RU2249130C1 - Method of operation and design of axial-flow fan - Google Patents

Method of operation and design of axial-flow fan Download PDF

Info

Publication number
RU2249130C1
RU2249130C1 RU2003125210/06A RU2003125210A RU2249130C1 RU 2249130 C1 RU2249130 C1 RU 2249130C1 RU 2003125210/06 A RU2003125210/06 A RU 2003125210/06A RU 2003125210 A RU2003125210 A RU 2003125210A RU 2249130 C1 RU2249130 C1 RU 2249130C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fan according
axial fan
axial
flow
reflector
Prior art date
Application number
RU2003125210/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003125210A (en
Inventor
Ю.Г. Белостоцкий (RU)
Ю.Г. Белостоцкий
Original Assignee
Белостоцкий Юрий Григорьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Белостоцкий Юрий Григорьевич filed Critical Белостоцкий Юрий Григорьевич
Priority to RU2003125210/06A priority Critical patent/RU2249130C1/en
Priority to PCT/RU2004/000285 priority patent/WO2005015025A1/en
Publication of RU2003125210A publication Critical patent/RU2003125210A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2249130C1 publication Critical patent/RU2249130C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/582Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/5826Cooling at least part of the working fluid in a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/16Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
    • F04D17/165Axial entry and discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: large-size ventilation plants.
SUBSTANCE: invention can be used in ventilation plants and air conditioners of capacity up to 1,000 cu. M of air per minute. Proposed axial flow fan contains hollow bushing with blades through which return of additional axial flow formed inside elongated pressure chamber is provided. Air flow of fan is divided into cold and hot flows.
EFFECT: enlarged operating capabilities and reliability in operation.
36 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области конструкции и работы воздушных вентиляторов и воздуходувок.The invention relates to the field of construction and operation of air fans and blowers.

Известен способ работы осевого вентилятора, включающий раскручивание воздушного потока лопастями и его подача в круглый канал, т.е. одновременное и поступательное продвижение по каналу.A known method of operation of an axial fan, including the unwinding of the air flow by the blades and its supply to the round channel, i.e. simultaneous and progressive advancement on the channel.

Такой способ реализуется в конструкции, описанной в [1, с.72], которая содержит установленную внутри кожуха втулку с лопастями.This method is implemented in the design described in [1, p. 72], which contains a sleeve with blades mounted inside the casing.

Известный способ работы осевого вентилятора и конструкция для его реализации предназначены для создания только направленного потока воздуха без существенного изменения его температуры.The known method of operation of the axial fan and the design for its implementation are intended to create only a directed air flow without a significant change in its temperature.

Это является недостатком.This is a disadvantage.

Техническим результатом изобретения является устранение этого недостатка, т.е. обеспечение возможности разделения воздуха на холодный и горячий потоки.The technical result of the invention is to eliminate this drawback, i.e. providing the possibility of separation of air into cold and hot flows.

Технический результат в части способа достигается тем, что в канале организуют осевой поток, противоположно направленный движению основного вращающегося потока.The technical result in terms of the method is achieved by the fact that an axial flow is organized in the channel in the opposite direction to the movement of the main rotating flow.

Технический результат в части устройства достигается тем, что выходная (напорная) часть кожуха выполняется в виде удлиненного напорного канала, в конце которого установлена крышка, выполненная, например, в виде отражателя потока, а втулка выполнена пустотелой.The technical result in the part of the device is achieved in that the output (pressure) part of the casing is made in the form of an elongated pressure channel, at the end of which a cover is installed, made, for example, in the form of a flow reflector, and the sleeve is hollow.

Фиг.1 изображает предлагаемую конструкцию. Осевой вентилятор содержит лопасти 1, размещенные на полой осевой втулке 2, наружный кожух 3, конусный дефлектор 4, удлиненный напорный канал 5, внутренняя полость которого образует камеру энергоразделения 6, замкнутую отражателем потока 7, расположенным с внутренней стороны крышки 7’, установленной в конце канала 5.Figure 1 depicts the proposed design. The axial fan contains blades 1 located on the hollow axial sleeve 2, an outer casing 3, a conical deflector 4, an elongated pressure channel 5, the inner cavity of which forms an energy separation chamber 6, closed by a flow reflector 7 located on the inside of the cover 7 'installed at the end channel 5.

Зазор между отражателем 7 и каналом 5 образует дроссельные отверстия 8. Канал 5 может выполняться или цилиндрическим (фиг.1), или коническим (фиг.2).The gap between the reflector 7 and the channel 5 forms a throttle hole 8. The channel 5 can be either cylindrical (figure 1) or conical (figure 2).

Начало удлиненного напорного канала 5 выполняется в виде конусного дефлектора 4, сочлененного широкой стороной с кожухом 3 осевого вентилятора.The beginning of the elongated pressure channel 5 is made in the form of a conical deflector 4, articulated by the wide side with the casing 3 of the axial fan.

Устройство может быть и без конусного дефлектора 4 (фиг.3), но в таком случае для обеспечения требуемых параметров потребуется существенно увеличивать скорость вращения лопастей 1.The device may be without a conical deflector 4 (figure 3), but in this case, to ensure the required parameters, it will be necessary to significantly increase the speed of rotation of the blades 1.

Дроссельные отверстия могут располагаться не только в отражателе потока 7, но и непосредственно в стенке удлиненного напорного канала 5 (см. поз 8’ на фиг.3а и 3б).The throttle openings can be located not only in the flow reflector 7, but also directly in the wall of the elongated pressure channel 5 (see pos. 8 in Figs. 3a and 3b).

