RU2277209C1 - Vortex energy separator - Google Patents
Vortex energy separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277209C1 RU2277209C1 RU2005106461/06A RU2005106461A RU2277209C1 RU 2277209 C1 RU2277209 C1 RU 2277209C1 RU 2005106461/06 A RU2005106461/06 A RU 2005106461/06A RU 2005106461 A RU2005106461 A RU 2005106461A RU 2277209 C1 RU2277209 C1 RU 2277209C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- gas
- vortex tube
- vortex
- inlet
- Prior art date
Links
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к устройствам для гидродинамического температурного разделения воздуха с использованием энергии ветра.The invention relates to the field of power engineering, in particular to devices for hydrodynamic temperature separation of air using wind energy.
Известен вихревой энергоразделитель, содержащий соосно размещенные одна в другой две вихревые трубы с автономными тангенциальными вводами сжатого газа, камерами энергетического разделения и диафрагмами. Тангенциальный ввод внутренней трубы расположен в камере энергетического разделения наружной трубы и выполнен многосопловым, а диафрагма внутренней трубы обращена в сторону тангенциального ввода наружной трубы (см. пат. СССР №721644, кл. F 25 В 9/02, от 24.01.78 г.).Known vortex energy separator containing coaxially placed one into the other two vortex tubes with autonomous tangential inlets of compressed gas, energy separation chambers and diaphragms. The tangential input of the inner pipe is located in the chamber of the energy separation of the outer pipe and is multi-nozzle, and the diaphragm of the inner pipe is facing the tangential input of the outer pipe (see US Pat. No. 721644, class F 25 B 9/02, dated January 24, 1978. )
Однако известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как предназначено для работы только на сжатом газе.However, the known device has limited functionality, as it is designed to work only on compressed gas.
По технической сущности наиболее близким к предложенному является устройство для разделения газовоздушных смесей, содержащее тангенциальный патрубок ввода смеси, камеру энергетического разделения, узлы отвода горячих и холодных продуктов разделения. Патрубок выполнен в виде сопла Лаваля с косым срезом, узел отвода холодных продуктов - в виде трубы со сквозными отверстиями на ее части, размещенной в камере энергетического расширения, при этом на остальной части трубы, выведенной из камеры, размещен регулируемый дроссель, а в узле отвода горячих продуктов установлен кольцеобразный дроссель (см. пат. РФ №2050517, кл. F 25 В 9/02, от 26.02.93 г.).By technical nature, the closest to the proposed device is a separation of gas-air mixtures, containing a tangential nozzle for introducing the mixture, an energy separation chamber, units for removing hot and cold separation products. The pipe is made in the form of a Laval nozzle with an oblique cut, the cold product outlet assembly is in the form of a pipe with through holes on its part located in the energy expansion chamber, while an adjustable choke is placed on the rest of the pipe withdrawn from the chamber, and in the outlet assembly hot products installed ring-shaped choke (see US Pat. RF No. 2050517, CL F 25 V 9/02, dated 02.26.93).
Однако и это известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как способно работать только на сжатых газовоздушных смесях.However, this known device also has limited functionality, as it can only work on compressed gas-air mixtures.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения работы не только со сжатыми газовоздушными смесями, но и с использованием энергии ветра.The technical result is the expansion of functionality by providing work not only with compressed gas-air mixtures, but also with the use of wind energy.
Достигается это тем, что вихревой энергоразделитель содержит вихревую трубу как минимум с одним тангенциальным входом для ввода газовоздушной смеси и двумя выходами, один из которых выполнен в виде дросселя для горячей смеси, другой - в виде диафрагмы для холодной смеси, причем тангенциальный вход снабжен соплом, выполненным с обеспечением возможности получения на выходе звуковых или сверхзвуковых скоростей газовоздушной смеси, на входе сопла установлен конфузор, а вихревая труба снабжена системой, обеспечивающей внутри нее вакуум, кроме того вышеуказанная система содержит датчик измерения скорости ветра на входе в конфузор, формирователь управляющих импульсов, отверстие для откачки газовоздушной смеси из вихревой трубы и три клапанных блока, первый из которых установлен на тангенциальном входе, второй и третий - на выходах дросселя и диафрагмы, соответственно, причем выход датчика скорости ветра подключен ко входу формирователя управляющих импульсов, обеспечивающего управление вышеуказанными клапанными блоками.This is achieved by the fact that the vortex energy separator contains a vortex tube with at least one tangential inlet for entering the gas-air mixture and two outputs, one of which is made in the form of a throttle for the hot mixture, the other in the form of a diaphragm for the cold mixture, and the tangential inlet is equipped with a nozzle, made with the possibility of obtaining at the output of sound or supersonic velocities of the gas-air mixture, a confuser is installed at the inlet of the nozzle, and the vortex tube is equipped with a system providing a vacuum inside it In addition, the above system contains a wind speed measuring sensor at the inlet to the confuser, a control pulse generator, an opening for pumping the gas-air mixture from the vortex tube, and three valve blocks, the first of which is installed at the tangential inlet, the second and third at the outputs of the throttle and diaphragm, respectively moreover, the output of the wind speed sensor is connected to the input of the control pulse shaper, which provides control of the above valve blocks.
