RU2079067C1 - Вихревой термотрансформатор - Google Patents
Вихревой термотрансформатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079067C1 RU2079067C1 RU94031430A RU94031430A RU2079067C1 RU 2079067 C1 RU2079067 C1 RU 2079067C1 RU 94031430 A RU94031430 A RU 94031430A RU 94031430 A RU94031430 A RU 94031430A RU 2079067 C1 RU2079067 C1 RU 2079067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- sections
- type energy
- plate
- vacuum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
- F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Использование: в теплоэнергетике и холодильной технике, конкретно в вихревых трубах и термотрасформаторах, работающих на эффекте Ранка. Сущность изобретения: устройство содержит пакетный секционный тарельчатый энергоразделитель с сопловыми тангенциальными вводами в каждой секции, подключенными к источнику питания газообразным или жидкостным энергоносителем и осевыми выходными патрубками с развихрителем потока, вакуумно-вихревую ускорительную камеру, соединенную с тарельчатым энергоразделителем. Вакуум-вихревая ускорительная камера образована стенками секций пакетного тарельчатого энергоразделителя, герметично состыкованными между собой по их внешнему диаметру. Выходные патрубки секций коаксиальны друг другу и совместно образуют расширяющийся эжекторный раструб. Сопла тангенциальных вводов подключены к источнику питания через индивидуальные регуляторы расхода и давления. Стенки секций при этом параллельны между собой или расположены под расходящимся в пределах 3-5o углом. 2 ил.
Description
Изобретение относится к тепловой и холодильной технике, конкретно к вихревым трансформаторам тепла (вихревым трубам), работающим на использовании эффекта Ранка.
Известны вихревые термотрансформаторы с несколькими сопловыми вводами, расположенными вдоль трубы для последовательной подачи дополнительного количества энергоносителя в зонах затухания эффекта.
В известном устройстве все сопловые вводы вихревой трубы имеют общее включение в магистраль источника и ограниченную размерами трубы поверхность энергоразделения.
Эффективность и теплопроизводительность таких устройств также ограничены поверхностью теплопередачи и скоростью вихревого потока.
Известны также устройства термотрансформаторов, энергоразделяющая поверхность которых состоит из пакета плоских или конусных (тарельчатых) секций.
Поверхность теплообмена в таких устройствах увеличена пропорционально количеству секций, при этом главный показатель, определяющий эффективность работы и величину достижимого теплоперепада, а именно скорость вихря, не только не возрастает, но и уменьшается обратно пропорционально увеличению поперечного сечения камеры энергоразделения. Известны также устройства, в которых скорость струй вихря увеличена введением вакуумно-вихревой ускорительной камеры, в которых увеличение скорости потока достигается благодаря вакуумному подсосу в приосевой зоне.
Вакуум в приосевой зоне устройств возникает благодаря центробежному сжатию на периферии камеры и разряжению в приосевой зоне.
Эффективность такого устройства существенно выше, но тепло- и холодопроизводительность мала вследствие того, что сечение соплового ввода для обеспечения высокой скорости струи должно быть малым, соответственно будут малы и расход энергоносителя и теплопроизводительность.
Целью предлагаемого устройства является повышение тепловой мощности (тепло- и холодопроизводительности) при сохранении или даже увеличении максимальной эффективности.
Поставленная цель достигается тем, что вакуумно-вихревая ускорительная камера образована стенками секций пакетного тарельчатого энергоразделителя, которые герметично состыкованы между собой по внешнему диаметру, а их выходные патрубки образуют расширяющийся эжекторный раструб, при этом сопла тангенциального ввода подключены к источнику питания через индивидуальные регуляторы расхода и давления, а стенки секций параллельны между собой или расположены под расходящимся углом в пределах 3-5o.
На фиг. 1 схематично показано предлагаемое устройство, продольный разрез, на фиг.2 его поперечный разрез.
Устройство содержит пакетный секционный тарельчатый энергоразделитель 1 с сопловыми тангенциальными вводами 2 в каждой секции, подключенными к источнику 3 питания газообразным или жидкостным энергоносителем, осевыми выходными патрубками 4 с развихрителем потока 5 и вакуумно-вихревую ускорительную камеру 6, образованную стенками секций пакетного тарельчатого энергоразделителя, герметично состыкованными между собой с помощью, например, сварки. Выходные патрубки секций коаксиальны и расширяются от одной секции к другой таким образом, что составляют совместно расходящийся под углом 8-15o эжекторный раструб 7.
