SU567906A2

SU567906A2 - Vortex tube

Info

Publication number: SU567906A2
Application number: SU7301921677A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Иванович Азаров; Александр Васильевич Ансимов; Ивар Артурович Александрович; Владимир Петрович Пацановский; Петр Романович Семенов; Анатолий Михайлович Фурлетов
Original assignee: Одесский Технологический Институт Холодильной Промышленности; Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Вагоностроительный Завод
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1973-05-29
Publication date: 1977-08-05

Description

1one

Изобретение относитс к холодильной технике и может быть использовано в качесве вихревого генератора холода в портативных транспортных холодильииках, охла дител х питьевой воды и воздухоохладител х - кондиционерах небольшой производите льн ости.The invention relates to refrigeration technology and can be used as a vortex cold generator in portable transport refrigerators, cooled drinking water and air coolers - air conditioners of small capacity.

По основному авт.св. №456118 известна вихрева труба с сопловым вводом и с параллельно установленными кольцевыми диафрагмами на охлаждаемом гор чем конце , между которыми помешены кольцевые шайбы с внутренним диаметром, большим диаметра отверстий диафрагм, образующих внутреннее оребрение гор чего конца.According to the main auth. No. 456118 is known to swirl a pipe with a nozzle inlet and with parallel-mounted annular diaphragms at the cooled hot end, between which annular washers with an inner diameter, larger diameter of the orifices of the diaphragms forming the inner fin of the end are placed.

Однако известные трубы не могут получать холод низких температур.However, known pipes cannot receive cold at low temperatures.

Дл повышени экономичности в предлагаемой вихревой трубе выпускной патрубок холодного потока введен внутрь холодильной головки, котора размешена внутри охлаждаемого объекта и имеет оребрение в виде пакета параллельно расположенных и установленных с зазором схгносительно патрука дисков с кольцевыми прокладками между ними и с перфорацией на участках между патрубком и прокладками, образующей лабиринтный канал, сообщенный на выходе с полостью охлаждающей рубашки оребренного гор чего конца.To improve the efficiency of the proposed vortex tube, the cold flow outlet is inserted inside the cooling head, which is placed inside the cooled object and has fins in the form of a package parallel to and installed with a gap between the pipes and perforations in the areas between the nozzle and the gaskets forming a labyrinth channel, communicated at the outlet with the cavity of the cooling jacket of the finned hot end.

Сопловому вводу основной вихревой камеры по холодному потоку может быть предвключена дополнительна вихрева камера , зеркально размещенна относительно основной и имеюща на гор чем конце оребреиие , одинаковое с оребрениек5 гор чего конца последней, причем охлаждающие рубашки на гор чих концах обеих камер сообщены .An additional vortex chamber mirrored relative to the main one and having a hot fin orebreium, the same as the hot fin of the last end, and cooling jackets at the hot ends of both chambers, is connected to the nozzle inlet of the main vortex chamber along the cold flow.

Кроме того, наружное оребрение гор чих концов обеих камер может иметь перфорацию , смещенную в смежных диафрагмах в диаметрально противоположные стороны.In addition, the outer fins of the hot ends of both chambers may have perforations displaced in adjacent diaphragms in diametrically opposite directions.

На чертеже изображена вихрева труба с основной и дополнительной вихревыми камрами .The drawing shows a vortex tube with the main and additional vortex chambers.

