RU2028559C1

RU2028559C1 - Vortex air cooler

Info

Publication number: RU2028559C1
Authority: RU
Inventors: Лев Владимирович Гогиш; Леонид Моисеевич Кутиков; Анатолий Михайлович Теверовский
Original assignee: Лев Владимирович Гогиш; Леонид Моисеевич Кутиков; Анатолий Михайлович Теверовский
Priority date: 1991-12-06
Filing date: 1991-12-06
Publication date: 1995-02-09

Abstract

FIELD: cooling engineering. SUBSTANCE: vortex air cooler has heat exchanger 1 constructed as spiral pipes 3 positioned in a cylindric chamber and connected with nozzle intake 4 of vortex pipe 5. The vortex pipe has branch pipe 6 for discharging cooled air and cooling jacket 7 coupled with pipe line 9 for supplying coolant and with heat exchanger 1. Exhaust silencer 16 coupled with branch pipe 6 is mounted in the cylindric chamber. At the outlet, the temperature of cooled air is equal -18 - -20°C at 0.6 MPa pressure of compressed air at the cooler inlet. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам охлаждения воздуха. The invention relates to refrigeration, in particular to air cooling devices.

Известен охладитель воздуха, содержащий теплообменник, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере трубчатых спиралей, сообщающихся с сопловым вводом вихревой трубы, имеющей патрубок отвода холодного потока, и глушитель шума. Known air cooler containing a heat exchanger made in the form of tubular spirals located in a cylindrical chamber communicating with a nozzle inlet of a vortex tube having a cold flow outlet pipe and a noise muffler.

Сжатый воздух через патрубок поступает в противоточный спиральный теплообменник, после охлаждения в котором проходит в вихревую трубу. Вытекающий холодный поток по второй вихревой трубе поступает в межстенное пространство термостатической камеры, после охлаждения стенок которой проходит по второму контуру спирального теплообменника, охлаждая в нем сжатый воздух, а затем отсасывается эжектором через глушитель в атмосферу. Compressed air through a pipe enters a counter-flow spiral heat exchanger, after which it passes into a vortex tube. The flowing cold stream through the second vortex tube enters the interwall space of the thermostatic chamber, after cooling the walls of which passes along the second circuit of the spiral heat exchanger, cooling the compressed air in it, and then it is sucked out by the ejector through the muffler into the atmosphere.

Недостаток воздухоохладителя является то, что он не может обеспечить необходимого охлаждения. The disadvantage of an air cooler is that it cannot provide the necessary cooling.

Цель изобретения - повышение эффективности и экономичности процесса охлаждения. The purpose of the invention is improving the efficiency and economy of the cooling process.

Поставленная цель достигается тем, что вихревой охладитель воздуха, содержащий теплообменник, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере спиральных трубок, сообщающихся с сопловым вводом вихревой трубы, имеющей патрубок отвода холодного потока, и глушитель, вихревая труба снабжена рубашкой охлаждения, соединенной с магистралью подачи охладителя и теплообменником, глушитель шума расположен в цилиндрической камере и сообщается с патрубком отвода холодного потока вихревой трубы, при этом теплообменник размещен коаксиально снаружи глушителя шума. This goal is achieved in that the vortex air cooler containing a heat exchanger made in the form of spiral tubes located in a cylindrical chamber communicating with the nozzle inlet of the vortex tube having a cold flow outlet pipe, and a silencer, a vortex tube equipped with a cooling jacket connected to the cooler supply line and a heat exchanger, a noise muffler is located in a cylindrical chamber and communicates with a branch pipe of the cold flow of the vortex tube, while the heat exchanger is placed coaxial on the outside of muffler.

На чертеже представлен вихревой охладитель воздуха, общий вид. The drawing shows a vortex air cooler, General view.