Сущность изобретении заключается в том, что выполнение предложенного устройства соответствующим образом позволяет обеспечивать такой режим работы, при котором можно использовать не только энергию сжатого газа, но и энергию ветра. Кроме того, возможность использования нескольких тангенциальных входов позволяет увеличить мощность вихревого энергоразделителя.The essence of the invention lies in the fact that the implementation of the proposed device accordingly allows you to provide a mode of operation in which you can use not only the energy of compressed gas, but also wind energy. In addition, the ability to use several tangential inputs allows you to increase the power of the vortex energy separator.
Сравнение предложенного устройства с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию «новизна», а отсутствие в аналогах отличительных признаков говорит о соответствии критерию «изобретательский уровень».Comparison of the proposed device with the closest analogue allows us to claim compliance with the criterion of "novelty", and the absence of distinctive features in the analogs indicates compliance with the criterion of "inventive step".
Предварительные испытания позволяют утверждать о возможности промышленного использования.Preliminary tests suggest the possibility of industrial use.
На чертеже представлен вариант конструкции предложенного устройства.The drawing shows a design variant of the proposed device.
Вихревой энергоразделитель содержит вихревую трубу 1 как минимум с одним тангенциальным входом 2 для ввода газовоздушной смеси и двумя выходами, один из которых выполнен в виде дросселя 3 для горячей смеси Qг, другой - в виде диафрагмы 4 для холодной смеси Qx, причем тангенциальный вход 2 снабжен соплом 5, выполненным с обеспечением возможности получения на выходе звуковых или сверхзвуковых скоростей газовоздушной смеси. По существу в этой функции может быть использовано сопло Лаваля, на входе которого установлен конфузор 6. Вихревая труба 1 снабжена системой, обеспечивающей внутри нее вакуум.The vortex energy separator contains a vortex tube 1 with at least one tangential inlet 2 for entering the gas-air mixture and two outputs, one of which is made in the form of a throttle 3 for the hot mixture Q g , the other in the form of a diaphragm 4 for the cold mixture Q x , and the tangential inlet 2 is equipped with a nozzle 5, made with the possibility of obtaining at the output of sound or supersonic speeds of the gas-air mixture. Essentially, a Laval nozzle can be used in this function, at the input of which a confuser 6 is installed. The vortex tube 1 is equipped with a system providing a vacuum inside it.
Такая система может содержать датчик измерения скорости ветра (не показан) на входе в конфузор 6, формирователь 7 управляющих импульсов, отверстие (не показано) для откачки газовоздушной смеси из вихревой трубы 1 и три клапанных блока 8, 9, 10, первый из которых установлен на тангенциальном входе 2, второй и третий - на выходах дросселя 3 и диафрагмы 4, соответственно, причем выход датчика скорости ветра подключен ко входу формирователя 7 управляющих импульсов, обеспечивающего управление вышеуказанными клапанными блоками 8, 9, 10.Such a system may include a wind speed sensor (not shown) at the inlet to the confuser 6, a control pulse shaper 7, an opening (not shown) for pumping the gas-air mixture from the vortex tube 1, and three valve blocks 8, 9, 10, the first of which is installed at the tangential input 2, the second and third - at the outputs of the throttle 3 and the diaphragm 4, respectively, and the output of the wind speed sensor is connected to the input of the driver 7 of the control pulses, providing control of the above valve blocks 8, 9, 10.
Второй клапанный блок 9, представленный на чертеже в виде двух частей, по существу представляет собой один клапан, способный перекрывать дроссельное отверстие. Конструкция блоков 8-10 может быть стандартной, которые используются в вакуумных аэродинамических трубах.The second valve block 9, shown in the drawing in two parts, is essentially one valve capable of blocking the throttle hole. The design of blocks 8-10 can be standard, which are used in vacuum wind tunnels.
