SU1341471A1 - Устройство дл получени тепла и холода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к криогенному машиностроению и м.б. использовано в установках разделени  воздуха. Цель изобретени  - повышение термодинамической эффективности устройства. Приемна  трубка выполнена в виде двух цилиндров 2 и 3 разных диаметров, соединенных усеченным конусом 4. Цилиндр 2 меньшего диаметра расположен со стороны сопла 1, а внутри цилиндра 3 большего диаметра с образованием кольцевой камеры (КК) 5 установлена вставка 6 с коническим рассекателем 7, об- рашенным вершиной в сторону сопла 1. Вставка 6 м.б. снабжена пакетом трубок, параллельных ее оси и открытых со стороны сопла. Внутренн   поверхность КК 5 выполнена пористо-шероховатой, а ее стенки - из теплопроводного материала, что интенсифицирует процесс трансформации энергии колебаний давлени  газа в тепловую и повышает эффективность отвода тепла от газа из КК за счет уменьшени  тол- ш,ины теплового пограничного сло  у стенок КК и увеличени  поверхности теплообмена . 2 з.п. ф-лы, 4 ил. « (Л J 5 СО N срие.1

Description

Изобретение относитс  к криогенному машиностроению, в частности к устройствам дл  производства холода с использованием эффекта расширени , и может быть использовано, например, в установках разделени  воздуха.

Цель изобретени  - повышение термодинамической эффективности устройства.

На фиг. 1 показано устройство дл  получени  тепла и холода; на фиг. 2 - то же; с конической кольцевой камерой; на фиг. 3 - то же, с пакетом трубок в кольцевой камере; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3.

Устройство содержит сопло 1, соосно с которым расположена приемна  трубка. Приемна  трубка выполнена в виде двух j цилиндров 2 и 3 соответственно меньшего и большего диаметров. Цилиндры соединены между собой усеченным конусом 4. Внутри цилиндра 3 с образованием кольцевой камеры 5 установлена вставка 6, имеюща 

to

объеме кольцевой камеры 5. Выдел юшеес  тепло выводитс  из нее через стенки вставки 6 и цилиндра 3 в окружающую среду, например, дл  подогрева вод ного пара. Дл  обеспечени  максимального тепловыделени  необходимо обеспечить максимальный коэффициент I прохождени  акустической волны из цилиндра 2 в кольцевую камеру 5. Величина | определ етс  по формуле

4-Р|-Р9

(Fi-f F,)

2 )

где PI - площадь поперечного сечени  цилиндра 2;

р2 - площадь входного поперечного сечени  кольцевой камеры 5.

R

Соотношение (1) ограничивает величину

. В частности, дл  того, чтобы в кольконический рассекатель 7. Вставка 6 может 20 F быть выполнена в виде цилиндра или кону-цевую камеру 5 проходило не менее 90%

са, при этом в первом случае кольцева акустической энергии необходимо в соответкамера 5 может быть снабжена пакето.мствии с (.1), чтобы вьтолн „тось условие

трубок 8, открытых со стороны сопла.о,7 1,5. Рассекатель 7 на вставке 6

Устройство работает следующим образом.обеспеч ивает плавный переход газа между

Стру  газа из сопла 1 натекает в цилиндрцилиндром 2 и кольцевой камерой 5, в результате чего происходит .минимальное отражение акустической волны.

2, что вызывает по вление пульсаций давлени  газа на входе цилиндра 2. При этом возникают волны сжати , которые распростран ютс  в цилиндре 2 и, обтека  рассекатель 7, попадают в заглушенную кольцевую камеру 5. По мере прохождени  всего пути волны сжати  тер ют часть энергии за счет перехода ее в тепло. Волна сжати , отразившись от закрытого конца (при этом выдел етс  большое количество тепла) кольцевой камеры 5, совершает обратный путь, нагрева  при этом газ, наход щийс  в приемной трубке. Волна сжати  отражаетс  от открытого конца цилиндра 2 волной разрежени , котора  распростран етс  внутрь трубки. На этом заканчиваВ предлагаемом устройстве длина кольце- ,Q вой камеры 5 должна быть не меньше дли35

ны застойной зоны, длина которой по данным эксперимента составл ет около 50-70% в зависимости от условий возбуждени  колебаний . Это, в свою очередь, требует выполнени  услови  -W 1, где L/ - длина ци- Ьг.

