Способ энергетического разделения сжатого газа

 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к вихревому энергоразделению, и может найти применение при создании холодильно-нагревательных установок. Повышение адиабатного КПД достигается тем, что при двухступенчатой закрутке газа (первая ступень перед патрубком 7, вторая ступень в завихрителе 6) первую ступень закрутки осуществляют в плоскости, перпендикулярной плоскости вращения потока второй ступени, при этом для расширения пределов регулирования направление окружной составляющей скорости на первой ступени закрутки выбирают противоположным направлению осевой составляющей холодного потока, выводимого через центральное отверстие 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 F 25 В 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4376275/23-06 (22) 08.02.88 (46) 30.01.90. Бюл. ¹ 4 (71) Андроповский авиационный технологический институт (72) Ш. А. Пиралишвили и Н. H. Новиков (53) 621.565.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 937918, кл. F 25 В 9/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 282348, кл. F 25 В 9/02, 1969. (54) СПОСОБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ СЖАТОГО ГАЗА (57) Изобретение относится к холодильной технике, в частности к вихревому энергоИзобретение относится к холодильной технике, в частности к вихревому энергоразделению, и может найти применение при создании холодильно-нагревательных уста новок.

Цель изобретения — повышение адиабатного КПД и расширение пределов регулирования разделения.

На фиг. I показана вихревая труба, работающая по предложенному способу; на . фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б на фиг. 2.

Вихревая труба содержит камеру 1 энергетического разделения, соединенную одним концом с корпусом 2, а другим — с дросселем 3. В противоположном от камеры энергетического разделения 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.

„„SU„„1539477 А ) разделению, и может найти применение при создании холодильно-нагревательных установок. Повышение адиабатного КПД достигается тем, что при двухступенчатой закрутке газа (первая ступень перед патрубком 7, вторая ступень в завихрителе 6) первую ступень закрутки осуществляют в плоскости, перпендикулярной плоскости врашения потока второй ступени, при этом для расширения пределов регулирования направление окружной составляющей скорости на первой ступени закрутки выбирают противоположным направлению осевой составляюшей холодного потока, выводимого через центральное отверстие 5. 1 з. п. ф лы, 3 ил.

К концу соплового ввода завихрителя 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.

Вихревая труба работает следующим образом.

Сжатый газ из магистрали подается через патрубок 7 внутрь соплового ввода завихрителя 6.в виде предварительно закрученного потока (первая ступень закрутки).

Пройдя завихритель 6, газ вновь закручивается (вторая ступень закрутки) так, что предварительная закрутка происходит в плоскости, перпендикулярной основной закрутке. Направление окружной составляющей на первой ступени закрутки выбирают аналогичным или противоположным осевой составляющей холодного потока для регулирования процесса разделения.

1539477

Закрученный в двух плоскостях поток, выходя из соплового ввода завихрителя 6, через корпус 2 поступает внутрь камеры 1 энергетического разделения в виде потока с интенсивной турбулизацией. Перемещаясь вдоль камеры 1 энергоразделения от соплового ввода завихрителя 6 к дросселю 3, вихревой поток постепенно теряет свою закрутку, что приводит к росту давления у приосевых слоев газа и к появлению градиента давления, под воздействием которого приосевые массы газа начинают перемешаться от дросселя 3 к диафрагме 4 и вытекают из ее центрального отверстия 5 в виде охлажденного потока. Расположенные у периферии элементы вращающегося газа покидают вихревую трубу через отверстие в дросселе 3 в виде подогретого потока.

В связи с тем, что при этом врашении крупномасштабных вихрей имеет место перенос субстанции в поле с радиальным градиентом давления, создаются условия для интенсивности энергообмена за счет увеличения массы рабочего тела, колеблющейся в микрохолодильных циклах, и роста перепада срабатываемого в них давления. Следовательно, при постоянном градиенте давления в данном поперечном сечении потока эффективность микрохолодильных циклов тем выше, чем больше 1-радиальное перемешение в теле переносимого вешества и чем больше его количество. Очевидно, что существенный вклад в энергоразделение вносят спиралевидные жгуты и врашаюшиеся в них в поперечном направлении крупномасштабные вихри.

Такие вихри и вихревые жгуты образуются в слое смешения при наличии сдвигового течения — неравномерности осевой составляющей скорости в поперечном направлении. В вихревом энергоразделителе имеет место именно сдвиговое течение с четко определяемой границей — поверхность раздела периферийного квазипотенциального вихря и приосевого вынужденного, перемешаюшихся в противоположных направлениях. При подаче на вход в сопловой ввод — завихритель вихревого энергораз10 делителя предварительно закрученный поток сжатого газа в сопловом сечении создает условия, благоприятствующие возникновению крупномасштабных вихрей. Это приводит к увеличению их размеров и переносимой в них массы, что при сохранении градиента давления вызывает повышение эффективности процесса энергоразделения, т. е. увеличению адиабатного КПД.

Формула изобретения

1. Способ энергетического разделения сжатого газа путем его двухступенчатой закрутки и последующего вихревого расслоения на холодный и горячий потоки, от25 личающийся тем, что, с целью повышения адиабатного КПД, первую ступень закрутки осушествляют в плоскости, перпендикулярной плоскости врашения потока второй ступени.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов регулирования разделения, направление окружной составляюшей скорости на первой ступени закрутки выбирают противоположным направлению осевой составляющей холодного потока.

1539477

Щ /2, 3

Составитель Ю. Мартинчик

Редактор М. Келечеш Техред И. Верес Корректор H. Ревская

Заказ 205 Тираж 445 Поли исное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101