SU1044904A1 - Вихревой холодильник - Google Patents

Вихревой холодильник Download PDF

Info

Publication number
SU1044904A1
SU1044904A1 SU823445010A SU3445010A SU1044904A1 SU 1044904 A1 SU1044904 A1 SU 1044904A1 SU 823445010 A SU823445010 A SU 823445010A SU 3445010 A SU3445010 A SU 3445010A SU 1044904 A1 SU1044904 A1 SU 1044904A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
vortex
chamber
nozzle
inlet
ejector
Prior art date
Application number
SU823445010A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Иванович Осипенко
Ринат Шайхиевич Аюпов
Михаил Николаевич Перминов
Анатолий Петрович Кротов
Артем Артемович Халатов
Original Assignee
Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности
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 Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности filed Critical Казанский Научно-Исследовательский Технологический И Проектный Институт Химико-Фотографической Промышленности
Priority to SU823445010A priority Critical patent/SU1044904A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1044904A1 publication Critical patent/SU1044904A1/ru

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/02Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
    • F25B9/04Compression 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

ВИХРЕВОЙ ХОЛОДИЛЬНИК,содержащий вихревую трубу с сопловым вводом, диафрагмой вывода холодного потока и дросселем.на гор чем конце, и охдаждающую рубашку, св занную с гор чим концом через эжектор, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  термодинамической эффективности, холодильник дополнительно содержит вихревую камеру, рубашка размещена вокруг нее и разделена поперечной перегородкой на входную и выходную секции, сообщенные с полостью вихревой камеры посредством тангенциальных отверстий, выполненных в ее стенке, причем эжектор выполнен в виде расположенных одно в другом сопел Лавал , установ«5 ленных в камере в зоне отверстий входной секции, а в зоне отверстий выходной секции внутри камеры дополнительно установлен с возможностью продольного перемещени  стакан, выполненный с соплом в днище и щелевыми окнами в боковой стенке.

