SU1539477A1

SU1539477A1 - Method of power separation of compressed gas

Info

Publication number: SU1539477A1
Application number: SU884376275A
Authority: SU
Inventors: Шота Александрович Пиралишвили; Николай Николаевич Новиков
Original assignee: Андроповский авиационный технологический институт
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1988-02-08
Publication date: 1990-01-30

Abstract

Изобретение относитс к холодильной технике, в частности к вихревому энергоразделению, и может найти применение при создании холодильно-нагревательных установок. Повышение адиабатного КПД достигаетс тем, что при двухступенчатой закрутке газа (перва ступень перед патрубком 7, втора ступень в завихрителе 6) первую ступень закрутки осуществл ют в плоскости, перпендикул рной плоскости вращени потока второй ступени, при этом дл расширени пределов регулировани направление окружной составл ющей скорости на первой ступени закрутки выбирают противоположным направлению осевой составл ющей холодного потока, выводимого через центральное отверстие 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The invention relates to refrigeration, in particular, to vortex energy separation, and may find application in the creation of refrigeration and heating installations. The increase in adiabatic efficiency is achieved by the fact that with a two-step twist of gas (the first stage before nozzle 7, the second stage in the swirler 6), the first stage of twist is carried out in a plane perpendicular to the plane of rotation of the second stage flow, while extending the control limits the direction of the circumferential component The speeds at the first spin stage are chosen opposite to the direction of the axial component of the cold flow expelled through the central hole 5. 1 Cp. f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к холодильной технике, в частности к вихревому энергоразделению , и может найти применение при создании холодильно-нагревательных установок .The invention relates to refrigeration, in particular, to vortex energy separation, and may find application in the creation of refrigeration and heating installations.

Цель изобретени - повышение адиабатного КПД и расширение пределов регулировани разделени .The purpose of the invention is to increase the adiabatic efficiency and expand the range of regulation of separation.

На фиг. 1 показана вихрева труба, работающа по предложенному способу; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.FIG. 1 shows a vortex tube operated by the proposed method; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. 2

Вихрева труба содержит камеру 1 энергетического разделени , соединенную одним концом с корпусом 2, а другим - с дросселем 3. В противоположном от камеры энергетического разделени торце корпуса 2 установлена диафрагма 4 с центральным отверстием 5, в боковую поверхность корпуса 2 вставлен завихритель 6 с сопловым вводом в виде осесимметричного канала, тангенциально подсоединенного к внутренней цилиндрической поверхности корпуса 2.The vortex tube contains an energy separation chamber 1 connected at one end with body 2 and the other with throttle 3. In the opposite end of the body 2 of the energy separation chamber, a diaphragm 4 with a central hole 5 is installed, a swirler 6 with nozzle entry is inserted into the side surface of the body 2 in the form of an axisymmetric channel tangentially connected to the inner cylindrical surface of the housing 2.

К концу-соплового ввода зави.хрител 6. удаленному от корпуса 2. прикреплен входной патрубок 7 так, что его внутренний канал 8 расположен касательно к внутренней полости 9 соплового ввода 2. Входной патрубок 7 снабжен штуцером 10, подсоединенным к источнику сжатого газа.At the end of the nozzle inlet, the dependence 6. is remote from the housing 2. The inlet 7 is attached so that its internal channel 8 is tangent to the inner cavity 9 of the nozzle inlet 2. The inlet 7 is equipped with a fitting 10 connected to a source of compressed gas.

Вихрева труба работает следующим образом .The vortex tube works as follows.

Сжатый газ из магистрали подаетс через патрубок 7 внутрь соплового ввода за- вихрител 6 в виде предварительно закрученного потока (перва ступень закрутки). Пройд завихритель 6, газ вновь закручиваетс (втора ступень закрутки) так. что предварительна закрутка происходит в плоскости, перпендикул рной основной закрутке . Направление окружной составл ющей на первой ступени закрутки выбирают аналогичным или противоположным осевой составл ющей холодного потока дл регулировани процесса разделени .Compressed gas from the pipeline is fed through pipe 7 into the nozzle inlet of the swirler 6 in the form of a pre-swirling flow (first twist stage). When the swirler 6 passes, the gas twists again (the second spin stage). that the pre-twist occurs in a plane perpendicular to the main twist. The direction of the circumferential component in the first spin stage is selected to be the same or opposite to the axial component of the cold flow for controlling the separation process.

