УСТРОЙСТВО ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОДВИЖНОЙ СРЕДЫ
DEVICE FOR CHANGING DIRECTION OF MOTION OF MOBILE MEDIUM

Изобретение относится к устройствам для изменения направления движения подвижной среды и может быть использовано, например, в воздухоподогревателях теплоэнергетики.
Известно устройство для изменения направления протекающей в трубопроводе среды с множеством отдельных труб и, по меньшей мере, с одной первой перфорированной пластиной и одной второй перфорированной пластиной с множеством выемок (RU, №2392531 С2, МПК F16L 43/00, F15D 1/04, 2007 г.). Причем первая перфорированная пластина в зоне входа и вторая перфорированная пластина в зоне выхода расположены для удержания и направления отдельных труб. Количество выемок в обеих перфорированных пластинах соответствует количеству отдельных труб, которые в средней зоне соответственно имеют изгиб под заданным углом изгиба, который соразмерен таким образом, что отдельные трубы образуют пучок с поперечным сечением, в основном, круглой формы. Отдельные трубы в пучке расположены в основном параллельно друг другу, и зона входа и выхода каждой отдельной трубы выполнены прямыми, при этом отдельные трубы или выемки в перфорированных пластинах расположены в концентрических кольцевых слоях и отдельные трубы имеют одинаковый внутренний диаметр d.
Недостатком настоящего устройства является сложность его конструкции, что приводит к большому сопротивлению протекающей через него подвижной среды.
Наиболее близким по технической сущности является аэродинамический короб (СССР, авторское свидетельство №211774, МПК F17D 1/04, F24F 9/00, F24D 13/04, 1966 г.), состоящий из сужающегося короба, на боковой стороне которого последовательно расположены выпускные щелевые отверстия. Днище короба выполнено гофрированным. Воздух в короб поступает с его торцевой стороны. Настоящее изобретение предназначено для изменения направления движения потоков воздуха.
Недостатком этого изобретения является невозможность обеспечить перпендикулярный выход потоков воздуха по всей длине аэродинамического короба, так как выходящие из него струи воздуха сохраняют продольный импульс первоначального направления, что приводит к изменению направления движения на угол 60° и рассеянию струй вокруг этого направления.
Технической задачей изобретения является изменение направления движения подвижной среды в заданном направлении на угол в пределах 60°÷150°, отчитываемый от первоначального направления подвижной среды и, соответственно, от продольной оси суживающегося короба.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство изменения направления движения подвижной среды содержит суживающийся короб, на боковой стороне которого последовательно расположены выпускные щелевые отверстия. Новым согласно изобретению является расположение на боковой стороне короба поперек его продольной оси последовательно прямых треугольных призм, их первые грани - контактные, размещены на боковой стороне короба и открыты в сторону полости короба, вторые грани - рабочие, в них по середине выполнены выпускные щелевые отверстия с разворотом вдоль продольной оси короба, причем рабочие грани расположены к продольной оси короба под углом Φ (град), определяемым формулой
где Τ - угол заданного изменения направления подвижной среды в пределах 60°≤Τ≤150°, отчитываемый от первоначального направления подвижной среды и, соответственно, от продольной оси суживающегося короба.
Длина прямых треугольных призм равна ширине боковой стороны короба, на которой они расположены.
Прямые треугольные призмы с выпускными щелевыми отверстиями в их рабочих гранях выполнены одинаковых размеров.
Третьи грани прямых треугольных призм - тыльные, выполнены под углом 90° к рабочим граням.
На фиг. 1 - устройство изменения направления движения подвижной среды, вид сверху; на фиг. 2 - сечение по А-А фиг. 1.