Description

Изобретение относитс  к кондиционирсванию воздуха, а именно к устройствам дл  получени  гор чего и холодного потоков воздуха с помощью вихревых труб, в которых утилизаци  энезргин гор чего потока с целью возрастани  энергетической эффектив ности, происходит в щелевых диффузорах , вихревых вакуум- насосах и эжекторах. Широкому распространению вихревы труб дл  холодильных установок преп тствует низка  экономичность происход щего в них процесса энергетического разделени , причем эффектив ность процесса возрастает с увеличением диаметра.вихревой трубы Cl. Однако, при этом пропорционально квадрату диаметра трубы увеличиваетс  расход сжатого газа, что ограничивает применение вихревых труб большого диаметра втаких случа х, как утилизаци  энергии давлени  при родных газов и подобных им. Обычно дл  промышленных выхревых труб диап зон диаметров ограничиваетс  15-20 л Одним из наиболее перспективных направлений в области повышени  эне гетической эффективности вихревых труб  вл етс  повышение работоспосо ности доли холодного потока путем его многократной циркул ции. При эт процесс энергетического разделени  может заметно приблизитьс  к предел но возможному Известен вихревой холодильник, содержащий корпус с отверстием дл  пропуска газа, на котором укреплен вихревой генератор. - Генератор имеет несколько сопел и кольцевую вихревую камеру, в которую из сопел по касательной подаетс  газ. Один конец камеры имеет уплотнение , другой соединен с .выпускной линией. Через выпускную линию, вихревую камеру и уплотнение соосно с ними проходит труба менычего сечени  дл  охлаждаемого газа L 2 . Недостаток этого холодильника высока  энергоемкость. Известна также холодильна  вихрева  установка, котора  содержит каме ру, теплообменник дл  охлаждени  поступающего осушенного сжатого воздуха , вихревой холодильник, диффузор струйный эжектор и дополнительно охватывающую камеру полость, сообщающуюс  через отверсти  с камерой и в нижней своей части с теплообменником Установка содержит также второй вихревой холодильник, последовательно действующий после первого дл  осуществлени  второй ступени расшире ки  воздуха, а также второй эжектор дл  увеличени  адиабатического перепада давлени  воздуха З j. Недостатком этой установки  вл етс  необходимость использовани  высоких давлений газа дл  срабатывани  его в ступенчатых схемах, что не всегда возможно по .техническим причинам . Увеличение диаметра вихревой трубы при наличии высоких давлений приводит к повышенному расходу сжатого воздуха. Так как КПД струйных эжекторов, включенных в установку, не превышает 5-10%, то и обща  энергетическа  эффективность вихревой холодильной установки также низка . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  вихревой холодильник, содержащий вихревую трубу с сопловым вводом , диафрагмой вывода холодного потока и дросселем на гор чем конце и охлаждающую рубашку, св занную с гор чим концом через эжектор 4. Недостатком этого холодильника  вл етс  то обсто тельство, что,хот  сопловой ввод имеет срез, который в какой-то степени позвол ет получить скорость, превышающую скорость звука (как в сопле Лавал ) , поток после выхода из сопла начинает поворачивать по касательной к внутренней поверхности трубы, что приводит к резкому уменьшению скорости. Поэтому значительное повышение перепада давлени  фактически не ведет к дальнейшему увеличению скорости истечени  газа из сопла и температурный эффект не увеличиваетс , несмотр  на дальнейшее повышение начального давлени . Кроме того, недостатком этого вихревого холодильника  вл етс  то, что при переходе с режима охлаждени  на режим подогрева необходимо производить .замену диафрагь4ы вихревой трубы с меньивго диаметра на больший, что неудобно дл  лабораторной и научно-исследовательской практики. Цель изобретени  - повьпиение термодинамической эффективности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в вихревом холодильнике, содержащем вихревую трубу с сопловым вводом , диафрагмой вывода холодного потока, дросселем на гор чем конце и охлаждающую рубашку, св занную с гор чим концом через эжектор, холодильник дополнительно содержит вихревую камеру, а рубашка размещена вокруг нее и разделена поперечной перегородкой на входную и .выходную секции, сообщенные с полостью вихревой камеры посредством тангенциальных отверстий, выполненных в ее стенке , причем эжектор выполнен в виде расположенных одно в другом сопел Лавал , установленных в камере в зоне отверстий входной секции, а в зоне отверстий выхолной секции внутри камеры дополнительно установлен с возможностью продольного перемещени  стакан, выполненный с соплом в днище и щелевыми окнами в боковой стенке. