RU2006759C1 - Vortex air cooler - Google Patents
Vortex air cooler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006759C1 RU2006759C1 SU5009135A RU2006759C1 RU 2006759 C1 RU2006759 C1 RU 2006759C1 SU 5009135 A SU5009135 A SU 5009135A RU 2006759 C1 RU2006759 C1 RU 2006759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex
- air
- cooling chamber
- temperature
- compressed air
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
- F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к устройствам охлаждения воздуха. The invention relates to refrigeration, in particular to air cooling devices.
Известна вихревая холодильная камера, содержащая вихревую трубу с сопловым вводом, теплообменник, патрубки для подвода и отвода воздуха [1] . Сжатый воздух через силикагелевый осушитель подается в теплообменник и оттуда в вихревую трубу. После энергетического разделения в вихревой трубе холодный поток поступает в камеру холода, охлаждает находящиеся в ней изделия и направляется в теплообменник в качестве охладителя воздуха, поступающего в вихревую трубу. Холодный поток перемещается в теплообменнике с помощью эжектора. Known vortex cooling chamber containing a vortex tube with a nozzle inlet, a heat exchanger, nozzles for supplying and discharging air [1]. Compressed air is supplied through a silica gel desiccant to a heat exchanger and from there to a vortex tube. After energy separation in the vortex tube, a cold stream enters the cold chamber, cools the products contained in it and is sent to the heat exchanger as a cooler for the air entering the vortex tube. The cold stream moves in the heat exchanger using an ejector.
Недостатком вихревой холодильной камеры является сложность конструкции и малая экономичность, поскольку получение холодного воздушного потока возможно только при выпуске какой-то части подаваемого сжатого газа в виде горячего потока, а использование в теплообменнике в качестве охладителя подаваемого потока только его части (практически не более 50% ) малоэффективно. Кроме того, использование силикагелевого осушителя требует специального дорогостоящего оборудования для его регенерации. The disadvantage of the vortex cooling chamber is the design complexity and low cost, since the production of a cold air stream is possible only when some part of the supplied compressed gas is released in the form of a hot stream, and only a part of the supplied stream is used in the heat exchanger as a cooler (practically no more than 50% ) ineffective. In addition, the use of silica gel desiccant requires special expensive equipment for its regeneration.
Наиболее близким по технической мощности и достигаемому результату к предложенному является вихревая охлаждаемая труба, включающая камеру энергетического разделения с сопловым вводом сжатого воздуха, рубашку охлаждения и патрубки отвода холодного и горячего потоков [2] . The closest in technical capacity and the achieved result to the proposed one is a vortex cooled pipe, including an energy separation chamber with a nozzle inlet of compressed air, a cooling jacket and pipes for the removal of cold and hot flows [2].
Охлаждаемая вихревая труба позволяет получить на выходе весь подаваемый на вход воздух с пониженной температурой. Причем температура холодного воздуха на выходе из вихревой трубы достигает значения ниже температуры охладителя. The cooled vortex tube allows you to get at the outlet all the air supplied to the inlet with a low temperature. Moreover, the temperature of the cold air at the outlet of the vortex tube reaches a value below the temperature of the cooler.
Недостатком вихревой охлаждаемой трубы является низкая эффективность использования хладоресурса охладителя. The disadvantage of the vortex cooled pipe is the low efficiency of using the coolant of the cooler.
Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности работы вихревой охлаждаемой трубы. The aim of the invention is to increase the efficiency and efficiency of the vortex cooled pipe.
Для достижения поставленной цели вихревой охладитель воздуха, содержащий вихревую трубу с сопловым вводом и рубашкой охлаждения, систему подачи сжатого воздуха, патрубки отвода холодного и горячего потоков, дополнительно снабжен концентрически расположенный вокруг вихревой трубы камерой предварительного охлаждения, выполненной в виде трубчатой конической спирали, вход которой, размещенный у большего основания конуса, соединен с системой подачи сжатого воздуха, а выход, расположенный у меньшего основания конуса, соединен с сопловым вводом вихревой трубы, и генераторами вихрей, расположенными вдоль внутренней неохлаждаемой поверхности камеры. Целесообразно генераторы вихрей выполнить в виде проволочной спирали, а камера предварительного охлаждения может быть выполнена многоходовой. To achieve this goal, a vortex air cooler containing a vortex tube with a nozzle inlet and a cooling jacket, a compressed air supply system, cold and hot flow exhaust pipes, is additionally equipped with a pre-cooling chamber concentrically located around the vortex tube, made in the form of a tubular conical spiral, the inlet of which located at the larger base of the cone is connected to the compressed air supply system, and the outlet located at the smaller base of the cone is connected to the nozzle in water of the vortex tube, and vortex generators located along the inner uncooled surface of the chamber. It is advisable to make vortex generators in the form of a wire spiral, and the pre-cooling chamber can be multi-pass.
