RU2052736C1

RU2052736C1 - Vortex tube

Info

Publication number: RU2052736C1
Application number: RU93009018A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Дыскин; А.С. Хлынин
Original assignee: Предприятие "Новхимтех"
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: vortex tube has nozzle inlet, energy separation chamber with cooling jacket and branch pipe with cold flow deswirler. Branch pipe with cold flow deswirler is enclosed in condensate collecting chamber; branch pipe consists of inlet and outlet parts located at guaranteed axial clearance; deswirler is mounted in outlet part of branch pipe; condensate collecting chamber is brought in communication with cooling jacket. EFFECT: enhanced efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к установкам, использующим вихревой эффект разделения газа на горячий и холодный потоки, и может быть использовано в системах кондиционирования и осушки воздуха и других газов. The invention relates to refrigeration, in particular to installations using the vortex effect of the separation of gas into hot and cold flows, and can be used in air conditioning and drying of air and other gases.

Известна вихревая труба, содержащая сопловой ввод, камеру энергетического разделения с установленным в ней развихрителем горячего потока, диафрагму и развихритель холодного потока, размещенный в его выходном патрубке. Развихритель холодного потока выполнен в виде по крайней мере трех радиально расположенных пластин длиной 1,8-2,0 диаметра камеры разделения и установлен на расстоянии 2,2-2,5 диаметра камеры от диафрагмы. Known vortex tube containing a nozzle inlet, an energy separation chamber with a hot flow swirler installed therein, a diaphragm and a cold flow swirler placed in its outlet pipe. The cold flow reamer is made in the form of at least three radially spaced plates with a length of 1.8-2.0 times the diameter of the separation chamber and is installed at a distance of 2.2-2.5 times the diameter of the chamber from the diaphragm.

Данная известная вихревая труба характеризуется повышенной термодинамической эффективностью. Однако при повышенной влажности сжатого газа возможно обледенение поверхностей развихрителя холодного потока, а при длительной работе вихревой трубы в данном случае и закупорка проходного сечения патрубка. This known vortex tube is characterized by increased thermodynamic efficiency. However, at high humidity of the compressed gas, icing of the surfaces of the cold flow reamer is possible, and during prolonged operation of the vortex tube, in this case, blockage of the nozzle passage section is also possible.

Цель изобретения повышение термодинамической эффективности и надежности работы вихревой трубы. The purpose of the invention is improving the thermodynamic efficiency and reliability of the vortex tube.

Поставленная цель достигается тем, что в известной вихревой трубе, включающей сопловой ввод, камеру энергетического разделения с охлаждающей рубашкой и патрубок с развихрителем холодного потока, согласно изобретению патрубок с развихрителем холодного потока заключен в камеру сбора конденсата, патрубок выполнен из входной и выходной частей, размещенных с гарантированным осевым зазором, развихритель установлен в выходной части патрубка, при этом камера сбора конденсата сообщена с охлаждающей рубашкой. This goal is achieved by the fact that in the known vortex tube, comprising a nozzle inlet, an energy separation chamber with a cooling jacket and a branch pipe with a cold flow expander, according to the invention, the branch pipe with a cold flow expander is enclosed in a condensate collection chamber, the branch pipe is made of input and output parts placed with guaranteed axial clearance, the expander is installed in the outlet of the nozzle, while the condensate collection chamber is in communication with the cooling jacket.

Заключение патрубка с развихрителем холодного потока в камеру сбора конденсата позволяет исключить потерю холода со стороны холодного потока и тем самым повысить термодинамическую эффективность. The conclusion of the branch pipe with the cold flow reamer into the condensate collection chamber eliminates the loss of cold from the side of the cold stream and thereby increases the thermodynamic efficiency.

Выполнение патрубка из входной и выходной частей, размещенных с гарантированным осевым зазором, и размещение развихрителя в выходной части патрубка позволяет образовать между частями гарантированный щелевой зазор и тем самым исключить обледенение поверхностей развихрителя, а следовательно, повысить надежность работы вихревой трубы и ее термодинамическую эффективность. The implementation of the pipe from the inlet and outlet parts placed with a guaranteed axial clearance, and the placement of the eddy in the outlet of the nozzle allows you to create a guaranteed crevice gap between the parts and thereby exclude icing of the surfaces of the expander, and therefore increase the reliability of the vortex tube and its thermodynamic efficiency.

Сообщение камеры сбора конденсата с охлаждающей рубашкой позволяет использовать образующийся конденсат в охлаждающей рубашке и тем самым обеспечить охлаждение камеры энергетического разделения, а следовательно, повысить термодинамическую эффективность. The communication of the condensate collecting chamber with the cooling jacket makes it possible to use the condensate formed in the cooling jacket and thereby provide cooling of the energy separation chamber and, therefore, increase the thermodynamic efficiency.