Холодильна головка 1 размешена в охлаждаемом объекте 2, например в камере портативного транспортного холодильника, устанавливаемого в кабине тепловоза. Холодильна головка 1 снабжена оребрением в виде пакета параллельно расположенных дисков 3, чередующихс с кольцевыми про ладками 4. Наружные участки 5 дисков 3 образуют оребрение, размещенное в охлаж- даемом объекте 2, Участки 6 диске 3 между кольцевыми прокладками 4 и выпус ным патрубком 7 холодного потока образую внутреннее оребрение, омываемое холодным потоком и имеющее перфорацию 8. Основ- на вихрева камера Q с сопловым вводом 10 помещена в корпус J-1, снабженный впускным патрубком 12. Выпускной патрубок 7 холодного потока введен с зазором внутрь холодильной . головки 1 сквозь соосные центральные отверсти 13 в дисках 3 и покрыт полимерной пленкой например фторопластом, прап т вующей выпадению ине на поверхности. Лабиринтный канал, образованный перфорацией 8 и зазорами 14 между дисками 3, сообщаетс через канал 15 с полостью охлаждающей рубашки 16. Холодильна головка 1 сообщена с этой полостью обводным каналом 17, в котором установлен автоматический клапан 18. Заключенный в охлаждающую рубащку 16 гор чий конец имеет обычную трубчатую форму, либо дл повыщьни энергетической эффективности при низких располагаемых давлени х источника питани выполнен в виде пакета диафрагм 19 с размещенными между ними щайбами 20. Диаф рагмы 19, образующие оребрение гор чего конца основной вихревой камеры, имеют соосные центральные отверсти 21 и перфорацию 24а также ст нутыщпильками 23. Перфораци 22 смежных диафрагм 19 смещена в диаметрально противоположные стороны. Патрубок 12 присоединен к пневмосистеме транспортного объекта, либо (при рас полагаемом давлении в системе вьше 0,5 МПа) к предвключенной по холодному пото ку дополнительной вихревой камере 24, впускной патрубок 25 которой присоединен к источнику сжатого воздуха, выпускной патрубок холодного потока 26-к патру ку 12, а гор чий конец выполнен в виде пакета диафрагм 27 и шайб 28, идентичных диафрагмам 19 и шайбам 20. Перфора ци 29 смежных диафрагм 27 смешена в Диаметрально противоположные стороны. Охлаждающие рубашки на гор чих концах основной 9 и дополнительной 24 вихревых камер сообщены между собой каналом 30. От источника питани сжатый воздух че рез патрубок 25 подаетс при высоком дав лении в дополнительную вихревую камеру . 24, из которой при промежуточном давлении и пониженной температуре выходит в патрубок 26. Нагретые периферийные слои вихревого потока при этом отдают тепло потоку, омывающему наружные участки диафрагм 27. Предварительно охлажденный воздух из патрубка 26 подводитс к патрубку 12 и через сопловой ввод 10 устремл етс в основную вихревую камеру 9, откуда холодный поток по патрубку 7 входит в холодильную головку 1, а нагретый поток в обратном направлении с холодным движетс в полость гор чего конца, образованную совокупностью отверстий 21, и отдает тепло диафрагмам 19. Холодный поток из холодильной головки 1 выходит по зазорам 14 и перфорации 8 и омывает участки 6 дисков 3. Наружные участки 5 дисков 3 при этом отвод т тепло от охлаждаемого объекта 2. Из холодильной головки 1 воздух по каналу 15 попадает в полость охлаждающей рубашки 16, омывает наружные участки диафрагм 19 и 27 и, отвед тепло от гор чего потока вихревой трубы, выбрасываетс в атмосферу.. При работе на влажном воздухе иней, вносимый холодным потоком в холодильную головку 1, накапливаетс в ней. Во времени пауз в подаче сжатого воздуха к вихревой трубе та ние ине приводит к замедлению роста температуры в охлаждаемом объекте 2. При длительной работе без пауз сопротивление лабиринтного канала, образованного перфорацией 8 и зазорами 14 между дисками 3, возрастает по мере накапливани в нем ине . В определенный момент оно становитс таким, что автоматический клапан 18 открываетс и сбрасывает холодный поток, мину внутреннее оребрение, образованное участками 6 дисков 3. Это приводит к быстрому та нию ине на участках 6 дисков 3 и закрытию клапана 18. В описанной трубе теплопередача от охлаждаемого объекта 2 к холодному потоку осуществлена при минимальном 1 ермическом сопротивлении холодильной головки 1, имеющей развитое оребрение, не усложн ющее ее конструкцию. Размеиюние головки соосно охлаждающей рубашке 16 сократило длину канала 15, уменьшило внешние теплопритоки к нему, повысило компактность трубы. Перечисленные преимущества в совокун- ти с охлаждением гор чего конца вихревой трубы уход шим из холодильной головки потоком обусловили высокую термодинамическую эф4)ектив ость установки.The cooling head 1 is placed in the cooled object 