На внутренней поверхности полой осевой втулки 2 размещены спиральные выступы 9 (и/или канавки) или же вместо них размещен спиральный шнек (на фиг.1 не показан). Втулка 2 установлена на подшипниках 10 и имеет приводной шкив 11. Полая втулка 2 может и не иметь приводного шкива 11, а выполняться в виде пустотелого вала электродвигателя (электродвигатель не показан).Spiral protrusions 9 (and / or grooves) are placed on the inner surface of the hollow axial sleeve 2, or a spiral auger (not shown in FIG. 1) is placed instead. The sleeve 2 is mounted on bearings 10 and has a drive pulley 11. The hollow sleeve 2 may not have a drive pulley 11, but rather be made in the form of a hollow shaft of an electric motor (electric motor is not shown).

Работает рассматриваемое устройство следующим образом. При раскручивании втулки 2, закрепленные на ней лопасти 1 раскручивают и засасывают из окружающей среды воздух, а также и гонят его по внутренней поверхности дефлектора 4. Благодаря наличию сходящейся конусной внутренней поверхности у дефлектора 4, воздух еще более увеличивает скорость своего вращения и в таком состоянии поступает на внутреннюю поверхность камеры энергоразделения 6. В результате интенсивного вращения воздух под действием центробежных сил прижимается к внутренней конусной поверхности и, в своем вращении, продвигается в сторону отражателя 7. Достигнув отражателя, вращающийся поток газа разделяется. При этом периферийный слой вращающегося потока через дроссель 8 сбрасывается, например, в атмосферу, а оставшаяся внутренняя часть вращающегося потока на поверхности отражателя 7 разворачивается и формирует обратный осевой поток 12, направляющийся обратно в сторону втулки 2.The device in question works as follows. When unscrewing the sleeve 2, the blades 1 mounted on it spin up and suck in air from the environment, and also drive it along the inner surface of the deflector 4. Due to the converging conical inner surface of the deflector 4, the air increases its rotation speed even more in this state enters the inner surface of the energy separation chamber 6. As a result of intense rotation, air is pressed against the inner conical surface under the action of centrifugal forces and, in its rotation, moves in with Oron reflector 7. After reaching the reflector, the rotary gas flow is divided. In this case, the peripheral layer of the rotating flow through the throttle 8 is discharged, for example, into the atmosphere, and the remaining internal part of the rotating flow on the surface of the reflector 7 is deployed and forms a reverse axial flow 12, directed back to the side of the sleeve 2.

В процессе продвижения сформированного осевого потока газа 12 от отражателя 7 до дефлектора 4 происходит интенсивный процесс энергообмена между движущимся поступательно осевым и периферийным вращающимся, потоками, в результате чего осевой поток выхолаживается и поступает в полость втулки 2, а периферийный вращающийся - разогревается и сбрасывается через дроссельные отверстия 8.In the process of advancing the generated axial gas flow 12 from the reflector 7 to the deflector 4, an intensive energy exchange process occurs between the moving translationally axial and peripheral rotating flows, as a result of which the axial flow is cooled and enters the cavity of the sleeve 2, and the peripheral rotating is heated and discharged through the throttle holes 8.

При вращении втулки 2 имеющийся у нее внутри спиральный шнек или расположенные на ее внутренней поверхности спиральные выступы и/или канавки интенсивно прокачивают газ и создают в такой полости разрежение, способствующее увеличению эффективности процесса охлаждения.When the sleeve 2 is rotated, the spiral screw located inside it or the spiral protrusions and / or grooves located on its inner surface intensively pump gas and create a vacuum in such a cavity, thereby increasing the efficiency of the cooling process.

В результате процесса энергообмена в камере 6 сбрасываемый через дроссель 8 газ подогревается и может использоваться в целях подогрева. Прокачиваемый через спиральный шнек во втулке 2 газ выхолаживается и может использоваться в целях охлаждения.As a result of the energy exchange process in the chamber 6, the gas discharged through the choke 8 is heated and can be used for heating purposes. The gas pumped through the spiral screw in sleeve 2 is cooled and can be used for cooling purposes.

Осевой поток можно организовать и за счет ввода дополнительного потока через осевое отверстие 13 в крышке 7’ напорного канала 5 (фиг.4 и 8). При этом весь поток, подаваемый лопатками 1 вентилятора после теплообмена с осевым потоком 12, сбрасывается через дроссельные отверстия 8. Но может и подмешиваться к осевому потоку, исходящему из отверстия 13.The axial flow can also be organized by introducing an additional flow through the axial hole 13 in the cover 7 ’of the pressure channel 5 (FIGS. 4 and 8). In this case, the entire flow supplied by the fan blades 1 after heat exchange with the axial flow 12 is discharged through the throttle holes 8. But it can also be mixed with the axial flow coming from the hole 13.

Интенсивность прокачки холодного потока через внутреннюю полость втулки 2 можно увеличить за счет увеличения разрежения (перепада давления) путем установки центробежного пневмонасоса 13 на вращающейся втулке 2 (см. фиг.5). Такой пневмонасос можно установить и вне втулки. Но в любом случае всасывающая сторона такого насоса должна связываться с полостью диафрагмы.The intensity of the cold flow pumping through the internal cavity of the sleeve 2 can be increased by increasing the vacuum (differential pressure) by installing a centrifugal air pump 13 on the rotating sleeve 2 (see figure 5). Such an air pump can also be installed outside the sleeve. But in any case, the suction side of such a pump must communicate with the cavity of the diaphragm.

В зависимости от места установки пневмонасоса разрежение создается или непосредственно в полости втулки 2 (при установке пневмонасоса на втулке), или на выходе из нее (при установке вне втулки).Depending on the place of installation of the air pump, a vacuum is created either directly in the cavity of the sleeve 2 (when installing the air pump on the sleeve), or at the outlet of it (when installing outside the sleeve).

