Устройство для спрямления профиля скорости потока жидкости

 

Использование: в измерительной технике, например в качестве входной камеры теплообменника для раздачи греющего теплоносителя по трубам. Сущность изобретения: трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на выходе и входе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров 1, 2 и 3 выбраны из соотношения 6°<α₁<α_1+i< ... <16° , где α₁ - угол раскрытия внешнего диффузора, α_1+i - угол раскрытия i - того внутреннего диффузора. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для профилирования поля скоростей потока жидкости, и может быть использовано в качестве входной камеры теплообменника для раздачи греющего теплоносителя по трубам.

Известно устройство для спрямления профиля скоростей потока жидкости, содержащее набор диффузоров, установленных с радиальным зазором между ними [1] Недостатком известного устройства является то, что в режиме нагрузок появляется неравномерность поля скоростей потока жидкости по сечению трубопровода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для спрямления профиля скоростей потока жидкости, содержащее набор диффузоров, установленных в трубопроводе один в другом соосно с радиальным зазором и жестко закрепленных между собой [2] Недостаток указанного устройства заключается в том, что с ростом площади поперечного сечения средняя скорость потока при увеличении угла расширения диффузора падает и, начиная с некоторого угла расширения диффузора заданной длины, дальнейшее увеличение угла значительно повышает коэффициент сопротивления, вызывает отрыв пограничного слоя от стенки диффузора и связанное с этим сильное вихреобразование и создает неравномерность расхода в выходном сечении.

Техническим результатом изобретения является уменьшение неравномерности расхода в выходном сечении.

Указанный технический результат достигается тем, что трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на входе и на выходе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров выбраны из соотношения 6°<α₁<α_1+i< ... <16° где α₁ угол раскрытия внешнего диффузора, α_1+i угол раскрытия i-го внутреннего диффузора, что является сущностью изобретения.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 вид А на фиг. 1.

Устройство содержит трубопровод 1, выполненный в качестве внешнего диффузора, набор диффузоров 2 и 3, установленных в трубопроводе 1, один в другом соосно с радиальным зазором относительно друг друга, причем последние укреплены между собой проставками входного 4 и выходного 5 сечений.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим возможность применения в качестве входной камеры теплообменного аппарата, где необходимо перейти от входного трубопровода меньшего сечения к большему и обеспечить раздачу рабочей среды с минимальными потерями полного давления и равномерного распределения расхода рабочей среду по трубкам теплообменного пучка (на чертеже не показано).

Рабочая среда через входной участок малого сечения трубопровода 1, выполненного в качестве внешнего диффузора, который одновременно является наружной стенкой входной камеры, поступает во внутреннюю полость внешнего диффузора 1 и распределяется в нем.

Для равномерного распределения потока рабочей среды по большему сечению внешнего диффузора 1 внутри его установлено дополнительное сопротивление в виде набора диффузоров 2 и 3. Упорядочивание потока рабочей среды достигается тем, что F^в₁^х=F^в₂^х=F^в₃^х где F^в₁^х, F^в₂^х, F^в₃^х площади проходных сечений внешнего 1, среднего 2 и внутреннего 3 диффузоров. За счет стабилизации движущегося потока в выходных сечениях устройства, где тоже выполнено условие: F^в₁^ых=F^в₂^ых=F^в₃^ых, где F^в₁^ых, F^в₂^ых, F^в₃^ых площади проходных сечений внешнего 1, среднего 2 и внутреннего 3 диффузоров, тем самым достигается равномерное поле скоростей потока на выходе из устройства, что также снижает его сопротивление.

Уменьшение сопротивления потока, его стабилизация зависит от угла расширения диффузора, связано с тем, что при углах расширения более 12^o происходит значительное повышение сопротивления диффузора заданной длины и оно становится во много раз больше, чем для прямой трубы той же длины. Это происходит за счет увеличения турбулентности перемешивания потока, отрыва пограничного слоя от стенки диффузоров и связанного с этим сильного вихреобразования и, как следствие, возникает неравномерность профиля полей скоростей, а при углах, меньших 6^o, существенно увеличиваются габариты по длине устройства, что экономически нецелесообразно.

Предлагаемая конструкция обеспечивает равномерную раздачу рабочей среды на выходе устройства.

Формула изобретения

Устройство для спрямления профиля скорости потока жидкости, содержащее трубопровод и набор диффузоров, установленных в трубопроводе один в другом соосно с радиальным зазором и жестко закрепленных между собой, отличающееся тем, что трубопровод выполнен в виде внешнего диффузора, площади проходных сечений радиальных зазоров на входе и на выходе равны между собой соответственно, а углы раскрытия диффузоров выбраны из соотношения 6°<α₁< α_1+i< ... <16°, где α₁ угол раскрытия внешнего диффузора;
α_1+i угол раскрытия i-того внутреннего диффузора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2