ВИХРЕВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ГАЗОРАЗДЕЛЕНИЯ
VORTEX PLANT FOR GAS SEPARATION

Изобретение относится к установкам, использующим вихревой эффект Ранка, и может быть использовано в различных отраслях промышленности (нефтяной, газовой, химической и др.)
Известна вихревая холодильная камера для получения низких температур в замкнутом объеме с лопастями на «горячем» конце вихревой трубы, раскручивающими поток при его движении в щели диффузора (А.с. №152469, М.Кл. F25В 9/02).
Известны также вихревые трубы, у которых на «горячем» конце устанавливается крестовина для преобразования вращающегося периферийного потока в осевой А.П.Меркулов. Вихревой эффект и его применение в технике. Изд. 2 перераб. и доп. - Самара. Оптима. 1997.
Недостатком указанных конструкций являются высокие гидравлические сопротивления при преобразовании вращающегося трехмерного потока газа в одномерный.
Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение гидравлических сопротивлений при преобразовании вращательного трехмерного движения газа в одномерное при выходе из вихревой трубы подогретого и охлажденного потоков газа.
Указанный технический результат достигается тем, что в вихревой установке для газоразделения, содержащей входное сопло для ввода сжатого воздуха в рабочую камеру энергетического разделения, вентиль для регулирования расхода горячего потока, диафрагму с центральным отверстием для отвода охлажденного потока газа, согласно заявляемому изобретению диафрагма соединена с патрубком для отвода охлажденного потока, на выходе горячего потока из рабочей камеры вихревой установки и на конце патрубка для отвода охлажденного потока установлены улитки.
Расчеты показали, что преобразование вращающегося трехмерного потока в одномерный с помощью улитки приводит к снижению гидравлических сопротивлений и повышению термодинамической эффективности вихревого эффекта.
На фиг.1 представлена схема вихревой установки для газоразделения, на фиг.2 и 3 - сечение А-А и Б-Б соответственно.
Вихревая установка состоит из входного тангенциального сопла 1, корпуса камеры энергетического разделения 2, вентиля 3, диафрагмы 4 и патрубка 5 для отвода охлажденного потока газа с улиткой 6 на конце для преобразования трехмерного вращательного движения газа в одномерное. На выходе горячего потока из рабочей камеры вихревой трубы также установлена улитка 7.
Отвод газов при работе вихревой трубы осуществляется следующим образом. Через входное тангенциальное сопло 1 сжатый газ поступает в корпус камеры энергетического разделения 2 и, если площадь сечения вентиля 3 достаточна для прохода всей массы газа, вошедшей в тангенциальное сопло 1, то весь газ выходит через вентиль 3. При прикрытии вентиля 3 часть газа переходит на меньший радиус и этот приосевой вращающийся поток движется к диафрагме 4. Из диафрагмы 4 газ попадает в патрубок для отвода охлажденного потока газа 5 с улиткой 6 на конце и из нее поступает в технологическую цепь.
Для снижения гидравлических сопротивлений на выходе из вентиля 3 для отвода подогретого потока газа также установлена улитка 7, в которой трехмерный вращающийся поток газа преобразуются в одномерный.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в снижении гидравлических сопротивлений при преобразовании трехмерного вращательного движения в одномерное при истечении подогретого газа из вентиля и охлажденного газа из патрубка для его отвода в технологическую цепь.
Технико-экономический эффект от реализации данного изобретения заключается в повышении термодинамической эффективности вихревой установки и за счет этого снижении стоимости подогрева и охлаждения потоков газа на выходе из вентиля и патрубка для отвода охлажденного потока.