При установке пневмонасоса 13 на втулке 2 она выполняется без сквозного осевого сверления (фиг.5), но с отверстиями 14 на ее периферийной поверхности. Через такие отверстия межлопаточное пространство пневмонасоса 13 своей всасывающей стороной связывается с полостью втулки и через нее - с осевым потоком 12.When installing the air pump 13 on the sleeve 2, it is performed without through axial drilling (figure 5), but with holes 14 on its peripheral surface. Through such openings, the interscapular space of the air pump 13 is connected with its suction side to the sleeve cavity and through it to the axial flow 12.

Применение центробежного насоса 13 (взамен внутренних спиральных выступов 7 или шнека) приводит к значительному повышению разрежения в диафрагме и за счет этого - к повышению эффективности охлаждения осевого потока.The use of a centrifugal pump 13 (instead of the internal spiral protrusions 7 or the screw) leads to a significant increase in vacuum in the diaphragm and, as a result, to an increase in the cooling efficiency of the axial flow.

Напорный канал 5 может быть изготовлен или цилиндрическим, или коническим. Практика показывает, что длину цилиндрического канала целесообразно принимать в пределах от 12 до 30 его диаметров. А длина конического канала может находиться в пределах 5...10 начального диаметра конуса, поэтому применение конического конуса предпочтительнее, хотя цилиндрический канал более прост в изготовлении.The pressure channel 5 can be made either cylindrical or conical. Practice shows that it is advisable to take the length of the cylindrical channel in the range from 12 to 30 of its diameters. And the length of the conical channel can be within 5 ... 10 of the initial diameter of the cone, so the use of a conical cone is preferable, although the cylindrical channel is easier to manufacture.

Отражатель 7, замыкающий напорный канал 5, проще выполнить плоским, как показано на рис.1 и др. Однако такая форма отражателя не обеспечивает плавного обтекания газового потока, а именно на его поверхности происходит разворот в обратную сторону основной массы прямого пристеночного вращающегося потока, из которого формируется осевой обратный холодный поток 12. Произвольно организованный основной поток газа, проходя через дроссель 8, дробится на отдельные мелкие потоки, которые, встречаясь с поверхностью отражателя, не согласованной с направлением движения газа, тормозятся, турбулизируются, мешают друг другу (фиг.1 и др.), что отрицательно сказывается на выхолаживании осевого потока 12.The reflector 7, which closes the pressure channel 5, is easier to make flat, as shown in Fig. 1 and others. However, this form of the reflector does not provide a smooth flow around the gas stream, namely, on its surface there is a turn in the opposite direction of the bulk of the direct near-wall rotating stream, from of which an axial reverse cold flow 12 is formed. An arbitrarily organized main gas flow passing through the throttle 8 is split into separate small flows, which, when encountered with the reflector surface, are not consistent with the direction As the gas flows, they are inhibited, turbulized, and interfere with each other (Fig. 1, etc.), which negatively affects the cooling of the axial flow 12.

Получается, что плоский отражатель создает излишнее (дополнительное) сопротивление движущимся потокам.It turns out that a flat reflector creates excessive (additional) resistance to moving flows.

Для устранения такого недостатка отражатель 7 выполняется чашеобразной (вогнутой) формы, причем чаша такого отражателя имеет заостренные края (фиг.6).To eliminate this drawback, the reflector 7 is made in a cup-shaped (concave) shape, and the bowl of such a reflector has pointed edges (Fig.6).

Слои вращающегося основного потока газа, расположенные ближе к центру камеры 6, вырезаются из основного потока заостренным краем 14 отражателя 7, плавно обтекают его чашеобразную (вогнутую) поверхность и в центре (по оси камеры 6) формируют обратный поток 12, который при движении к втулке 2, в результате энергообменных процессов, выхолаживается и образует холодный поток, выходящий через полость втулки 2.The layers of the rotating main gas stream located closer to the center of the chamber 6 are cut out from the main stream by the pointed edge 14 of the reflector 7, smoothly flow around its bowl-shaped (concave) surface, and in the center (along the axis of the chamber 6) they form a reverse flow 12, which when moving toward the sleeve 2, as a result of energy exchange processes, cools and forms a cold stream exiting through the cavity of the sleeve 2.

Заостренные края 14 отражателя 7 позволяют легко вырезать (выделить) обратный поток из основного, а благодаря вогнутости отражателя удается более четко сформировать этот поток.The pointed edges 14 of the reflector 7 make it easy to cut (highlight) the reverse flow from the main one, and due to the concavity of the reflector, this flow can be more clearly formed.

Однако анализ распределения поля скоростей формирующегося обратного потока на поверхности вогнутого отражателя показывает, что сходящиеся в центральной части чашеобразного отражателя потоки газа все равно взаимно турбулизируются, т.е. мешают друг другу, что отрицательно сказывается на эффективности выхолаживания осевого потока 12. Для уменьшения отмеченного недостатка в центре чашеобразного отражателя необходимо расположить фигурный выступ 15, имеющий обтекаемую форму, плавно сопрягающуюся с чашеобразным отражателем (фиг.7). Благодаря наличию такого выступа 15 можно разнести (отделить друг от друга) встречно движущиеся по поверхности отражателя потоки, формирующие обратный (осевой холодный) поток, соединяя их вместе только после совпадения вектора скорости. Это дополнительно позволяет повысить эффективность выхолаживания осевого потока 12, поскольку рассмотренные плавные обводы внутренней поверхности отражателя 7, плавно переходящие в выступ 15, позволяют обеспечить наиболее благоприятные условия формирования обратного потока 12.However, an analysis of the distribution of the velocity field of the formed back flow on the surface of the concave reflector shows that the gas flows converging in the central part of the bowl-shaped reflector are still mutually turbulent, i.e. interfere with each other, which negatively affects the cooling efficiency of the axial flow 12. To reduce the noted drawback in the center of the bowl-shaped reflector, it is necessary to position a figured protrusion 15 having a streamlined shape that smoothly mates with the bowl-shaped reflector (Fig. 7). Due to the presence of such a protrusion 15, it is possible to separate (separate from each other) flows that are counter-moving along the surface of the reflector, forming a reverse (axial cold) stream, connecting them together only after the velocity vector coincides. This additionally improves the cooling efficiency of the axial flow 12, since the considered smooth contours of the inner surface of the reflector 7, smoothly passing into the protrusion 15, allow to provide the most favorable conditions for the formation of the reverse flow 12.