Вихревой охладитель воздуха содержит теплообменник 1, выполненный в виде расположенных в цилиндрической камере 2 спиральных трубок 3, сообщающихся с сопловым вводом 4 вихревой трубы 5, имеющей патрубок 6 отвода холодного потока. Вихревая труба 5 снабжена рубашкой 7 охлаждения, соединенной с магистралью 8 подачи охладителя с вентилем 10. Теплообменник 1 соединен с магистралью 11 подачи охладителя, имеющей вентиль 12, и магистралью 13 вывода охладителя. Магистраль 9 отвода охладителя из рубашки 7 охлаждения соединена с магистралью 11 подачи охладителя в теплообменник трубопроводом 14 с вентилем 15. В цилиндрической камере 2 теплообменника 1 размещен глушитель 16 шума, сообщающийся с патрубком 6 отвода холодного потока вихревой трубы 5. Спиральные трубки 3 теплообменника расположены коаксиально снаружи глушителя 16 шума. The vortex air cooler contains a heat exchanger 1, made in the form of spiral tubes 3 located in the cylindrical chamber 2, communicating with the nozzle inlet 4 of the vortex tube 5 having a cold flow outlet pipe 6. The vortex tube 5 is provided with a cooling jacket 7 connected to a cooler supply line 8 with a valve 10. The heat exchanger 1 is connected to a cooler supply line 11 having a valve 12 and a cooler output line 13. The cooler exhaust pipe 9 from the cooling jacket 7 is connected to the cooler supply pipe 11 to the heat exchanger by a pipe 14 with a valve 15. A silencer 16 is placed in the cylindrical chamber 2 of the heat exchanger 1, which communicates with the pipe 6 of the cold flow outlet of the vortex tube 5. The spiral tubes 3 of the heat exchanger are located coaxially outside the muffler 16 noise.

Вихревая труба 5 имеет диафpагму 17 с диаметpом отверстия меньшим, чем внутренний диаметр трубы 5, установленную на входе в патрубок 6 отвода холодного потока. На противоположном диафрагме 17 конце вихревой трубы 5 расположен диффузор 18 с дроссельным вентилем 19, регулирующим количество сброса воздуха с повышенной температурой вместе с конденсатом, выделенным из воздуха. The vortex tube 5 has a diaphragm 17 with an opening diameter smaller than the inner diameter of the tube 5 installed at the inlet of the cold flow outlet pipe 6. At the opposite diaphragm 17, the end of the vortex tube 5 is a diffuser 18 with a throttle valve 19, regulating the amount of air discharge with elevated temperature along with condensate extracted from the air.

Вихревой охладитель воздуха работает следующим образом. Vortex air cooler operates as follows.

Сжатый воздух при давлении Р_о = 0,6 МПа от источника (компрессора или баллонной рамы) подводится к трубкам 3 теплообменника 1, имея температуру Т_о = 25^оС. Далее сжатый воздух, охлажденный в теплообменнике 1 до температуры 0-1^оС, вводится через сопловой ввод 4 в вихревую трубу 5, где приобретает вихревой характер движения, в результате которого происходит разделение его на холодный поток с температурой Т_х = -20^оС и горячий с температурой около Т_г = 15^оС. Периферийные, наиболее нагретые слои вихревого потока движутся через дроссельный вентиль 19 в атмосферу.Compressed air at a pressure P = _about 0.6 MPa from a source (compressor frame or balloon) 3 is supplied to the tubes of the heat exchanger 1, having a temperature _of T = 25 ° ^C. Next, compressed air cooled in the heat exchanger 1 to a temperature of 0-1 ^{° C} introduced through the nozzle 4 introduced into the vortex tube 5, wherein the vortex acquires character movement, in which it is separated at a cold stream temperature T _x = ^-20 ° C and hot temperature of about T _g = 15 ° ^C Peripheral most the heated layers of the vortex flow move through the throttle valve 19 in tmosferu.