Тангенциальные сопла ввода подключены к источнику питания через индивидуальные регуляторы (вентили) 8 расхода и давления. Стенки секций параллельны между собой или расположены под слабо расходящимся углом в пределах 3-5o, образуя расходящиеся каналы типа сопел Лаваля, как продолжение тангенциальных сопел ввода.
Устройство работает следующим образом.
При подаче энергоносителя от источника 3 (сжатого газа, воздуха, воды под давлением 5-25 атмосфер) на сопловые тангенциальные вводы 2 рабочая среда разгоняется в соплах до нескольких сотен м/с и истекает в камеры секций энергоразделителя 1, образуя сходящийся к осевым патрубкам спиральный вихревой поток, который на выходе выпрямляется развихрителем 5 и устремляется к выходу.
При этом избыточное давление потока рабочей среды на выходе из сопловых вводов используется для дальнейшего плавного разгона вихревого потока в ускорительных камерах (каналах), которые образованы теми же стенками секций энергоразделителя. Ускорение вихревого потока в камерах обеспечивается тем, что вследствие высокой угловой скорости вращения вихря рабочей среды в каналах создается мощное центробежное поле, сжимающее среду на периферии и образующее вакуум в приосевой зоне.
Давление на входе в камеру за соплом равно:
p 0,528 pвх,
где pвх входное давление среды перед соплом.
p 0,528 pвх,
где pвх входное давление среды перед соплом.
Давление рабочей среды в приосевой зоне равно:
pо.з.=0,01-0,001pвх.
pо.з.=0,01-0,001pвх.
Вакуум приосевой зоны обеспечивает отсос потока из камеры и его плавное ускорение до скоростей, превышающих скорость звука.
Расположение выходных патрубков 4 коаксиально друг другу и с образованием расширяющегося эжекторного раструба позволяет обеспечить дополнительный отсос потока из каждого предыдущего канала его последующим.
Таким образом, в устройстве достигается двойное ускорение потока - вакуумным отсосом за счет центробежного расширения в приосевой зоне и эжекторным отсосом в выходных патрубках.
Нагрев рабочей среды в периферийной зоне камер энергоразделения, с одной стороны, и охлаждение выходящего из осевых патрубков потока с другой достигается за счет центробежного температурного градиента:
,
где ω угловая скорость вихревого потока,
R радиус вращения,
Cp теплоемкость постоянном давлении,
K- показатель адиабаты рабочей среды.
,
где ω угловая скорость вихревого потока,
R радиус вращения,
Cp теплоемкость постоянном давлении,
K- показатель адиабаты рабочей среды.
Теплоперепад, вызванный за счет этого градиента, на участке от оси камеры энергоразделения до его периферии достигается центробежным переносом тепловой энергии, при котором внутренние слои потока передают свою кинетическую энергию внешним слоям. Кроме того, при больших угловых скоростях вихря проявляются нелинейные эффекты центробежного поля, подобные гравитационным эффектам сжатия (сжатие Гельмгольца) и нагрева. Эффект теплопереноса и разделения потока на температурные фракции был открыт в 1933 г. Ранком и несколько позднее независимо от него Хильшем, все их работы проводились со сжатым воздухом и газами.
И лишь недавно аналогичный эффект был обнаружен в жидкостях, в частности в воде. Значительно большая плотность жидкости в сравнении с газами, более высокий к.п.д. термотрансформатора, компактность нагнетателя (насос) в сравнении с компрессором обеспечивают существенные преимущества жидкостным (водяным) вихревым теплогенераторам.
Следует отметить, что в качестве охладителей и холодильников вихревые жидкостные (водяные) термотрасформаторы непригодны следствие высокой температуры замерзания, высокой в сравнении с газами теплопроводности.
Предложенное устройство позволяет работать в равной степени как с сжатыми газами и воздухом, так и с жидкими энергоносителями, обеспечивая одновременно как высокую эффективность преобразования, так и высокую теплопроизводительность.
Устройство обеспечивает выполнение поставленной цели.
Технический эффект устройства состоит в одновременном повышении теплопроизводительности и эффективности работы.