Работу предлагаемого осевого вентилятора можно организовать либо за счет раздельной подачи основного потока от лопаток 1 и сброса всей этой воздушной массы через дроссель 8, а также одновременной подачи осевого потока из отверстия 13, либо за счет смешения части основного потока, вырезанного острым краем чашеобразного отражателя, и потока, выходящего из осевого отверстия 13, расположенного в крышке 7’ напорного канала (фиг.4 и 8). Это позволяет легко производить регулирование процесса выхолаживания осевого потока за счет изменения расхода осевого потока из отверстия 13 без изменения скорости вращения втулки и лопастей вентилятора.The operation of the proposed axial fan can be organized either by separately supplying the main stream from the blades 1 and dumping all of this air mass through the throttle 8, as well as simultaneously supplying the axial stream from the hole 13, or by mixing part of the main stream cut by the sharp edge of the bowl-shaped reflector, and a stream leaving the axial hole 13 located in the cover 7 'of the pressure channel (Figs. 4 and 8). This makes it easy to regulate the process of cooling the axial flow by changing the flow rate of the axial flow from the hole 13 without changing the speed of rotation of the sleeve and fan blades.

Обратный осевой поток 12, сформированный за счет вырезания из вращающегося прямого потока, продолжает вращаться и на выходе из отражателя. А это снижает эффективность выхолаживания осевого потока, т.к. вращение приводит к разрушению его структуры.The reverse axial flow 12, formed by cutting from the rotating forward flow, continues to rotate at the outlet of the reflector. And this reduces the cooling efficiency of the axial flow, because rotation leads to the destruction of its structure.

С целью уменьшения этого недостатка необходимо осевой поток 12 выпрямить (остановить вращение) за счет установки на отражателе 7 и на выступе 15 крестовины-развихрителя 16 (фиг.9).In order to reduce this drawback, it is necessary to straighten the axial flow 12 (stop rotation) by installing a cross-expander 16 on the reflector 7 and on the protrusion 15 (Fig. 9).

Обнаружено, что при работе рассматриваемого устройства одновременно с появлением холодного потока, выходящего из полости втулки 2, разогревается наружная поверхность канала 5. Это происходит в результате возникновения строго направленного электромагнитного излучения, обеспечивающего лучистый энергообмен между движущимися потоками газа, имеющими разную температуру, что приводит к интенсивному энергообмену между осевым и периферийным потоками.It was found that during operation of the device under consideration, simultaneously with the appearance of a cold stream exiting the cavity of the sleeve 2, the outer surface of the channel 5 heats up. This occurs as a result of the appearance of strictly directed electromagnetic radiation, which provides radiant energy exchange between moving gas flows with different temperatures, which leads to intensive energy exchange between axial and peripheral flows.

Такое излучение возникает как результат кинематического взаимодействия между молекулами встречно движущихся неперемешивающихся потоков газа, причем оно возникает в камере энергообмена 6 и направлено радиально по направлению от холодного осевого потока, движущегося поступательно, к горячему периферийному вращающемуся потоку. Именно за счет поглощения такого излучения внутренней поверхностью камеры энергоразделения и происходит нагрев этой поверхности, а также периферийных вращающихся слоев газа, прилегающих к этой поверхности и выходящих из дросселя 8.Such radiation arises as a result of kinematic interaction between molecules of counter-moving non-mixing gas flows, and it arises in the energy exchange chamber 6 and is directed radially in the direction from the cold axial flow moving progressively to the hot peripheral rotating stream. It is due to the absorption of such radiation by the inner surface of the energy separation chamber that this surface, as well as the peripheral rotating layers of gas adjacent to this surface and emerging from the inductor 8, are heated.

Камера энергоразделения 6 может выполняться из обычного металла, хорошо отражающего электромагнитное излучение (алюминий, нержавеющая сталь, медь и медные сплавы), и ее внутренняя поверхность для уменьшения потерь на трение обязательно должна тщательно полироваться. В результате появляется цилиндрическое или коническое отражающее вогнутое зеркало с фокусом, расположенным по оси камеры 6, именно там, откуда интенсивно первоначально выводится это излучение и где происходит интенсивное охлаждение осевого потока, именно туда, в охлаждаемый осевой поток газа вогнутым зеркалом опять возвращается - переизлучается (отражается) тепловое излучение. В результате эффективность охлаждения осевого потока резко снижается.The energy separation chamber 6 can be made of ordinary metal that reflects electromagnetic radiation well (aluminum, stainless steel, copper and copper alloys), and its inner surface must be carefully polished to reduce friction losses. As a result, a cylindrical or conical reflecting concave mirror appears with a focus located on the axis of the chamber 6, exactly where this radiation is intensively initially extracted from and where the axial flow is intensively cooled, it returns to the cooled axial gas flow of gas with a concave mirror - re-emitted ( reflected) thermal radiation. As a result, the axial flow cooling efficiency decreases sharply.

Для устранения указанного существенного недостатка на внутренней поверхности камеры энергоразделения улавливают излучение, радиально исходящее от потоков газа. Для этого на внутренней поверхности камеры энергоразделения размещают специальный слой, поглощающий излучение, исходящее от взаимодействующих потоков газа.To eliminate this significant drawback, radiation radially emanating from gas flows is captured on the inner surface of the energy separation chamber. For this, a special layer is absorbed on the inner surface of the energy separation chamber, which absorbs radiation emanating from interacting gas flows.