линдра 2; L - длина цилиндра 3.

Внутренн   поверхность кольцевой камеры 5 выполнена пористо-шероховатой, а ее стенки - из теплопроводного материала дл  большей интенсификации процесса

етс  затекание газа в цилиндр 2 приемной 40 трансформации энергии колебаний давлени  трубки и начинаетс  процесс его истечени .газа в тепловую и более эффективного отЦикл завершаетс  в тот момент, когда волна разрежени , отразившись от закрытого конца кольцевой камеры, достигает открытого конца цилиндра 2, от которого отражаетс  в виде новой волны сжати . В течение каждого цикла происходит затекание и обратный выброс газа из приемной трубки. В ней образуютс  две зоны: вблизи открытого конца, обращенного в сторону сопла - зона интенсивного массообмена; вблизи зак- CQ приемной трубке. Так, подача газа через соп- рытого конца - застойна  зона. В зоне ни- ло 1 может осуществл тьс  импульсно с .мо- тенсивного массообмена происходит перио- дул цией потока механическим газораспре- дическа  смена газа, благодар  чему выде- делителем. Сопло 1 может быть подвижным л ющеес  здесь тепло «вымываетс  из при- и обеспечивать обегание струей целого р да емной трубки и выбрасываетс  в расширен-приемных трубок. При неподвижном сопле

ный поток, поэтому начальный участок при- 55 обегание струей нескольких приемных трубок емной трубки не нагреваетс . Нагрев при-возможно с использованием, например, эфемной трубки происходит в застойной зо- фекта, неустойчивости обтекани  струей не, котора  локализуетс  во внутреннем клина.

45

вода тепла от газа из кольцевой камеры о за счет уменьшени  толщины теплового пограничного сло  у стенок кольцевой камеры 5 и увеличени  поверхности теплообмена .

Предлагаемое устройство .может быть использовано дл  реализации любого известного способа возбуждени  колебаний газа в

объеме кольцевой камеры 5. Выдел юшеес  тепло выводитс  из нее через стенки вставки 6 и цилиндра 3 в окружающую среду, например, дл  подогрева вод ного пара. Дл  обеспечени  максимального тепловыделени  необходимо обеспечить максимальный коэффициент I прохождени  акустической волны из цилиндра 2 в кольцевую камеру 5. Величина | определ етс  по формуле

4-Р|-Р9

(Fi-f F,)

2 )

где PI - площадь поперечного сечени  цилиндра 2;

р2 - площадь входного поперечного сечени  кольцевой камеры 5.

R

Соотношение (1) ограничивает величину

. В частности, дл  того, чтобы в кольF цевую камеру 5 проходило не менее 90%

В предлагаемом устройстве длина кольце- ,Q вой камеры 5 должна быть не меньше длины застойной зоны, длина которой по данным эксперимента составл ет около 50-70% в зависимости от условий возбуждени  колебаний . Это, в свою очередь, требует выполнени  услови  -W 1, где L/ - длина ци- Ьг.

Q приемной трубке. Так, подача газа через соп- ло 1 может осуществл тьс  импульсно с .мо- дул цией потока механическим газораспре- делителем. Сопло 1 может быть подвижным и обеспечивать обегание струей целого р да приемных трубок. При неподвижном сопле

5

вода тепла от газа из кольцевой камеры о за счет уменьшени  толщины теплового пограничного сло  у стенок кольцевой камеры 5 и увеличени  поверхности теплообмена .

Предлагаемое устройство .может быть использовано дл  реализации любого известного способа возбуждени  колебаний газа в

Claims (3)

1. Устройство дл  получени  тепла и холода , содержащее сопло, соосно с которым расположена приемна  трубка, открыта  со стороны сопла и заглушенна  с противоположной стороны, отличающеес  тем, что, с целью повышени  термодинамической эффективности, приемна  трубка выполнена в виде двух цилиндров разных диаметров, соединенных усеченным конусом, причем цилиндр меньшего диаметра расположен со

стороны сопла, а внутри цилиндра большего диаметра с образованием кольцевой камеры установлена вставка с коническим рассекателем , обраш,енным вершиной в сторон сопла.

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что внутренн   поверхность кольцевой камеры выполнена пористо-шероховатой.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что кольцева  камера снабжена пакетом трубок, параллельных ее оси и открытых со стороны сопла.

5 5

фиг. 2

физА