Формирователь 7 управляющих импульсов может быть выполнен в виде стандартного формирователя прямоугольных импульсов с тремя выходами, на первом из которых формируется прямоугольный импульс сразу после поступления сигнала с датчика скорости ветра, на втором выходе формирователя 7 формируется прямоугольный импульс с задержкой τ1 и на третьем выходе - с задержкой τ2, где τ2>τ1. В качестве формирователя может быть Триггер Шмидта, на выходе которого включены последовательно две линии задержки (выход - τ1 и выход - τ2).Shaper of control pulses 7 can be made in the form of a standard shaper of rectangular pulses with three outputs, the first of which forms a rectangular pulse immediately after the signal from the wind speed sensor, the second output of shaper 7 generates a rectangular pulse with a delay of τ1 and at the third output - delay τ2, where τ2> τ1. As a shaper, there may be a Schmidt trigger, at the output of which two delay lines are connected in series (output - τ1 and output - τ2).
Канал вихревой трубы 1 находится при атмосферном давлении. В этом случае все быстродействующие клапанные блоки 8-10 открыты. В вихревую трубу 1 направлен ветровой поток. В таком режиме работы в вихревой трубе 1 имеет место дозвуковой режим течения газовоздушной смеси (воздуха), следовательно величина температурного разделения относительно невелика.The channel of the vortex tube 1 is at atmospheric pressure. In this case, all high-speed valve blocks 8-10 are open. The wind stream is directed into the vortex tube 1. In this mode of operation, in the vortex tube 1 there is a subsonic mode of flow of the gas-air mixture (air), therefore, the magnitude of the temperature separation is relatively small.
В результате со стороны дросселя 3 будет выходить горячий воздух, а через диафрагму 4 - холодный. Дальнейшая утилизация холодного и горячего воздуха осуществляется в соответствии с техническими требованиями.As a result, hot air will come out from the throttle 3 side, and cold air will flow through the diaphragm 4. Further disposal of cold and hot air is carried out in accordance with the technical requirements.
Использование вакуумированной вихревой трубы 1 с системой быстродействующих клапанных блоков 8-10 с возможностью использования эффекта "запирания" приведет к увеличению разности температур между холодным и горячим воздухом. Для работы трубы 1 в свехзвуковом режиме необходимо при закрытых клапанных блоках 8-10 через отверстие для откачки газовоздушной смеси вакуумировать канал трубы 1 известными средствами. При попадании ветра в конфузор 6 и определенной его скорости срабатывает датчик скорости ветра, сигнал с которого запускает формирователь 7 управляющих импульсов, с первого выхода которого поступает сигнал на открывание первого клапанного блока 8. После открытия клапанного блока 8 газовоздушная смесь поступает в тангенциальный вход 2 и в трубе 1 образуется закрученная струя газовоздушной смеси. Через некоторое время τ1 открывается быстродействующий клапанный блок 9 дросселя 3 и далее через τ2 - клапанный блок 10 диафрагмы 4. В результате в канале трубы 1 образуется сверхзвуковой поток воздуха, ограниченный скачками уплотнения. Времена задержки τ1 и τ2 выбираются из расчета геометрических размеров вихревой трубы 1. К увеличению эффективности вихревой трубы 1 может привести каскадное включение нескольких вихревых труб и использование нескольких тангенциальных входов.The use of a vacuum vortex tube 1 with a system of high-speed valve blocks 8-10 with the possibility of using the effect of "locking" will lead to an increase in the temperature difference between cold and hot air. For the pipe 1 to operate in supersonic mode, when the valve blocks 8-10 are closed, it is necessary to vacuum the pipe channel 1 by known means through the hole for pumping the gas-air mixture. When the wind enters the confuser 6 and its certain speed, the wind speed sensor is triggered, the signal from which triggers the control pulse generator 7, from the first output of which the signal to open the first valve block 8 is received. After opening the valve block 8, the air-gas mixture enters the tangential inlet 2 and a swirling stream of air-gas mixture is formed in the pipe 1. After some time τ1, the high-speed valve block 9 of the throttle 3 opens and then through τ2 the valve block 10 of the diaphragm 4. As a result, a supersonic air flow is formed in the pipe channel 1, limited by shock waves. The delay times τ1 and τ2 are selected from the calculation of the geometric dimensions of the vortex tube 1. Cascaded inclusion of several vortex tubes and the use of several tangential inputs can lead to an increase in the efficiency of vortex tube 1.