Такой слой должен иметь темный (лучше черный) цвет и может быть выполнен в виде электрогальванического или химического покрытия черным хромом, за счет черного анодирования, оксидирования, воронения, напыления черными углеродными волокнами, вжиганием в поверхность сажи и т.п. Но практически поглощающий слой может иметь любой цвет, отличный от белого, например красный, но лучше темнокрасный; синий, но лучше темносиний; зеленый, но лучше темнозеленый; фиолетовый и т.п.Such a layer should have a dark (preferably black) color and can be made in the form of electro-galvanic or chemical coating with black chrome, due to black anodizing, oxidation, burnishing, spraying with black carbon fibers, burning soot into the surface, etc. But the practically absorbing layer can have any color other than white, for example red, but preferably dark red; blue, but better dark blue; green, but better dark green; purple and the like

Известно, что чем менее гладкая поверхность такого покрытия, тем выше его поглощающие свойства. Можно поверхность выполнить просто матовой. Но наивысшей поглощающей способностью обладает шероховатая поверхность с равномерно напыленными микроволокнами, типа черного бархата. Такая поверхность даже подпадает под физическое определение абсолютно черного тела.It is known that the less smooth the surface of such a coating, the higher its absorbing properties. You can perform the surface just matte. But a rough surface with uniformly sputtered microfibers, such as black velvet, has the highest absorption capacity. Such a surface even falls under the physical definition of an absolutely black body.

Однако обычная шероховатая поверхность оказывает большое сопротивление движению потока газа. Поэтому ее использование приведет к большим потерям кинетической энергии вращающегося потока газа. Для уменьшения этих потерь шероховатую черную поглощающую поверхность следует покрыть слоем, прозрачным для улавливаемого излучения и имеющим гладкую (полированную) поверхность. Таким слоем может быть оптическое полированное стекло, оргстекло, оптический корунд (лейкосапфир) и др. синтетические кристаллы, разного рода прозрачные пластмассы, специальные (оптические) сорта эпоксидных смол и т.п. Такая комбинация темного цвета, внутренней шероховатости и наружной гладкости внутренней поверхности камеры энергоразделения 6 обеспечит значительное повышение эффективности выхолаживания осевого потока 12 за счет обеспечения более полного поглощения радиального излучения от газовых потоков.However, a conventional rough surface exhibits great resistance to the movement of the gas stream. Therefore, its use will lead to large losses of kinetic energy of the rotating gas flow. To reduce these losses, the rough black absorbing surface should be coated with a layer transparent to the trapped radiation and having a smooth (polished) surface. Such a layer can be optical polished glass, plexiglass, optical corundum (leucosapphire) and other synthetic crystals, various kinds of transparent plastics, special (optical) grades of epoxy resins, etc. This combination of dark color, internal roughness and external smoothness of the inner surface of the energy separation chamber 6 will provide a significant increase in the cooling efficiency of the axial flow 12 by providing a more complete absorption of radial radiation from gas flows.

Однако и такой процесс можно интенсифицировать, если между гладким прозрачным слоем и поглощающей поверхностью образовать зазор, который нужно заполнить охлаждающей непрозрачной жидкостью, лучше темного (черного) цвета или в нее ввести темный краситель.However, such a process can be intensified if a gap is formed between a smooth transparent layer and an absorbing surface, which needs to be filled with a cooling opaque liquid, it is better to have a dark (black) color or add a dark dye into it.

В результате получаем прозрачную камеру энергоразделения, омываемую темной охлаждающей жидкостью.As a result, we get a transparent energy separation chamber washed by a dark coolant.

При этом тепловое излучение, проходящее через прозрачную стенку (через гладкий прозрачный слой), поглощается непосредственно темной жидкостью, которая может быть легко охлаждена известными методами.In this case, thermal radiation passing through a transparent wall (through a smooth transparent layer) is absorbed directly by a dark liquid, which can be easily cooled by known methods.

Для этого полость, образованную таким зазором, необходимо снабдить патрубками, соединенными с устройством для прокачки охлаждающей жидкости (с насосом). С помощью такого насоса производится прокачка охлаждающей жидкости через теплообменники, сбрасывающие тепло, и через упомянутый зазор.For this, the cavity formed by such a gap must be equipped with nozzles connected to a device for pumping coolant (with a pump). With the help of such a pump, coolant is pumped through heat exchangers that discharge heat, and through the said gap.

Если стенку камеры энергообмена 6 выполнить из материала, обладающего высокой теплоопроводностью (медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы), то появляется возможность интенсивного теплоотвода через стенку 5, например, за счет ее интенсивного охлаждения, поэтому рассматриваемый осевой вентилятор способен работать и без дроссельных отверстий 8 или 8’, и только в одном режиме - в режиме охлаждения. При этом такой вентилятор будет иметь только один выход через полость осевой втулки 2, а для обеспечения теплоотвода на внешней поверхности камеры энергообмена необходимо разместить теплообменные ребра 5’ (фиг.3в). Это позволяет использовать для охлаждения весь входящий поток воздуха (исключив выход теплого поток).If the wall of the energy exchange chamber 6 is made of a material with high thermal conductivity (copper and its alloys, aluminum and its alloys), then there is the possibility of intensive heat removal through the wall 5, for example, due to its intensive cooling, therefore, the axial fan under consideration is able to operate without throttle holes 8 or 8 ', and only in one mode - in cooling mode. Moreover, such a fan will have only one outlet through the cavity of the axial sleeve 2, and to ensure heat dissipation, it is necessary to place heat exchange fins 5 ’on the outer surface of the energy exchange chamber (Fig. 3c). This allows you to use the entire incoming air stream for cooling (excluding the output of the warm stream).

Изобретение может быть использовано в промышленных системах вентиляции и кондиционирования воздуха большой производительности, соизмеримой с производительностью современных больших центробежных компрессоров.The invention can be used in industrial systems of ventilation and air conditioning of large capacity, commensurate with the performance of modern large centrifugal compressors.