Сравнение признаков заявляемого технического решения с признаками прототипа показало, что отличие состоит в том, что патрубок с развихрителем холодного потока заключены в камеру сбора конденсата, патрубок выполнен из входной и выходной частей, размещенных с гарантированным осевым зазором, развихритель установлен в выходной части патрубка, при этом камера сбора конденсата сообщена с охлаждающей рубашкой, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". A comparison of the features of the claimed technical solution with the features of the prototype showed that the difference is that the branch pipe with the cold flow reamer are enclosed in the condensate collection chamber, the pipe is made of inlet and outlet parts placed with a guaranteed axial clearance, the reamer is installed in the outlet part of the pipe, when this condensate collection chamber is in communication with the cooling jacket, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty." An analysis of the known technical solutions in this technical field showed that the features that distinguish the claimed solution from the prototype are not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема варианта исполнения вихревой трубы; на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1. The proposed technical solution is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a diagram of an embodiment of a vortex tube; in Fig.2 a section aa in Fig. 1.

Вихревая труба 1 включает сопловой ввод 2, камеру 3 энергетического разделения с охлаждающей рубашкой 4 и патрубок 5 с развихрителем 6 холодного потока. Патрубок 5 с развихрителем 6 холодного потока заключен в камеру 7 сбора конденсата. Патрубок 5 выполнен из входной 8 и выходной 9 частей, размещенных с гарантированным осевым зазором. Развихритель 6 установлен в выходной части 9 патрубка 5. Камера 7 сбора конденсата сообщена с охлаждающей рубашкой 4. На выходе из камеры 3 энергетического разделения со стороны горячего потока установлен вентиль 10, регулирующий соотношение горячего и холодного потоков, и вентиль 11, обеспечивающий необходимое давление и температуру кипения конденсата в охлаждающей рубашке 4. The vortex tube 1 includes a nozzle inlet 2, an energy separation chamber 3 with a cooling jacket 4, and a pipe 5 with a cold flow reamer 6. A pipe 5 with a cold flow reamer 6 is enclosed in a condensate collection chamber 7. The pipe 5 is made of input 8 and output 9 parts placed with a guaranteed axial clearance. The reamer 6 is installed in the outlet part 9 of the nozzle 5. The condensate collection chamber 7 is in communication with the cooling jacket 4. At the outlet of the energy separation chamber 3, a valve 10, which controls the ratio of hot and cold flows, and a valve 11, which provides the necessary pressure and boiling point of condensate in a cooling jacket 4.

Вихревая труба работает следующим образом. Vortex tube works as follows.

Сжатый газ тангенциально поступает через сопловой ввод 2 в камеру 3 энергетического разделения, где в результате закрутки происходит его разделение на горячий и холодный потоки. Горячий поток выходит из перфорированной области камеры 3 энергетического разделения через вентиль 10. Закрученный холодный поток, включающий частицы льда и конденсата, образующиеся в результате охлаждения находящихся в сжатом газе водяных паров, выходит из приосевой области камеры 3 энергетического разделения через патрубок 5 и развихритель 6. При прохождении холодного потока в зоне гарантированного осевого зазора частицы льда и конденсата под действием центробежной силы отбрасываются через этот зазор в камеру 7 сбора конденсата. Накапливающийся конденсат перетекает по патрубку 12 в охлаждающую рубашку 4, где происходит его нагрев и испарение, в результате чего камера 3 энергетического разделения охлаждается. The compressed gas tangentially enters through the nozzle inlet 2 into the chamber 3 of the energy separation, where as a result of swirling, it is divided into hot and cold flows. The hot stream leaves the perforated region of the energy separation chamber 3 through the valve 10. The swirling cold stream, including ice and condensate particles resulting from cooling water vapor in the compressed gas, leaves the axial region of the energy separation chamber 3 through the nozzle 5 and the swirl 6. When a cold stream passes in the zone of guaranteed axial clearance, ice and condensate particles are discarded through this gap into the condensate collection chamber 7 through the centrifugal force. The accumulating condensate flows through the pipe 12 into the cooling jacket 4, where it is heated and evaporated, as a result of which the energy separation chamber 3 is cooled.

Таким образом, благодаря заключению патрубка с развихрителем холодного потока в камеру сбора конденсата, выполнению патрубка из входной и выходной частей, размещенных с гарантированным осевым зазором, и размещению развихрителя в выходной части патрубка, а также сообщению камеры сбора конденсата с охлаждающей рубашкой появляется возможность существенно повысить термодинамическую эффективность вихревой трубы, а также повысить надежность ее работы. Thus, due to the conclusion of the nozzle with the cold flow reamer into the condensate collection chamber, the execution of the nozzle from the inlet and outlet parts placed with a guaranteed axial clearance, and the placement of the reamer in the outlet part of the nozzle, as well as the message of the condensate collection chamber with a cooling jacket, it is possible to significantly increase thermodynamic efficiency of the vortex tube, as well as increase the reliability of its work.

Применение предлагаемой конструкции вихревой трубы позволяет повысить ее термодинамическую эффективность на 10-15% по сравнению с существующими вихревыми трубами. The application of the proposed design of the vortex tube allows you to increase its thermodynamic efficiency by 10-15% compared with existing vortex tubes.

Claims

Vortex tube containing a nozzle inlet, an energy separation chamber and a branch pipe with a cold flow reamer, characterized in that it further comprises a cooling jacket and a condensate collection chamber, the energy separation chamber being located in a cooling jacket, a branch pipe with a cold flow reamer installed in the condensate collection chamber , the nozzle is made of inlet and outlet parts placed with a guaranteed axial clearance, the swirl is installed in the outlet of the nozzle, and the condensate collection chamber ata communicates with a cooling jacket.