузок, например при повышении давления газа на входе в вихревую трУбу, температура периферийного вихревого потока в полости камеры 1 превышает температуру плавления теплоаккумулирующего вещества в порах. В этом режиме работа вихревой трубы сопровождается комбинированным отводом тепла: через стенку 2 и ребра 8 к окружающему воздуху, на плавку теплоаккумулирующего вещества. 60

При этом температура периферийного вихревого потока в полости камеры

1 незначительно превышает темпера.туру плавления этого вещества, так как прямой контакт между потоком и 65 последним улучшэет условия теплообмена. Стабилизация температурного уровня периферии вихревого потока в процессе плавки теплоаккумулирующего вещества позволяет кратковременно получать величины холодопроизводительности, в несколько раз превышающие номинальные значения.

Переход теплоаккумулирующего вещества в твердое состояние достигается за счет отвода тепла через корпус

7, ребра 8 в окружающую среду при уменьшении нагрузки или выключении вихревой трубы.

Проведенные испытания показывают работоспособность предлагаемой вихревой трубы. В исследуемой вихревой трубе масса теплоаккумулирующего вещества (сплава Вуда ) 0,180 кг, диаметр вихревой камеры 10 мм, длина камеры энергетического разделения 82 мм, шаг наружного оребрения 4,5 мм, масса пористой стенки (пористая бронза)

0,04 кг. При этом вихревая труба работает со степенью расширения 2,0, эффект охлаждения составляет,14,8 К, а потребление сжатого воздуха и холодопроизводительность устройства соответственно равны 0,0044 кг/с и

65 Вт.

Увеличение степени расширения до 4,0 приводит к росту потребления сжатого воздуха до 0,0097 кг/с.

Эффект охлаждения уменьшается от

22,1 К в первые минуты после изменения режима до 18,8 К через 1/3 ч работы. Это соответствует изменению холодопроизводительности от 214 до

183 Вт, что позволяет в среднем получить троекратное повышение холодопроизводительности при неизменном количестве тепла, отводимого в окружающую среду через стенки.

Сравнительные испытания вихревых труб с теплоаккумулирующим веществом подтверждают воэможность кратковременных эксплуатаций без специальных средств обдува оребрения и даже при их полной теплоизоляции. В последнем случае время удовлетворительной работы устройства составляет 0,4

0,1 ч при степени расширения 1,8

8,0 соответственно.

Формула изобретения

1. Вихревая труба, содержащая камеру энергетического разделения с пористой стенкой, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения холодопроизводительности при кратковременных перегрузках, поры стенки заполнены теплоаккумулирующим веществом с температурой плавления выше температуры окружающей среды, но ниже температуры периферийной части вихря в период перегрузок.

9856 39

Фиг.2 (Pup f

Составитель f0. Килимник

Редактор М. Рачкулинец Техред М.Коштура Корректор О. Билак

Заказ 10150/62 Тираж 543

ВИШ(ЧИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Труба по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она дополнительно содержит гильзу, сопряженную с внутренней частью пористой стенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 435419, кл. F 25 В 9/02, 1972.

2 ° Азаров A.H. Разработка и исследование холодильников для транспорта. - Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. 1974, рис. 3-73.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 456118, кл. F 25 В 9/02, 1973.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 470684, кл. Г 25 В 9/02, 1973.

5. Авторское свидетельство СССР

Р 283246, кл. F 25 В 9/02, 1968.

6. Авторское свидетельство СССР, М 640093, кл. Г 25 В 9/02, 1975.