Охлажденные приосевые слои выводятся через отверстие диафрагмы 17 и через глушитель 16 к потребителю. Одновременно с подачей сжатого воздуха к рубашке 7 охлаждения вихревой трубы 5 подводится охладитель. При использовании низкотемпературного охладителя (T

0^оС, например рассола) для исключения замерзания влаги, находящейся в воздухе, при его охлаждении в теплообменнике 1 используется последовательная схема охлаждения вихревой трубы 5 и теплообменника 1. При этом вентили 10 и 12 закрыты, вентиль 15 открыт. Охладитель обтекает трубки 3 теплообменника 1, охлаждает воздух, идущий по трубкам 3, и выходит через сливную магистраль 13. При использовании охладителя, температура которого выше 0^оС (T

0^оС), охлаждение вихревой трубы и теплообмен- ника осуществляется по параллельной схеме: вентиль 15 закрыт, открыты вентили 10 и 12. Подача охладителя происходит через магистрали 8 и 11, слив - через магистрали 9 и 13.The cooled axial layers are discharged through the opening of the diaphragm 17 and through the muffler 16 to the consumer. Simultaneously with the supply of compressed air to the jacket 7 for cooling the vortex tube 5, a cooler is supplied. When using a low temperature chiller (T

⁰ ° C, for example brine) to prevent freezing of moisture present in the air as it is cooled in heat exchanger 1 is used sequential cooling circuit 5 and the vortex tube heat exchanger 1. In this case, valves 10 and 12 closed and valve 15 opened. Cooler 3 flows around the tubes of the heat exchanger 1, cools the air coming through the tubes 3, and exits through the drain line 13. By using the coolant whose temperature is above 0 ^{° C} (T

0 ^о С), the vortex tube and the heat exchanger are cooled in a parallel way: valve 15 is closed, valves 10 and 12 are open. The cooler is supplied through lines 8 and 11, and drain through lines 9 and 13.

Размещение глушителя 16 шума внутри цилиндрической камеры 2 теплообменника 1 позволяет сократить по сравнению с прототипом потери хладоресурса охладителя, так как внутренняя поверхность теплообменника оказывается при этом изолированной от окружающей среды, имеющей более высокую температуру, и, более того, дополнительно охлаждается отходящим из вихревого охладителя воздухом. The placement of the silencer 16 inside the cylindrical chamber 2 of the heat exchanger 1 can reduce, compared with the prototype, the loss of coolant coolant, since the inner surface of the heat exchanger is thus isolated from the environment, having a higher temperature, and, moreover, is additionally cooled by the air leaving the vortex cooler .

Использование низкотемпературного охладителя, последовательно проходящего рубашку 7 охлаждения вихревой трубы 5 и межтрубное пространство теплообменника 1, также позволяет по сравнению с прототипом сократить потери хладоресурса и избежать инееобразования и закупорки трубчатых спиралей. The use of a low-temperature cooler sequentially passing through the vortex tube 5 cooling jacket 7 and the annular space of the heat exchanger 1 also makes it possible to reduce the loss of cold resource and avoid frost formation and blockage of tubular spirals in comparison with the prototype.

Конструктивное совмещение теплообменника 1 с глушителем шума позволяет: сократить суммарную металлоемкость охладителя (одна обечайка выполняет функции внутренней стенки теплообменника и внешней стенки глушителя), сократить суммарное количество используемого в глушителе шума наполнителя за счет дополнительного шумопоглощающего эффекта от теплообменника, достигнуть большей компактности охладителя. The constructive combination of heat exchanger 1 with a silencer allows you to: reduce the total metal consumption of the cooler (one shell acts as the inner wall of the heat exchanger and the outer wall of the silencer), reduce the total amount of filler used in the silencer due to the additional sound-absorbing effect from the heat exchanger, and achieve greater compactness of the cooler.

Claims

Vortex AIR COOLER containing a heat exchanger made in the form of spiral tubes located in a cylindrical chamber communicating with a nozzle inlet of a vortex tube having a cold flow outlet pipe and a noise muffler, characterized in that the vortex tube is equipped with a cooling jacket connected to the cooler supply line and with a heat exchanger, a noise muffler communicates with a cold flow outlet pipe, and a heat exchanger is placed outside the noise muffler.