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый вихревой холодильник,на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1/ на фиг. 3 - оазрез Б-Б на фиг. 1. Вихревой холодильник содержит вихревую трубу 1 с сопловым вводом диафрагмой 3 вывода холодного пото и дросселем 4 на гор чем конце, вих ревую камеру 5 с охлаждающей рубашкой б, разделенной поперечной перегородкой 7 на входную 8 и выходную секции, сообщенные с полостью вихре вой камеры 5 посредством тангенциальных отверстий 10 и 11, выполненных в ее стенке, эжектор, выполненный в виде расположенных одно в дру гом сопел Лавал  12 и 13, установленных в камере 5 в зоне отверстий 1 входной секции 8, а в зоне отверсти 11 выходной секции 9 внутри камеры установлен с возможностью продольного перемещени  стакан 14, выполненный с соплом 15 в днище и щелевыми окнами 16 в боковой стенке. Камера 5 имеет впускной патрубок 17, а выходна  секци  9 выпускной патрубок 18 с запорным краном 19. На внешней боковой поверхности рубашки б установлены ребра 20. Вихревой холодильник работает следующим образом. Сжатый воздух с давлением 3-4 ат и температурой 20°С подаетс  в сопловой ввод 2 вихревой трубы 1. В вихревой трубе 1 осуществл етс процесс энергетического разделени  воздуха на холодный и гор чий поток за счет эффекта Ранка. Выход щий из вихревой трубы холодный поток, имею щий давление 1-5-2 атм и температур проходит через отверстие диаф рагмы 3 и вытекает в полость вихревой камеры 5. За счет кинетической энергии струи холодного потока в . камеру 5 подсасываетс  воздух из ок ружающей Среды через патрубок 17. При этом стру  падает на днище стакана 14, и одна часть потока проходит через щелевые окна .16, а друга  проходит через сопло 15 и вытекает во внутренюю полость вихревой камеры 5 закрученной струей. Регулирование температурного режима осущест вл етс  дросселем 4. Гор чий поток с температурой +25°С и давлением 1,5-2 атм проходит дроссель 4 и пос тупает в секцию 8 охлаждающей рубаш ки 6, при этом часть тепла отдаетс  в окружающую среду с помощью ребер При этом температура падает и стано витс  равной 20-22°С. Далее гор чий поток проходит через тангенциальные отверсти  10 и закручиваетс  в кол цевом пространстве, образованном соплами Лавал  12 и 13. В расшир ющейс  части этого кольцевого пространства гор чий поток разгон етс  до скорости, превышающей скорость звука. Тангенциальна  закрутка потока позвол ет получить на выходе полую вращающуюс  струю, движущуюс  по периферии в направлении стакана 14. Холодный поток, вытекающий из сопла 15, взаимодействует с периферийным гор чим потоком и в результате перераспределени  энергии,  вл ющегос  результатом сложных газодинамических процессов, охлаждаетс  и вытекает через сопло Лавал  12 в атмосферу. При этом, двига сь по периферии, гор чий поток нагреваетс , одна часть его встречает сопротивление струй холодного потока, вытекающих под давлением через щелевые окна 16 ста- кана 14, поворачивает к оси и начинает двигатьс  в обратном направлении . Друга  часть, враща сь, перемещаетс  в осевом направлении, вытекает через профилированные отверсти  11 в секцию 9 рубашки 6 и через запорный кран 14 вытекает в атмосферу. Регулирование температурного режима установки осуществл етс  изменением положени  стакана 14. При перемещении стакана 14 сечение профилированных отверстий 11 будет перекрыватьс  боковой поверхностью этого стакана 14. При полном закрытии отверстий 11 весь гор чий поток, двига сь по периферии, закручиваетс  поперечными стру ми, вытекающими из щелевых окон 16 стакана 14, и эжектирует холодный поток, вытекающий из его сопла 15. Таким образом, одновременно с эжектированием холодного потока, вытекающего через сопло 15, производитс  более интенсивное энергетическое разделение воздуха на гор чий н холодный потоки. Одновременно вихревое движение гор чего потока обеспечивает высокую интенсивность теплообмена при передаче тепла к охлаждающей рубашке и далее через ребра 20 в окружающую среду. При дальнейшем перемещении стакана 14 по оси, отверсти  11 соедин ют через патрубок 18 с краном 19 внутреннюю полость стакана 14 с атмосферой. Это позвол ет с помощью предлагаемого вихревого холодильника получать воздух с различной температурой и влажностью. Стакан 14 испытывает давление как изнутри напором струй холодного потока воздуха, так и снаружи давлением периферийного потока гор чего воздуха. При работе стак.ан 14 автоматически устанавливаетс  по оси эжектора. С увеличением давлени  сжатого воздуха, подаваемого в сопловой ввод 2, и в результате регулировани  с помощью дроссел  4, стакан 14 будет автоматически перемещатьс  по оси камеры 5 и самоустанавливатьс  в положение равновеси . Если профилированные отверсти  11 наход тс  снаружи стакапа 14, то через патрубок 17 втекает атмосферный воздух, а через со ла 12 вытекает холодный поток. Во втором случае, когда отверсти  11 наход тс  внутри стакана 14, через патрубок 18 втекает атмосферный BOS дух. При этом температурный режим потока, вытекающего из сопла 12 в атмосферу, плавно мен етс  в широки пределах без замены диафрагмы 3 вихревой трубы. Кроме того заметный рост темпер туры гор чего-потока (дол  расхода гор чего потока при этом уменьшаетс ) позвол ет за счет эжектирова ни  воздуха из окружающей среды получить и при малых диаметрах диа рагмы максимальную температуру потока без уменьшени  его рас хода . Это равносильно повышению термодинамической эффективности вихревой трубы. Кроме того,, вытекающа  из кольцевого пространства между соплами Лавал  Л1ола  вращающа с  стру  газа, движуща с  со скоростью, превышащей скорость звука, движетс  поступательно по длине трубы. При этом повыиение давлени  приводит к увеличению скорости истечени  газа из сопла и возрастанию температурного эффекта. Диаметр эжектора, одновременно выполн ющего роль второй ступени вихревой трубы, значительно больше ее диаметра. Вихревое движение газа обеспечивает также более интенсивную теплоотдачу охлаждающей рубаиже и от нее в окружающую среду. Это увеличивает температурное разделение воздуха и повышает энергетическую эффективность вихревого холодильника .