Таким образом, сущность изобретения в части способа заключается в организации дополнительного осевого потока, противоположно направленного движению основного вращающегося потока, создаваемого лопастями осевого вентилятора, что позволяет разделять воздух на горячий и холодный потоки.Thus, the invention in terms of the method consists in organizing an additional axial flow opposite to the direction of movement of the main rotating stream created by the axial fan blades, which allows the air to be divided into hot and cold flows.

Осевой поток организуют:Axial flow is organized by:

- либо в результате возврата части основного потока за счет его отражения от крышки, установленной в конце напорного канала, путем вырезания части основного потока острыми краями отражателя, имеющего чашеобразную (вогнутую) форму, а также за счет плавного огибания выступа, расположенного по оси такого отражателя;- either as a result of the return of part of the main stream due to its reflection from the cover installed at the end of the pressure channel, by cutting out part of the main stream with the sharp edges of the reflector having a cup-shaped (concave) shape, and also due to the smooth bending of the protrusion located along the axis of such a reflector ;

- либо в результате ввода дополнительного потока через крышку напорного канала, а также смешения части основного потока, и потока, выходящего из осевого отверстия, расположенного в крышке напорного канала.- either as a result of introducing an additional stream through the cover of the pressure channel, as well as mixing part of the main stream, and the stream leaving the axial hole located in the cover of the pressure channel.

При этом:Wherein:

- производят регулирование количества подаваемого газа через осевое отверстие, расположенное в крышке напорного канала, а на выходе из отражателя производят выпрямление (остановку вращения) осевого потока;- adjust the amount of gas supplied through the axial hole located in the cover of the pressure channel, and at the outlet of the reflector, rectify (stop rotation) the axial flow;

- осевой поток выводят из канала через пустотелую втулку вентилятора, внутри которой или на ее выходе создают разрежение, а на внутренней поверхности камеры энергоразделения улавливают излучение, исходящее от потоков газа и выводят из зоны излучения.- the axial flow is removed from the channel through the hollow fan sleeve, inside which or at its outlet a vacuum is created, and radiation emanating from the gas flows is captured on the inner surface of the energy separation chamber and removed from the radiation zone.

Сущность изобретения в части устройства заключается в том, что выходная часть кожуха, выполнена в виде напорного канала, в конце которого установлена крышка, выполненная, например, в виде отражателя потока, а втулка выполнена пустотелой.The invention in terms of the device lies in the fact that the output part of the casing is made in the form of a pressure channel, at the end of which a lid is installed, made, for example, in the form of a flow reflector, and the sleeve is hollow.

При этом:Wherein:

- начало напорного канала выполнено в виде конусного дефлектора, сочлененного широкой стороной с кожухом вентилятора, а отражатель потока выполнен чашеобразной (вогнутой) формы, имеющий заостренные края, причем в центре отражателя расположен выступ, имеющий плавное сопряжение с вогнутой поверхностью отражателя;- the beginning of the pressure channel is made in the form of a conical deflector, articulated on the wide side with the fan casing, and the flow reflector is made in a cup-shaped (concave) shape with pointed edges, and a protrusion is located in the center of the reflector that has a smooth connection with the concave surface of the reflector;

- на отражателе размещен выпрямитель-развихритель осевого потока;- an axial flow rectifier-expander is placed on the reflector;

- отражатель имеет осевое отверстие, расположенное по оси отражателя;- the reflector has an axial hole located along the axis of the reflector;

- в полости втулки расположена спиральная направляющая, выполненная, например, или в виде шнека, или в виде спиральных выступов, и/или канавок;- in the cavity of the sleeve is a spiral guide made, for example, either in the form of a screw, or in the form of spiral protrusions, and / or grooves;

- полость втулки связана с всасывающей стороной пневмонасоса, который может быть расположен непосредственно на втулке;- the sleeve cavity is connected to the suction side of the air pump, which can be located directly on the sleeve;

- напорный канал может быть выполнен или цилиндрическим с длиной от 15 до 30 его диаметров, или конусным с длиной от 5 до 10 начального диаметра конуса;- the pressure channel can be either cylindrical with a length of 15 to 30 diameters, or conical with a length of 5 to 10 of the initial diameter of the cone;

- внутренняя поверхность камеры энергоразделения выполнена поглощающей излучение, исходящего от потоков газа, например, имеет темный (черный) цвет, при этом она может выполняться шероховатой или даже иметь свойство абсолютно черного тела, а также может покрываться гладким слоем, прозрачным для улавливаемого излучения;- the inner surface of the energy separation chamber is made to absorb radiation emanating from gas flows, for example, has a dark (black) color, while it can be roughened or even have the property of a completely black body, and can also be covered with a smooth layer transparent to the trapped radiation;

- гладкий прозрачный слой и поглощающая поверхность размещены с зазором, заполненным охлаждающей жидкостью, имеющей темный цвет. Такая полость соединена с устройством для прокачки охлаждающей жидкости.- a smooth transparent layer and an absorbing surface are placed with a gap filled with coolant having a dark color. Such a cavity is connected to a device for pumping coolant.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Политехнический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1976.1. Polytechnical dictionary. - M.: Soviet Encyclopedia, 1976.