слcl

GOGO

4four

Закрученный в двух плоскост х поток, выход из соплового ввода завихрител 6, через корпус 2 поступает внутрь камеры 1 энергетического разделени в виде потока с интенсивной турбулизацией. Перемеща сь вдоль камеры 1 энергоразделени от соплового ввода завихрител 6 к дросселю 3, вихревой поток постепенно тер ет свою закрутку , что приводит к росту давлени у приосевых слоев газа и к по влению градиента давлени , под воздействием которого приосевые массы газа начинают перемещатьс от дроссел 3 к диафрагме 4 и вытекают из ее центрального отверсти 5 в виде охлажденного потока. Расположенные у периферии элементы вращающегос газа покидают вихревую трубу через отверстие в дросселе 3 в виде подогретого потокаThe flow twisted in two planes, the exit from the nozzle inlet of the swirler 6, through the housing 2 enters into the chamber 1 of the energy separation as a stream with intense turbulization. Moving along the energy separation chamber 1 from the nozzle inlet of the swirler 6 to the throttle 3, the vortex flow gradually loses its twist, which leads to an increase in pressure at the axial gas layers and to the appearance of a pressure gradient, under the influence of which the axial masses of gas begin to move from throttles 3 to the diaphragm 4 and flow from its central hole 5 in the form of a cooled stream. The rotating gas elements located at the periphery leave the vortex tube through the hole in the throttle 3 in the form of a heated stream.

В св зи с тем, что при этом вращении крупномасштабных вихрей имеет место перенос субстанции в поле с радиальным градиентом давлени , создаютс услови дл интенсивности энергообмена за счет увеличени массы рабочего тела, колеблющейс в микрохолодильных циклах, и роста перепада срабатываемого в них давлени Следовательно, при посто нном градиенте давлени в данном поперечном сечении потока эффективность микрохолодильных циклов тем выше, чем больше Д радиальное перемещение в теле переносимого вещества и чем больше его количество. Очевидно , что существенный вклад в энергоразделение внос т спиралевидные жгуты и вращающиес в них в поперечном направлении крупномасштабные вихриDue to the fact that during this rotation of large-scale vortices, the substance is transferred in a field with a radial pressure gradient, conditions are created for the intensity of energy exchange by increasing the mass of the working fluid fluctuating in microcold cycles and the pressure difference generated in them. Constant pressure gradient in a given cross section of the flow, the efficiency of microcold cycles is higher, the greater the D radial displacement in the body of the transported substance and the larger its quantity. It is obvious that spiral wiring and large-scale eddies rotating in them in the transverse direction make a significant contribution to the energy separation.

Такие вихри и вихревые жгуты образуютс в слое смещени при наличии сдвигового течени - неравномерности осевой составл ющей скорости в поперечном направлении . В вихревом энергоразделителе имеет место именно сдвиговое течение с четко определ емой границей - поверхность раздела периферийного квазипотенциального вихр и приосевого вынужденного, перемещающихс в противоположных направлени х . При подаче на вход в сопловой ввод - завихритель вихревого энергораз0 делител предварительно закрученный поток сжатого газа в сопловом сечении создает услови , благопри тствующие возникновению крупномасштабных вихрей. Это приводит к увеличению их размеров и перено- симой в них массы, что при сохранении градиента давлени вызывает повышение эффективности процесса энергоразделени , т. е. увеличению адиабатного КПД.Such vortices and vortex bundles are formed in the displacement layer in the presence of a shear flow — non-uniformity of the axial velocity component in the transverse direction. In the vortex energy separator, there is precisely a shear flow with a clearly defined boundary — the interface of the peripheral quasi-potential vortex and the paraxial forced, moving in opposite directions. When fed to the entrance to the nozzle inlet - swirl of the vortex energy separator, the previously twisted flow of compressed gas in the nozzle section creates conditions that favor the emergence of large-scale eddies. This leads to an increase in their size and the mass transferred in them, which, while maintaining the pressure gradient, causes an increase in the efficiency of the energy separation process, i.e., an increase in adiabatic efficiency.

00

5five

00

Claims

Invention Formula

1 A method of energetic separation of compressed gas by its two-stage spin and subsequent vortex separation into cold and hot streams, characterized in that, in order to increase the adiabatic efficiency, the first spin stage is carried out in a plane perpendicular to the plane of rotation of the second-stage flow.

2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to expand the limits of separation control, the direction of the circumferential velocity component in the first spin stage is chosen opposite to the axial component of the cold flow.

6g, R / T

t i

R About T, 1

1

5-6