СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ В ВИХРЕВОЙ ТРУБЕ

1. Способ управления процессом в вихревой трубе, согласно которому поток (10) среды, находящейся под давлением, подают в сопловой ввод (4), в результате чего поток среды расширяется при продвижении вперед; при вхождении в рабочую трубу (1) поток среды приобретает вращательный характер, в результате чего вращающийся поток среды разделяется на отдельные холодный и горячий потоки, после чего холодный поток выходит из вихревой трубы через головку (5) для холодного потока после прохождения через отверстие в центре стенки, ограничивающей первый конец рабочей трубы (1), а горячий поток выходит из вихревой трубы через головку (2) для горячего потока после прохождения через рабочую трубу (1), имеющую расходный клапан (3) у своего второго конца, при этом параметрами термодинамических процессов в вихревой трубе управляют посредством:
- регулирования расхода горячего потока в головке (2) для горячего потока настройкой расходного клапана (3),
- регулирования потока среды в сопловом вводе (4),
- регулирования скорости истечения потока, расхода потока и/или направления потока среды во впускном порте соплового ввода (4),
- корректирования длины пути потока среды,
- разделения потока среды на холодный и горячий потоки, имеющие неодинаковые длины пути,
- регулирования скорости истечения холодного и/или горячего потоков в вихревой трубе,
- повышения интенсивности теплопереноса в вихревой трубе посредством помещенных в нее механических, химических и/или электрических блоков и структурированных или развитых текстур поверхностей или покрытий указанной трубы,
- и/или ионизирования горячего и/или холодного потоков,
отличающийся тем, что для реализации возможности регулировать в широком интервале параметры режимов для газообразного потока среды, такой как сжатый воздух, способ дополнительно включает, по меньшей мере, один из следующих вариантов воздействия на указанный поток:
- предварительное охлаждение и/или предварительную ионизацию (9) у соплового ввода (4),
- дополнительное увлажнение (х, х') в рабочей трубе (1) и
- механическую вибрацию (у) в рабочей трубе (1) в зоне перед клапаном (3) головки для горячего потока.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от желаемых характеристик горячего и/или холодного потоков поток среды, находящийся в вихревой трубе, регулируют, изменяя режимные параметры термодинамических процессов, происходящих до соплового ввода (4), внутри соплового ввода (4), в рабочей трубе (1), в головках (5, 2) для холодного и горячего потоков и во внутреннем объеме самой среды.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что управление термодинамическими процессами проводят:
- в зоне перед сопловым вводом (4) - посредством предварительного охлаждения и/или предварительной ионизации (9) потока среды;
- внутри соплового ввода (4) - посредством изменения расхода потока среды;
- в рабочей трубе (1) - посредством увлажнения (х) указанного потока введением небольшого количества дисперсной текучей среды (х') в наружную периферийную зону горячего потока, посредством увеличения конвекционных внутренних поверхностей (1а') указанной трубы и/или посредством создания вибрации (у) горячего потока;
- в головке (5) для холодного потока - посредством ионизации холодного потока и/или увеличения скорости его истечения,
- в головке (2) для горячего потока - посредством ионизации горячего потока.
4. Способ по любому из пп.1-3, применяемый для управления вихревой трубой, содержащей рабочую трубу (1), первый конец которой через управляющий клапан соединен с головкой (2) для горячего потока, а второй конец - с сопловым вводом (4), при этом рабочая труба расположена соосно указанному вводу и присоединена к головке (5) для холодного потока, а также, через впускной порт, к источнику среды, подаваемой под давлением к сопловому вводу (4), отличающийся тем, что для управления расходом потока внутри впускного порта соплового ввода (4) поток среды подвергают предварительной обработке посредством, по меньшей мере, предварительного охладителя и/или предварительного ионизатора (9), а скорость истечения потока среды из соплового ввода (4) регулируют посредством устройства изменения скорости.
5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для увлажнения горячего потока в его наружную периферийную зону в рабочей трубе (1) вводят небольшое количество дисперсной текучей среды (х'), которая вместе с внутренней стенкой (1а) рабочей трубы (1), имеющей капиллярную пористую текстуру поверхности или покрытие (1а'), обеспечивает возможность максимального теплопереноса от входного конца рабочей трубы (1) к ее выходному концу при минимальных размерах внутренней поверхности указанной трубы (1).
6. Устройство для управления процессом в вихревой трубе, которая содержит сопловой ввод (4) для потока (10) среды, находящейся под давлением и подлежащей воздействию в устройстве, при этом поток среды расширяется при продвижении вперед и перед выходом из соплового ввода приобретает вращательный характер, рабочую трубу (1), при вхождении в которую вращающийся поток среды разделяется на отдельные холодный и горячий потоки, головку (5) для холодного потока, в которой холодный поток направляется через отверстие в центре стенки, ограничивающей первый конец рабочей трубы (1), и из которой указанный поток выходит из вихревой трубы, а также головку (2) для горячего потока, в которую горячий поток направляется из рабочей трубы (1) через расходный клапан (3) у ее второго конца, и из которой он выходит из вихревой трубы, причем управление параметрами термодинамических процессов, происходящих в вихревой трубе, производится посредством регулировки расхода горячего потока в головке (2) для горячего потока настройкой расходного клапана (3), посредством регулировки потока среды в сопловом вводе (4), посредством регулировки скорости истечения, расхода потока и/или направления потока среды во впускном порте соплового ввода (4), посредством корректировки длины пути потока среды, посредством разделения потока среды на холодный и горячий потоки, имеющие различные длины пути, посредством регулировки скорости истечения холодного и/или горячего потоков у выхода вихревой трубы, посредством повышения интенсивности теплопереноса в вихревой трубе с помощью помещенных в нее механических, химических и/или электрических блоков и структурированных или развитых текстур поверхностей или покрытий трубы и/или посредством ионизации горячего и/или холодного потоков, отличающееся тем, что для реализации возможности регулировать в широком интервале параметры режимов для потока газообразной среды, такой как сжатый воздух в вихревой трубе, устройство содержит, по меньшей мере, вспомогательное средство (9) предварительного охлаждения и/или предварительной ионизации для охлаждения и/или ионизации потока среды, связанное с сопловым вводом (4), увлажняющее средство (х) для воздействия на горячий поток посредством дополнительного увлажнения (х') в рабочей трубе (1) и/или вибрационное средство (у) для возбуждения механической вибрации горячего потока в рабочей трубе (1) в зоне перед клапаном (3) головки для горячего потока.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что увлажняющее средство (х) выполняет свою функцию посредством введения небольшого количества дисперсной текучей среды (х') в наружную периферийную зону горячего потока в рабочей трубе (1).
8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что рабочая труба (1) имеет капиллярную пористую текстуру поверхности или покрытие (1а') на своей внутренней стенке (1а) и/или снабжено вибрационным средством (у) для приведения горячего потока в вибрирующее состояние.
9. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что впускной порт соплового ввода (4) сопла изготовлен, по меньшей мере, из одной гибкой пластины (17, 18).
10. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что выход головки (5) для холодного потока содержит вихревой эжектор (z) возвратного потока.