Claims (36)

1. Способ работы осевого вентилятора, включающий раскручивание воздушного потока лопастями и его продвижение в напорном круглом канале, отличающийся тем, что в напорном канале организуют осевой поток, противоположно направленный движению основного потока.1. The method of operation of the axial fan, including the unwinding of the air flow by the blades and its advancement in the pressure head round channel, characterized in that in the pressure channel the axial flow is organized opposite to the movement of the main stream. 2. Способ работы осевого вентилятора по п.1, отличающийся тем, что осевой поток организуют в результате возврата части основного потока за счет его отражения от крышки, установленной в конце напорного канала.2. The method of operation of the axial fan according to claim 1, characterized in that the axial flow is organized as a result of the return of part of the main flow due to its reflection from the cover installed at the end of the pressure channel. 3. Способ работы осевого вентилятора по п.1, отличающийся тем, что осевой поток организуют в результате ввода дополнительного потока через крышку напорного канала.3. The method of operation of the axial fan according to claim 1, characterized in that the axial flow is organized as a result of introducing an additional flow through the cover of the pressure channel. 4. Способ работы осевого вентилятора по п.2, отличающийся тем, что осевой поток организуют за счет вырезания части основного потока острыми краями отражателя, имеющего чашеобразную (вогнутую) форму.4. The method of operation of the axial fan according to claim 2, characterized in that the axial flow is organized by cutting out part of the main stream with the sharp edges of the reflector having a cup-shaped (concave) shape. 5. Способ работы осевого вентилятора по п.4, отличающийся тем, что осевой поток организуют за счет плавного огибания выступа, расположенного по оси чашеобразного отражателя.5. The method of operation of the axial fan according to claim 4, characterized in that the axial flow is organized due to the smooth bending of the protrusion located along the axis of the bowl-shaped reflector. 6. Способ работы осевого вентилятора по п.2 или 3, отличающийся тем, что осевой поток организуют за счет смешения части основного потока, и потока, выходящего из осевого отверстия, расположенного в крышке напорного канала.6. The method of operation of the axial fan according to claim 2 or 3, characterized in that the axial flow is organized by mixing part of the main stream and the stream leaving the axial hole located in the cover of the pressure channel. 7. Способ работы осевого вентилятора по п.3 или 6, отличающийся тем, что производят регулирование количества подаваемого газа через осевое отверстие, расположенное в крышке напорного канала.7. The method of operation of an axial fan according to claim 3 or 6, characterized in that the amount of gas supplied is regulated through an axial hole located in the cover of the pressure channel. 8. Способ работы осевого вентилятора по п.1, отличающийся тем, что на выходе из отражателя производят выпрямление (остановку вращения) осевого потока.8. The method of operation of the axial fan according to claim 1, characterized in that at the outlet of the reflector, the axial flow is straightened (rotation is stopped). 9. Способ работы осевого вентилятора по п.1, отличающийся тем, что осевой поток выводят из канала через пустотелую втулку вентилятора.9. The method of operation of the axial fan according to claim 1, characterized in that the axial flow is removed from the channel through the hollow fan hub. 10. Способ работы осевого вентилятора по п.9, отличающийся тем, что создают разряжение внутри пустотелой втулки вентилятора.10. The method of operation of the axial fan according to claim 9, characterized in that they create a vacuum inside the hollow core of the fan. 11. Способ работы осевого вентилятора по п.9, отличающийся тем, что создают разряжение на выходе из пустотелой втулки вентилятора.11. The method of operation of the axial fan according to claim 9, characterized in that they create a vacuum at the outlet of the hollow fan hub. 12. Способ работы осевого вентилятора по п.1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности камеры энергоразделения улавливают излучение, исходящее от потоков газа, и выводят из зоны излучения.12. The method of operation of the axial fan according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the energy separation chamber the radiation emitted from the gas flows is captured and removed from the radiation zone. 13. Осевой вентилятор, содержащий втулку с лопастями, установленную внутри кожуха, отличающийся тем, что выходная часть кожуха выполнена в виде напорного канала, в конце которого установлена крышка, выполненная, например, в виде отражателя потока, а втулка выполнена пустотелой.13. An axial fan containing a sleeve with blades mounted inside the casing, characterized in that the outlet part of the casing is made in the form of a pressure channel, at the end of which a cover is installed, made, for example, in the form of a flow reflector, and the sleeve is hollow. 14. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что начало напорного канала выполнено в виде конусного дефлектора, сочлененного широкой стороной с кожухом вентилятора.14. The axial fan according to item 13, wherein the beginning of the pressure channel is made in the form of a conical deflector, articulated by the wide side with the fan casing. 15. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что отражатель потока выполнен чашеобразной (вогнутой) формы.15. The axial fan according to item 13, wherein the flow reflector is made in a cup-shaped (concave) shape. 16. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что чашеобразный отражатель потока имеет заостренные края.16. The axial fan according to item 13, characterized in that the bowl-shaped reflector of the flow has pointed edges. 17. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что в центре чашеобразного отражателя расположен выступ, имеющий плавное сопряжение с вогнутой поверхностью отражателя.17. The axial fan according to item 13, characterized in that in the center of the bowl-shaped reflector is a protrusion having a smooth mate with the concave surface of the reflector. 18. Осевой вентилятор по п.13 или 17, отличающийся тем, что крышка напорного канала имеет осевое отверстие, расположенное по оси отражателя.18. The axial fan according to item 13 or 17, characterized in that the pressure channel cover has an axial hole located along the axis of the reflector. 19. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что на отражателе размещен выпрямитель-развихритель осевого потока.19. The axial fan according to item 13, wherein the axial flow rectifier-expander is placed on the reflector. 20. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что в полости втулки расположена спиральная направляющая, выполненная, например, или в виде шнека, или спиральных выступов, и/или канавок.20. The axial fan according to item 13, characterized in that in the cavity of the sleeve there is a spiral guide made, for example, either in the form of a screw, or spiral protrusions, and / or grooves. 21. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что полость втулки связана с всасывающей стороной пневмонасоса.21. The axial fan of claim 13, wherein the sleeve cavity is connected to the suction side of the air pump. 22. Осевой вентилятор по п.21, отличающийся тем, что на втулке расположен центробежный пневмонасос.22. The axial fan according to item 21, wherein the centrifugal air pump is located on the sleeve. 23. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что напорный канал выполнен цилиндрическим.23. The axial fan according to item 13, wherein the pressure channel is cylindrical. 24. Осевой вентилятор по п.23, отличающийся тем, что длина цилиндрического напорного канала находится в пределах 15-30 его диаметров.24. The axial fan according to item 23, wherein the length of the cylindrical pressure channel is within 15-30 of its diameters. 25. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что напорный канал выполнен конусным.25. The axial fan according to item 13, wherein the pressure channel is made conical. 26. Осевой вентилятор по п.25, отличающийся тем, что длина конусного напорного канала находится в пределах 5-10 начального диаметра конуса.26. The axial fan according A.25, characterized in that the length of the conical pressure channel is within 5-10 of the initial diameter of the cone. 27. Осевой вентилятор по п.25, отличающийся тем, что угол конуса напорного канала находится в пределах 4-15 угловых градусов.27. The axial fan according A.25, characterized in that the angle of the cone of the pressure channel is in the range of 4-15 angular degrees. 28. Осевой вентилятор по п.13, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры энергоразделения выполнена поглощающей излучение, исходящего от потоков газа.28. The axial fan according to item 13, wherein the inner surface of the energy separation chamber is designed to absorb radiation emanating from gas flows. 29. Осевой вентилятор по п.28, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры энергоразделения имеет темный, например черный, цвет.29. The axial fan according to claim 28, characterized in that the inner surface of the energy separation chamber has a dark, for example black, color. 30. Осевой вентилятор по п.29, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры энергоразделения выполнена шероховатой.30. The axial fan according to clause 29, wherein the inner surface of the energy separation chamber is roughened. 31. Осевой вентилятор по п.29, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры энергоразделения покрыта слоем, имеющим свойство абсолютно черного тела.31. The axial fan according to clause 29, wherein the inner surface of the energy separation chamber is coated with a layer having the property of a completely black body. 32. Осевой вентилятор по п.28, отличающийся тем, что внутренняя поверхность камеры энергоразделения покрыта гладким слоем, прозрачным для улавливаемого излучения.32. The axial fan according to claim 28, characterized in that the inner surface of the energy separation chamber is coated with a smooth layer transparent to the trapped radiation. 33. Осевой вентилятор по п.32, отличающийся тем, что гладкий прозрачный слой и поглощающая поверхность размещены с зазором по отношению друг к другу.33. The axial fan according to Claim 32, wherein the smooth transparent layer and the absorbent surface are placed with a gap with respect to each other. 34. Осевой вентилятор по п.33, отличающийся тем, что зазор заполнен охлаждающей жидкостью.34. The axial fan according to claim 33, wherein the gap is filled with coolant. 35. Осевой вентилятор по п.34, отличающийся тем, что охлаждающая жидкость имеет темный цвет или в нее введен краситель.35. The axial fan according to clause 34, wherein the coolant is dark in color or dye is introduced into it. 36. Осевой вентилятор по п.34, отличающийся тем, что полость, образованная зазором между гладким прозрачным слоем и поглощающей поверхностью, соединена с устройством для прокачки охлаждающей жидкости.36. The axial fan according to clause 34, wherein the cavity formed by the gap between the smooth transparent layer and the absorbing surface is connected to a device for pumping coolant.
RU2003125210/06A 2003-08-07 2003-08-07 Method of operation and design of axial-flow fan RU2249130C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003125210/06A RU2249130C1 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method of operation and design of axial-flow fan
PCT/RU2004/000285 WO2005015025A1 (en) 2003-08-07 2004-07-14 Operating method for an axial fan and an axial fan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003125210/06A RU2249130C1 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method of operation and design of axial-flow fan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003125210A RU2003125210A (en) 2005-02-27
RU2249130C1 true RU2249130C1 (en) 2005-03-27