Устройство изменения направления движения подвижной среды содержит суживающийся короб 1, который присоединен к трубопроводу 2, подающему в него подвижную среду. На боковой стороне короба 1, противоположной стороне 3 сужения короба 1, последовательно расположены поперек его продольной оси прямые треугольные призмы 4. Функциональными гранями прямых треугольных призм 4 являются: контактные грани 5 (совмещены с боковой поверхностью короба 1), рабочие грани 6 и тыльные грани 7. Контактные грани 5 открыты в направлении полости короба 1. Рабочие грани 6 расположены к продольной оси короба под углом Φ (град), определяемым формулой
где Τ - угол заданного изменения направления подвижной среды в пределах 60°≤Τ≤150°, отчитываемый от первоначального направления подвижной среды и, соответственно, от продольной оси суживающегося короба. Тыльные грани 7 установлены под углом 90° к рабочим граням 6 прямых треугольных призм 4. По середине рабочих граней 6 выполнены выпускные щелевые отверстия 8 с разворотом вдоль продольной оси короба 1. Длина прямых треугольных призм 4 равна ширине стороны суживающего короба 1, на которой они расположены.
Устройство изменения направления движения подвижной среды работает следующим образом.
Подвижная среда по подающему трубопроводу 2 поступает в суживающийся короб 1, откуда она через выпускные щелевые отверстия 8 в рабочих гранях 6 прямых треугольных призм 4 выходит в окружающую среду. Суживающаяся форма короба 1 создает постоянство статического давления подвижной среды по всей его длине, что обеспечивает равномерный расход подвижной среды через все выпускные щелевые отверстия 8 в окружающую среду.
Расположение рабочих граней 6 к продольной оси короба под углом Φ (град), определяется формулой
где Τ - угол заданного изменения направления подвижной среды в пределах 60°≤Τ≤150°, отсчитываемый от продольной оси суживающегося короба 1 и, соответственно, продольной оси потока подвижной среды.
Математическое моделирование устройства изменения направления движения подвижной среды показало, что вышеуказанная формула  действительна в пределах угла Φ=60°…150°, отсчитываемого от продольной оси суживающего короба 1 и, соответственно, от продольной оси потока подвижной среды.
По вышеуказанной формуле можно рассчитать и установить заданный угол выхода струй подвижной среды по отношению к первоначальному направлению подвижной среды и, соответственно, к продольной оси суживающегося короба 1.
Пример 1. Для выхода струй подвижной среды под углом Т=70° из щелевых отверстий 8 на прямых треугольных призмах 4 рабочие грани 6 должны быть расположены под углом Ф=7,5° к продольной оси суживающегося короба 1.
Пример 2. Для выхода струй подвижной среды под углом Т=90° из щелевых отверстий 8 на прямых треугольных призмах 4 рабочие грани 6 должны быть расположены под углом Ф=15° к продольной оси суживающегося короба 1.
Пример 3. Для выхода струй подвижной среды под углом Т=120° из щелевых отверстий 8 на прямых треугольных призмах 4 рабочие грани 6 должны быть расположены под углом Ф=30° к продольной оси суживающегося короба 1.
Из-за расположения прямых треугольных призм 4 на боковой стороне суживающегося короба 1 и поперек продольной его оси образуются полости, в которых происходит торможение подвижной среды, вследствие чего уменьшается ее продольный импульс первоначального направления, при этом направление изменения подвижной среды становится зависимым от угла Φ наклона рабочих граней 6 прямых треугольных призм 4 относительно первоначального направления подвижной среды.
Выполнение выпускных щелевых отверстий 8 по середине рабочих граней 6 и с разворотом вдоль продольной оси суживающего короба 1 обеспечивает симметричность расхода подвижной среды относительно плоскости изменения ее направления.
Выполнение длин треугольных призм 4 равными ширине боковой стороны суживающего короба 1 создает условия для одинакового истечения подвижной среды через все выпускные щелевые отверстия 8.
Расположение тыльных граней 7 под углом 90° к их рабочим граням 6 в треугольных призмах 4 является оптимальным, поскольку тем самым оказывается минимальное их влияние на поток подвижной среды, исходящий из выпускных щелевых отверстий 8 в окружающую среду, обеспечивается дополнительная жесткость конструкции устройства.
Изобретение позволяет: изменить направление движения подвижной среды в заданном направлении и обеспечить равномерное распределение расхода подвижной среды в продольном направлении и симметричность относительно плоскости изменения ее направления. Изобретение может быть использовано, например, в качестве инжектора в подогревателе воздуха дымовыми газами на тепловых станциях.