В качестве примера конкретной реализации изобретения выбраны следующие параметры, при этом использованы элементы гидродинамического моделирования, т.к. крупномасштабных вихревых труб в настоящее время не существует. Ниже представлены примерные параметры крупномасштабной вихревой трубы и ожидаемые технические характеристики для первого режима работы:As an example of a specific implementation of the invention, the following parameters were selected, while the elements of hydrodynamic modeling were used, since large-scale vortex tubes do not currently exist. Below are the approximate parameters of a large-scale vortex tube and the expected technical characteristics for the first mode of operation:
Таким образом в предложенном техническом решении достигается поставленный технический результат. Следует отметить, что предложенный вихревой энергоразделитель может быть использован в различных областях для охлаждения и/или нагревания жилых и производственных помещений, а также в различных технологических процессах.Thus, in the proposed technical solution, the delivered technical result is achieved. It should be noted that the proposed vortex energy separator can be used in various fields for cooling and / or heating of residential and industrial premises, as well as in various technological processes.
Некоторые области примененияSome applications
1. Охлаждение или нагревание жилых и производственных помещений.1. Cooling or heating of residential and industrial premises.
2. Опреснение воды.2. Desalination of water.
3. Фракционное разделение углеводородов.3. Fractional separation of hydrocarbons.
4. Сжижение попутных газов при добыче нефти.4. Liquefaction of associated gases during oil production.
5. Разделение газовых компонент воздуха.5. Separation of the gas components of the air.
Существенной особенностью является экологически чистое производство тепла и холода с использованием возобновляемого источника энергии, каковым является энергия ветра. Особенно важно использование его в труднодоступных малонаселенных районах.An essential feature is the environmentally friendly production of heat and cold using a renewable energy source, which is wind energy. Its use in hard-to-reach sparsely populated areas is especially important.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106461/06A RU2277209C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Vortex energy separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106461/06A RU2277209C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Vortex energy separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2277209C1 true RU2277209C1 (en) | 2006-05-27 |
Family
ID=36711389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005106461/06A RU2277209C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Vortex energy separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2277209C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110282678A (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-27 | 天津理工大学 | Wind light mutual complementing double flash evaporation seawater desalination system and working method based on vortex tube |
-
2005
- 2005-03-10 RU RU2005106461/06A patent/RU2277209C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110282678A (en) * | 2019-06-14 | 2019-09-27 | 天津理工大学 | Wind light mutual complementing double flash evaporation seawater desalination system and working method based on vortex tube |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kumar et al. | Experimental investigations on a two-phase jet pump used in desalination systems | |
RU2008117344A (en) | DOUBLE SPRAY NOZZLE | |
ATE479831T1 (en) | TURBINE BLADE FOR A TURBINE | |
CN102032987A (en) | Experiment device for researching jet atomizing characteristic of jet nozzle | |
WO2012066392A1 (en) | Heat-generating jet injection | |
RU2277209C1 (en) | Vortex energy separator | |
JP2011115771A (en) | Fine air bubble generator for microbubble shower | |
JPS55139920A (en) | Exhaust device for outside engine of boat | |
CN109505711A (en) | It is a kind of for generating the gas-gas mouse device of high temperature ultrasonic quick burning gas | |
RU2013137144A (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HIGH-TEMPERATURE WATER VAPOR ENRICHED WITH ACTIVE PARTICLES USING A PLASMA | |
GB1140837A (en) | Method and apparatus for mixing streams of gas | |
RU2317450C1 (en) | Liquid-gas fluidic apparatus | |
RU2621924C9 (en) | Gas ejector | |
RU2007109263A (en) | WATER JET ENGINE | |
RU142692U1 (en) | DEVICE FOR AERODYNAMIC COOLING OF AIR (GAS) | |
RU2548070C1 (en) | Kochetov's method of long range gas-droplet jet creation and device for its implementation | |
RU2050517C1 (en) | Method and device for separating gas-and-air mixtures | |
RU2209350C1 (en) | Ejector and method of its operation | |
SU1477998A1 (en) | Device for cooling air | |
SU800435A1 (en) | Swirl ejector | |
RU2213914C1 (en) | Method for vortex energy separation of gas flow and apparatus for performing the same | |
RU2301915C2 (en) | Pneumopulse system for breaking material bridges and cleaning surfaces of apparatuses from deposits | |
JPS57160000A (en) | Velocity-type compressor | |
RU2227878C1 (en) | Method of and device for vortex energy separation of flow | |
RU2001124690A (en) | Vortex tube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120311 |