Вихревой охладитель газа

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ(56) Авторское свидетельство СССР н 377592, кл. в 25 в 9/02, 1971.-(57) Изобретениетотносится к холодильной технике, в частности к энер горавделителям газового потока, н 7 может быть использовано при наличииСЖЕТОГО газа ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОТОКЕ-ХОЛОДНОГО газа. ЦЕЛЬЮ изобретения является поиижениетемпературы ХО ЛОДНОГО ГЗВЗ приповышенном ВХВДНОМдавлении. Вихревой охладитель газа содержит сопловой ввод, улитку с илавно сужающммсн спиральным каналом, переходящим по внутренней ловерхности в спираль Архимеда, конический патрубок для вьшода холодного газа, находящийся по одну сторону улитки, коническую камеру для го рячего газа с продольными радиаль ньшн прорезями со стороны выходного сечении, расположенную по другую сторону улитки н имеющую длину, равную четырем начальным диаметрам, и дроссель, выполненный в виде плоскойзаглушки, установленной с зазором относительно торцевой поверхности камеры, при этом соотношение между площадям входа газа, выходов холоде ного горячего газа и площадью камеры в начальном сечении находится в соответствии 11710. Вихревой охладитель гава характеризуется значительно большейстеленью охлаждения,чем известные вихревые трубы.-Так,при давлении на входе равном 3 Мшан атмосферном давлении на вьшоде степень охлаждения достигает 129 К при коэффициенте расхода вихревого охладителя равном 0,245. Степень охлаждения возрастает с увеличением входного давления н размеров охладителя. Вихревой охладитель имеет особенность, ваключающуюся в том, что тенпература торможения горячего нотока оказывается ниже температуры вход ного, при этом холодный поток вьшо днт вращаясь п протиооположномчем задано улиткой, направлении. Вихреч вой охладитель может быть использован и в качестве высокоэффективной нижней (последней) ступени охлаждения в установках ожижения газовпри этом жидкая фаза выходит из иатрубка отвода горячей составлиющей а холодная составляющая отводится в виде газа с температурой более низкой,чем температура жидкой фазы. 2 ил.Изобретение относится к холодильной технике, в частности к энергоразделителям газового потока, и может быть использовано при наличии сжатого газа для охлаждения различных объектов.Целью изобретения является лонижее нне температуры холодного газа при повыениом входном давлении.на фиг. 2 - поперечное сечение АА вихревого охладителя газа в месте расположения соллового ввода.Вихревой охладитель газа содержит корпус 1, внутри которого находится улитка 2, устанавливаемая таким образом, что ее спиральный канал является продолжением соплоного ввода 3. Сопловой ввод имеет дрямоугольное поперечное сечение. Спиральный канал улитки является конфузорным (площадь выходного сечения составляет половину входного), переходящим по внутренней поверхности в спираль Архимеда, и выполнентакни образом, что на дуге в 180 радиус наружной повврх- КОСТИ канала УНЕНЪШЗЕТСЯ не МЕНЕЕ,чем в 1,5 раза. По одну сторону корруса размещен ПЗТРУОК д ДЛЯ ЦЫШОДЗ холодного газа, а по другую коническая камера 5 с продольными радиПЬНЬШИ ПРОРЭЯМН В ВЬЖОДНОМ СЕЧЕ-нии, имеющая длину, равную четырем ЗЧЗЛЪНМ ДНЗМВТВЗМ. При ЭТОМ СООТ ОШЕННВ МЕЖДУ ПЛОЩЗДНМН ВХОДЗ ГдЗ Еыходов.холодного, горячего газа н площадью камеры в начальном сечении находится в соответствии 17 1 О. Выод конической камеры закрыт плоской заглушкой дросселем 6,устанавливаемой с зазором относительно торца камеры с помощью шайб 7, а крепятся заглушка и шайба винтами (условно не показаны),Гввертываемьшм в резьбовые отверстия, расположенные по по тори камеры.При необходимости утилизации лотока горячей составляющей к камере присоединяется крышка-колпак, условно показанньй на чертеже штриховмми линиями. Вход и выход потока показаны стрелкам, Внутренние поверхиости виревого охладителя полированные. тВихревой охладитель газа работаот-следующм образом.Сжатый газ, ноднодимый н сопловый ввод 3, проходит по спнральному каналу улитки 2 и движение с вращением относительно продольной оси устройства вдоль конической камеры 5 к дросселю 6. Высокая угловая скорость ора щения потока и действие центробежныхсил вызывает образование по осн камеры вакуумной зоны. Длина этой зоны и определяет угол раскрытия камеры иее оптимальную протяженность. Часть потока (большая) дросселируется через кольцевую щель и продольные прорези,образуя горячий поток. Оставшаяся часть газа вследствие наличия градиента давления в камере 5 движется от дросселя (заглушки) по осевой зоне низкого давления камеры 5, дополнительно охлаядается и выходит через патрубок 4, образуя холодный поток вихревого охладителя. При этом температура торможения горячего потот ка оказывается ниже температурЬ 1 входного, а холодный поток выходит, вращаясь вдругом чем задано улиткой направлении. Форма заглушки (плоская, цилиндрическая, конусная) не влияет на степень охлаждения (разницу температур торможения между газом на входе и холодном выходе) и реверс ЕРЕЩЕННЯ ЦЕНТПЗЛЬНОГО ПОТОКЕ (ПО ОТ ношению к периферийиому) при условии,если заглушка не заходит и не пересекает плоскость вьжода газа. Настройка ВНХРЕЕОГО ОХПЗДНТЕЛЯ ОСУЩВСТБЛЯеТ ся регулированием величины зазора между заглушкой и торцем камеры. Вихревой охладитель обеспечивает значительно большую степень охлаждения, чем известные вихревые трубы. Так, при давлении на входе, равном 3 МПа и атмосферном давлении на выходе, степень охлаждения достигает 129 К при коэффиниентера 9 хода вихревого охладителя 0,245, причем степень охлаждения возрастает с увеличениемлись при давлении на входе до 6 МПа) и размеров охладителя.Вихревой охладитель может быть использован и в качестве высокоэффективиой нижней (последней) ступени охлаждения в установках ожижения газов. Например, при подаче в вихревой охладитель воздуха с давлением 2,5 МПа и температурой 158 К из патрубка отвода.горячей составляющей выходит ожиенньт воздух с темпера 1644турой 80 К, а холодная составляющая отводится в виде газа с температурой 43 К при коэффициенте расхода вихревого охладителя 0,21 и атмосферном давлении не выходе.Вихревой охладитель газа, содер жащий сопловой ввод, улитку с плавносужающнмся спиральньш каналом,пере т ходпшм по внутренней поверхности-рубок для вьшода холодного газа, на ходлийся по одну сторону улитки, ко ническую номер-для горячего газас продольными радиальньши прорезянн со стороны вьтодного сечения, расположенную по другую сторону улитки н имеющую дЛННУ равную четырем начальньш диаметрам, и дроссель, вполненный в виде плоской заглушки, установленной с зазором относительно торцевой поверхности камеры, о т л ич а ю щ и п с л тон, что, с целью понижения температуры холодного газа при повышенном входном давлении, со ОТНОЩЕННВ МЕЖДУ ПЛОЩЗДЛНН ВХОДд газа, выходов холодного, горячего газа и площадью канеры в начальном сече ннн находится в оответствнн 117 10.аИ лш пт с ДИ