Claims (1)

  1. ВИХРЕВОЙ ХОЛОДИЛЬНИК,содержащий вихревую трубу с сопловым вводом, диафрагмой вывода холодного потока и дросселем.на горячем конце, и охлаждающую рубашку, связанную с горячим концом через эжектор, о тличающийся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, холодильник дополни тельно содержит вихревую камеру, рубашка размещена вокруг нее и разделена поперечной перегородкой' на входную и выходную секции, сообщенные с полостью вихревой камеры пос редством тангенциальных отверстий, выполненных в ее стенке, причем эжектор выполнен в виде расположенных одно в другом сопел Лаваля, установленных в камере в зоне отверстий входной секции, а в зоне отверстий выходной секции внутри камеры дополнительно установлен с возможностью продольного перемещения стакан, выполненный с соплом в днище и щелевыми окнами в боковой стенке.
    (Л CZ >
SU823445010A 1982-05-25 1982-05-25 Вихревой холодильник SU1044904A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823445010A SU1044904A1 (ru) 1982-05-25 1982-05-25 Вихревой холодильник

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823445010A SU1044904A1 (ru) 1982-05-25 1982-05-25 Вихревой холодильник

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1044904A1 true SU1044904A1 (ru) 1983-09-30

Family

ID=21014066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823445010A SU1044904A1 (ru) 1982-05-25 1982-05-25 Вихревой холодильник

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1044904A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103673369A (zh) * 2012-09-26 2014-03-26 (株)京道商社 涡流管
EP2108902A3 (en) * 2008-04-10 2014-11-12 Silvent Ab Vortex tube

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
4. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике, М., Машиностроение, 1969, с. 183. 2.Патент № 3173273, кл. 62-5, опублик. 1965. 3.Авторское свидетельство СССР № 117187, кл. F 25 В 9/02, 1958. 4.Авторское свидетельство СССР № 204342, кл. F 25 В 9/02, 1968. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2108902A3 (en) * 2008-04-10 2014-11-12 Silvent Ab Vortex tube
CN103673369A (zh) * 2012-09-26 2014-03-26 (株)京道商社 涡流管
EP2713118A3 (en) * 2012-09-26 2014-11-12 Kyungdo Co., Ltd. Vortex tube
CN103673369B (zh) * 2012-09-26 2016-06-29 (株)京道商社 涡流管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3242679A (en) Solar refrigeration unit
CN106152585B (zh) 空气制冷器
US3969908A (en) Artificial snow making method
US2741899A (en) Cooling of compressed gas
CN204165266U (zh) 逆流型旋风涡流管式微型制冷器
US4302949A (en) Refrigeration and heating system
US3049891A (en) Cooling by flowing gas at supersonic velocity
RU2010132726A (ru) Способ и устройство для управления процессами в вихревой трубе
SU1044904A1 (ru) Вихревой холодильник
CN107525141A (zh) 一种t型管式空气制冷除湿系统
US6082116A (en) Vortex pilot gas heater
AU2003266788A1 (en) Cooling system with refrigerant for air conditioning and lowering temperature of engine
US3197969A (en) Heating and cooling of air for ventilating, warming and refrigerating purposes
RU2106581C1 (ru) Способ температурной стратификации газа и устройство для его осуществления (труба леонтьева)
CN215983305U (zh) 一种简易高低温控制装置
US3934425A (en) Flooded refrigerant condenser head pressure control
Nakagawa et al. Mixing of the confined jet of mist flow
RU202257U1 (ru) Устройство для испарительного охлаждения газа
RU2257494C1 (ru) Вихревой энергоразделяющий насос
RU2372212C1 (ru) Универсальное климатическое устройство
RU2041432C1 (ru) Вихревая труба в.и.метенина
SU1686281A1 (ru) Установка дл охлаждени м са или м сопродуктов
SU485287A1 (ru) Способ охладжени газа в вихревой трубе
RU2079067C1 (ru) Вихревой термотрансформатор
RU2028559C1 (ru) Вихревой охладитель воздуха