2, for example in the chamber of a portable transport refrigerator installed in the locomotive cabin. The cooling head 1 is provided with fins in the form of a package of parallelly arranged disks 3 alternating with ring patches 4. The outer sections 5 of disk 3 form the fins placed in the cooled object 2, sections 6 of disk 3 between the ring pads 4 and the cold outlet nozzle 7 flow form the internal fins, washed by the cold flow and having perforations 8. The main vortex chamber Q with nozzle inlet 10 is placed in the housing J-1, equipped with an inlet 12 of the cold stream. Morning refrigeration. heads 1 through coaxial central holes 13 in disks 3 and are covered with a polymer film, for example, fluoroplastic, which precipitates frost on the surface. The labyrinth channel formed by the perforations 8 and the gaps 14 between the disks 3 communicates through the channel 15 with the cavity of the cooling jacket 16. The cooling head 1 communicates with this cavity by the bypass channel 17, in which the automatic valve 18 is installed. The hot end has 16 Ordinary tubular shape, or to increase energy efficiency at low disposable pressure of the power source, is made in the form of a package of diaphragms 19 with schichbie placed between them 20. Diaphragms 19, forming the fins of mountains The ends of the main vortex chamber, coaxial central apertures 21 and perforations 24a are also stuck with studs 23. Perforations 22 of adjacent diaphragms 19 are displaced in diametrically opposite sides. Pipe 12 is connected to the pneumatic system of the transport object, or (at an available pressure in the system higher than 0.5 MPa) to the secondary swirl chamber 24 upstream of the cold stream, the inlet pipe 25 of which is connected to the source of compressed air, the cold pipe 26 Figure 12, and the hot end are made in the form of a package of diaphragms 27 and washers 28, identical to diaphragms 19 and washers 20. Perforations of 29 adjacent diaphragms 27 are mixed in diametrically opposite sides. The cooling jackets at the hot ends of the main 9 and the additional 24 vortex chambers are connected to each other by the channel 30. From the power source, compressed air through the nipple 25 is supplied at high pressure to the additional vortex chamber. 24, from which at intermediate pressure and low temperature enters the pipe 26. The heated peripheral layers of the vortex flow at the same time give off heat to the flow washing the outer portions of the diaphragms 27. The pre-cooled air from the pipe 26 is supplied to the pipe 12 and through the nozzle inlet 10 rushes into the main vortex chamber 9, from where the cold flow through the nozzle 7 enters the cooling head 1, and the heated flow in the opposite direction with the cold moves into the cavity of the hot end formed by a set of holes 21 and gives heat to the diaphragms 19. A cold stream from the cooling head 1 leaves through the gaps 14 and perforations 8 and washes sections 6 of the disk 3. The outer sections 5 of the disks 3 at the same time removes heat from the cooled object 2. From the cooling head 1, the air enters channel 15 into the cavity the cooling jacket 16, washes the outer portions of the diaphragms 19 and 27 and, removing heat from the hot flow of the vortex tube, is emitted into the atmosphere. When operating in humid air, frost, introduced by the cold flow into the cooling head 1, accumulates in it. During pauses in the supply of compressed air to the vortex tube, thawing does not slow down the temperature rise in the cooled object 2. During long-term operation without pauses, the resistance of the labyrinth channel formed by the perforations 8 and the gaps 14 between the disks 3 increases as it accumulates in it. At a certain moment, it becomes such that the automatic valve 18 opens and resets the cold flow, internal fins formed by the sections 6 of the discs 3. This leads to a rapid melting on the sections 6 of the discs 3 and the closure of the valve 18. In the described pipe the heat transfer from the cooled object 2 to the cold flow is carried out with a minimum of 1 thermal resistance of the cooling head 1, which has a developed fins, not complicating its design. Splitting the head coaxially with the cooling jacket 16 reduced the length of the channel 15, reduced external heat leakage to it, increased the compactness of the pipe. The listed advantages in combination with the cooling of the hot end of the vortex tube, the flow leaving the cooling head by the flow determined the high thermodynamic efficiency of the installation.