ВИХРЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

Изобретение относится к области вихревых теплообменных устройств.
Известна вихревая труба, состоящая из камеры разделения; корпуса, улитки, диафрагмы, гайки, сопла, регулировочной иглы, крестовины [Суслов А.Д., Иванов С.В.,. Мурашкнн А.В., Чижиков Ю.В. Вихревые аппараты -М.: Машиностроение, 1985. -c.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.
7
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.
7
Известен 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.
Задачей данного изобретения является создание вихревого устройства для охлаждения газа, позволяющего повысить холодопроизводительность и увеличить температуру холодильного агента.
Устройство включает корпус 1, тангенциально расположенный патрубок для входа газа 2, патрубок 3 для выхода газа, и охлаждающий змеевик 6, с патрубками для входа газа 4 и выхода газа 5.
Поток газа вводится в корпус 1 через патрубок 2. Введенный тангенциально газ приобретает вихревое движение, с которым он двигается вниз. 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 (эффект Ранка). Таким образом, между газом у стенки аппарата и змеевиком 6 возникает значительная разница температур. Следовательно, для охлаждения газа можно использовать холодный теплоноситель с более низкой температурой либо можно существенно снизить расход холодного теплоносителя. Холодный теплоноситель подается в змеевик через патрубок 4, а выводится через патрубок 5. В целом по аппарату холодный теплоноситель и поток газа двигаются в разных направлениях. Охлажденный газ выводится из аппарата через патрубок 3.