Claims (1)
- Вихревой термотрансформатор, содержащий пакетный секционный тарельчатый энергоразделитель, развихритель потока и вакуумно-вихревую ускорительную камеру, соединенную с тарельчатым энергоразделителем, отличающийся тем, что термотрансформатор снабжен сопловыми тангенциальными вводами в каждой секции, подключенным к источнику питания газообразным или жидкостным энергоносителем, и осевыми выходными патрубками с развихрителем потока, вакуумно-вихревая ускорительная камера образована стенками секций пакетного тарельчатого энергоразделителя, которые герметично соединены между собой по внешнему диаметру, а их выходные патрубки образуют расширяющийся эжекторный раструб, при этом сопла тангенциальных вводов подключены к источнику питания через индивидуальные регуляторы расхода и давления, а стенки секций параллельны между собой или расположены под расходящимся углом 3 5o.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031430A RU2079067C1 (ru) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Вихревой термотрансформатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031430A RU2079067C1 (ru) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Вихревой термотрансформатор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94031430A RU94031430A (ru) | 1996-10-20 |
RU2079067C1 true RU2079067C1 (ru) | 1997-05-10 |
Family
ID=20160044
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94031430A RU2079067C1 (ru) | 1994-08-25 | 1994-08-25 | Вихревой термотрансформатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079067C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008154166A3 (en) * | 2007-06-06 | 2009-03-26 | Greencentaire Llc | Energy transfer apparatus and methods |
WO2009091289A1 (fr) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Kukanov, Vyacheslav Alekseevich | Procédé d'échange de masse, d'énergie et de chaleur et dispositif pour sa mise en oeuvre |
-
1994
- 1994-08-25 RU RU94031430A patent/RU2079067C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1763816, кл. F 25 В 9/02, 1992. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008154166A3 (en) * | 2007-06-06 | 2009-03-26 | Greencentaire Llc | Energy transfer apparatus and methods |
US7654095B2 (en) | 2007-06-06 | 2010-02-02 | Greencentaire, Llc | Energy transfer apparatus and methods |
US7726135B2 (en) | 2007-06-06 | 2010-06-01 | Greencentaire, Llc | Energy transfer apparatus and methods |
WO2009091289A1 (fr) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Kukanov, Vyacheslav Alekseevich | Procédé d'échange de masse, d'énergie et de chaleur et dispositif pour sa mise en oeuvre |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94031430A (ru) | 1996-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5931643A (en) | Fluid jet ejector with primary fluid recirculation means | |
US5461868A (en) | Method and device for gas cooling | |
US3785128A (en) | Expansion turbine separator | |
US3049891A (en) | Cooling by flowing gas at supersonic velocity | |
RU2079067C1 (ru) | Вихревой термотрансформатор | |
JP4191477B2 (ja) | 多段式熱ポンプ組立体のための配列 | |
CN107525141A (zh) | 一种t型管式空气制冷除湿系统 | |
US3748054A (en) | Reaction turbine | |
US20020119051A1 (en) | High efficiency steam ejector for desalination applications | |
US5240384A (en) | Pulsating ejector refrigeration system | |
KR960008965B1 (ko) | 유체를 압축 및/또는 펌핑시킬 수 있는 배출방법 및 장치 | |
CN102407063A (zh) | 一种切向入口式气体超声速旋流分离装置 | |
US20210215162A1 (en) | Split-system heat-air conditioning | |
RU2052179C1 (ru) | Пульсационный охладитель газа | |
CN110017306A (zh) | 一种微气泡等温液气压缩机 | |
RU2043584C1 (ru) | Вихревая труба | |
CN215570428U (zh) | 一种音速喷嘴 | |
SU1044904A1 (ru) | Вихревой холодильник | |
CN214830157U (zh) | 一种超声速低温冷凝分离器天然气处理装置 | |
RU2114358C1 (ru) | Вихревая труба в.и.метенина | |
RU2044973C1 (ru) | Способ сжижения газа и устройство для его осуществления | |
KR20140093234A (ko) | 열음향 공명기를 구비한 습식 가스 압축 시스템 | |
SU1032289A1 (ru) | Охладитель жидкости | |
RU2281443C2 (ru) | Способ работы вихревого устройства и вихревое устройство | |
RU2088861C1 (ru) | Вихревой термопреобразователь |