Family

ID=34132471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003125210/06A RU2249130C1 (en) 2003-08-07 2003-08-07 Method of operation and design of axial-flow fan

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2249130C1 (en)
WO (1) WO2005015025A1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2743651B1 (en) * 1977-09-28 1979-01-25 Siemens Ag Axial fan
RU2133383C1 (en) * 1998-01-08 1999-07-20 Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" Axial-flow fan and method of assembly of such fan

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PCT (WO) 93/15321 A1, 05.08.1993. *
СЫЧУГОВ Н.П. Вентиляторы. Киров, 2000, с.13-18. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003125210A (en) 2005-02-27
WO2005015025A1 (en) 2005-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102614749B (en) Vortex type hot and cold gas separation apparatus
US7478993B2 (en) Cooling fan using Coanda effect to reduce recirculation
KR100550529B1 (en) Centrifugal fan of a refrigerator
RU2621585C2 (en) Cooling axial fan with axipetal guide blades of the stator
US4836148A (en) Shrouding for engine cooling fans
KR200484535Y1 (en) A turbo blower comprising intake port
TW202100927A (en) Liquid-cooled heat dissipation device and vehicle
CN201969471U (en) Vortex type cold and hot air separation device
CN208864113U (en) A kind of uniformly heated air fryer
RU2249130C1 (en) Method of operation and design of axial-flow fan
WO2022001620A1 (en) Color wheel heat dissipation device and projection apparatus using same
CN207935971U (en) A kind of headlight for vehicles assembly
US7275910B2 (en) Outlet airflow direction control unit
US4320937A (en) Rotatable motor vehicle mirror
CN115045991A (en) Multi-stage gear reducer for hoisting protection
RU2231005C2 (en) Vortex tube and method of operation thereof
CN109973197A (en) A kind of self cooled cooling water pump for engine
CN113623224B (en) Separation structure, compressor and air conditioner
CN110439762B (en) Wind power generator
RU2207472C2 (en) Vortex pipe
CN219222122U (en) Energy-saving heat-dissipation LED bulb lamp
JP2020535344A (en) Two-part split scroll for centrifugal compressors
CN214196709U (en) Heat radiation centrifugal fan
CN117424394B (en) Motor structure convenient to heat dissipation
CN217159439U (en) Heat radiator for step motor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140808