ДЕФЛЕКТОР

Полезная модель относится к области промышленной аэродинамики, а более конкретно, к дефлекторам - вытяжным устройствам, которые применяются на вентиляционных, дымовых трубах и на трубных ветроэнергетических установках для увеличения располагаемого перепада давления.
Известны стандартные дефлекторы различной конструкции, разработанные в ЦАГИ (см. И.Е.Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», издательство «Машиностроение», Москва, 1975 г., стр.510÷520). К недостаткам этих устройств относится их низкая эффективность, которая является следствием большого гидравлического сопротивления (коэффициент гидравлического сопротивления ζ=0,6÷1,0) и малого разрежения на выходе (коэффициент давления Ср≈-1).
Известны устройства, так называемые лепестки-пластинки, устанавливаемые на кромках выходного отверстия (см. патент №38364 на полезную модель, приоритет от 04.02.2004 г. и патент №80202 на полезную модель, приоритет от 17.10.2008 г.) Эти устройства усиливают вытяжные свойства дефлектора. Однако, из-за срывного характера обтекания коэффициент разрежения Ср невелик и составляет величину порядка -0,5, что существенно меньше теоретического значения Ср.
В качестве прототипа, наиболее близкого по конструкции, принята вытяжная шахта с одним боковым отверстием без решетки (см. И.Е.Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», издательство Госэнергоиздат, М. 1960, стр.384). Устройство представляет собой колено Г-образной формы с вертикальным входным и горизонтальным выходным участками и выходным отверстием прямоугольного сечения. Недостатком этого устройства являются конструктивная сложность (прямоугольное поперечное сечение канала) и очень большое гидравлическое сопротивление (коэффициент ζ=15,5).
Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение эффективности дефлектора за счет улучшения его аэродинамических характеристик.
Технический результат достигается тем, что дефлектор выполнен в виде Г-образного колена с поворотом протока в нем на угол 90° и с переходом от круглого входного сечения в вертикальной части колена к прямоугольному выходному сечению в горизонтальной части колена, при этом колено шарнирно соединено с круглой подводящей вытяжной трубой, а само колено размещено в горизонтальном расширяющемся канале прямоугольного сечения, общая длина канала составляет не менее 4-х калибров, длина его от входного отверстия до оси вращения меньше длины от оси до выходного отверстия, а угол его расширения составляет 30°÷60°.
Для повышения эффективности дефлектора на выходных кромках канала могут быть установлены лепестки под углом 70°÷90° к стенкам канала, в колене установлены поворотные лопатки, а в вертикальном участке канала - турбогенератор.
На фиг.1 приведена схема дефлектора - вид сбоку.
На фиг.2 приведена схема дефлектора - вид спереди по направлению ветра.
На фиг.3 представлен вид дефлектора в разрезе.
На фиг.4 приведены полученные в испытаниях значения скорости отсасываемого воздуха в трубе, отнесенные к скорости ветра, в зависимости от диффузорности канала (от угла расширения).
Дефлектор (вытяжное устройство) содержит (фиг.1-2) подводящую круглую трубу 1 и шарнирно соединенный с трубой выходной участок 2 в виде колена Г-образной формы с поворотом потока в нем на угол примерно 90° и переходом от круглого сечения в вертикальной части колена к прямоугольному выходному сечению в горизонтальной части колена. Само колено размещено в горизонтальном расширяющемся канале 3 прямоугольного сечения, образованном горизонтальными пластинами 4 сверху и 5 снизу и боковыми стенками 6, на задних кромках выходного отверстия канала могут быть установлены лепестки-пластины 7 под углом 70°÷90° к вертикальным стенкам канала 6. Кольцевой шарнир и ось вращения обозначены цифрами 8 и 9. В колене могут быть установлены поворотные лопатки 13. В вертикальной части трубы может быть установлена турбина 10 с генератором 11 на вертикальном валу 12 (турбогенератор).
Дефлектор работает следующим образом. Набегающий поток со скоростью ветра Vн втекает в канал прямоугольного сечения, ограниченный стенками 4, 5, 6. Причем ось вращения шарнира 8 расположена относительно канала 6 так, что он самоустанавливается на ветер (принцип флюгера). Внутри канала при наличии центрального тела (колена) 2 поток разгоняется в «горле» (минимальное сечение) до скорости
и создает разрежение
благодаря которому из вертикальной трубы диаметром Dо осуществляется отсос воздуха (газа) и выброс его в атмосферу из выходного отверстия Б-Б (принцип эжектора). Отсасываемый воздух (газ) может вращать турбогенератор 10.
Обоснованием технических и геометрических параметров может служить фиг.3, на которой представлены полученные экспериментально значения скорости Vо отсасываемого воздуха, отнесенные к скорости ветра Vн, в зависимости от диффузорности канала (угла расширения φ). Видно, что с увеличением φ от 0° до 25° эффективность дефлектора возрастает: расход воздуха (газа) через дефлектор повышается почти на 20%.