ВИХРЕВОЙ ХОЛОДИЛЬНО-НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Вихревой холодильно-нагревательный аппарат предназначено для разделения потоков газа на холодный и горячий, может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, энергетической.
Известна вихревая труба, состоящая из камеры разделения, корпуса, улитки, диафрагмы, гайки, сопла, регулировочной иглы, крестовины [Суслов А.Д., Иванов С.В., Мурашкин А.В., Чижиков Ю.В. Вихревые аппараты - М.: Машиностроение, 1985. - с.5-6.]. На нагретом конце камеры разделения установлена крестовина. Часть заторможенного потока формирует у торца крестовины приосевой поток, который при движении в сторону диафрагмы взаимодействует с периферийным закрученным потоком и охлаждается. Вторая часть нагретого потока покидает камеру разделения, вытекая через дроссель, регулируемый иглой. Недостатком аппарата является то, что газовый поток разделяется на горячий и холодный, тем самым снижается производительность аппарата по газовому потоку.
Известно вихревое устройство [см. патент RU 2281443 С2 МПК F25В 9/04], состоящее из круглой камеры закручивания со стенкой, имеющей внутреннюю криволинейную поверхность. К этой поверхности тангенциально присоединен патрубок удлинителя с ускоряющим соплом. Стенка камеры закручивания имеет минимальную толщину и выполнена из теплопроводного материала (медь, алюминий и др.). Внутренняя поверхность стенки полирована, а на внешней стороне стенки расположено теплообменное устройство, выполненное в виде теплообменных ребер. Для обеспечения нужного перепада давлений выходной патрубок содержит дроссель. Недостатком устройства является то, что съем тепла через охлаждающие ребра не достаточно эффективен, т.к. коэффициент теплоотдачи от газа к полированной стенке низок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменник для охлаждения парогазовой смеси [см. патент RU 2006124471 А МПК F28С 1/00], состоящий из вертикальных труб со спирально кольцевыми ребрами. Концы ребер со стороны выхода потока газа загнуты вниз и имеют канавки для стока конденсата. Недостатком устройства является сложность конструкции и повышенная металлоемкость.
Вихревой холодильно-нагревательный аппарат включает корпус 1, двигатель 2, винты 3, вал 4, штуцера для выхода холодного 5 и горячего газов 6, штуцера для входа газа 7, опору 8.
Поток газа вводится в корпус 1 через штуцера 7. Введенный тангенциально газ приобретает вихревое движение, с которым он двигается вверх. Вал 4 с расположенными на нем винтами 3, приводится во вращение двигателем 2. Нижний конец вала крепится на опоре 8. Винты 3 профилированы так, что создают потоки вблизи оси вала 4, обратные потокам у стенки аппарата. Особенность вихревого движения в том, что давление по сечению потока существенно отличается, поэтому вдоль оси аппарата наблюдается вакуум, а у стенок избыточное давление. Благодаря этой особенности температура газового потока также будет различна. В области вакуума температура будет существенно ниже, чем в области с избыточным давлением. Таким образом, между газом, движущимся у стенки аппарата, и газом, движущимся около вала, возникает значительная разница температур. В целом по аппарату холодный и горячий поток газа двигаются в разных направлениях. Охлажденный газ выводится из аппарата через патрубок 5.
Техническим результатом является разделение потока газа на холодный и горячий при минимальных затратах энергии.