На чертеже представлен предлагаемый охладитель воздуха, общий вид. The drawing shows the proposed air cooler, General view.
Вихревой охладитель воздуха содержит вихревую трубу 1 с сопловыми вводами 2 и рубашкой охлаждения 3, соединенной с магистралью 4 низкотемпературного хладоносителя. Концентрически вокруг рубашки охлаждения 3 вихревой трубы 1 расположена камера 5 предварительного охлаждения, выполненная в виде многоходовой трубчатой конической спирали 6, входы 7 которой соединены с системой подачи сжатого воздуха 8, а выходы 9 - с сопловыми вводами 2 вихревой трубы 1. Вдоль внутренней неохлаждаемой поверхности 10 камеры 5 размещены генераторы вихрей 11, выполненные, например, в виде проволочной спирали. В торцевой части вихревой трубы 1 установлен диффузор 12, соединенный через вентиль 13 с патрубком 14 отвода горячего потока для сброса конденсата, выделяющегося в воздухе. Патрубок отвода холодного воздуха 15 соединен с потребителем. The vortex air cooler comprises a vortex tube 1 with nozzle inlets 2 and a cooling jacket 3 connected to the low-temperature refrigerant line 4. Concentrically around the cooling jacket 3 of the vortex tube 1, there is a pre-cooling chamber 5 made in the form of a multi-way tubular conical spiral 6, the inputs 7 of which are connected to the compressed air supply system 8, and the outputs 9 are connected to the nozzle entries 2 of the vortex tube 1. Along the internal uncooled surface 10 of the chamber 5 are placed vortex generators 11, made, for example, in the form of a wire spiral. A diffuser 12 is installed in the end part of the vortex tube 1, which is connected through a valve 13 to a branch pipe 14 for removing the hot stream to discharge condensate released in the air. The cold air exhaust pipe 15 is connected to the consumer.
Вихревой охладитель воздуха работает следующим образом. Vortex air cooler operates as follows.
Воздух с параметрами Ро = 0,6-0,7 МПа и t = 20-50оС системой подачи 8 подводится к входам 7 камеры 5 предварительного охлаждения. Одновременно через магистраль 4 к рубашке охлаждения 3 вихревой трубы 1 подается хладоноситель (например, рассол t = от -4 до -10оС). Воздух, проходя по виткам конической спирали 6, охлаждается до среднемассовой температуры 2-3оС. В вихревой трубе 1 при втекании воздуха через сопловые вводы 2 образуются интенсивные вихревые потоки: периферийный вихрь, имеющий большую температуру и движущийся от сопловых вводов 2 к диффузору 12 и патрубку 14, и внутренний приосевой вихрь, имеющий низкую температуру и движущийся к патрубку отвода холодного воздуха 15. При регулировании вентилем 13 изменяются соотношения между расходами воздуха, идущего к потребителю через патрубок 15, и более теплым воздухом, выходящим через патрубок 14. В охлаждаемой вихревой трубе 1 энергия от периферического вихря отводится в виде тепла в охладитель вследствие разности температур периферийного вихря и охладителя. Кроме того, происходит тепломассообмен между периферийным и приосевым вихрями. При этом, чем ниже температура периферийного вихря, тем ниже температура приосевого вихря, который и выходит из вихревой трубы 1 к потребителю. При давлении сжатого воздуха Ро = 0,6 МПа температура воздуха, поступающего к потребителю, достигает t = от -20 до -22оС. При высокой влажности сжатого воздуха в периферийном вихре вихревой трубы 1 собирается конденсат, который отводится через патрубок 14. Выполнение камеры 5 предварительного охлаждения в виде многоходовой спирали уменьшает ее габариты.Air with the parameters P about = 0.6-0.7 MPa and t = 20-50 about With the supply system 8 is supplied to the inputs 7 of the chamber 5 pre-cooling. Simultaneously, via line 4 to the cooling jacket 3 of the vortex tube 1 is supplied refrigerant (e.g., brine t = -4 to -10 ° C). The air passing through the coils of a conical spiral 6 average temperature is cooled to 2-3 ° C. In a vortex tube 1 for inflow of air through the nozzle inlets 2 formed intense eddy currents: peripheral vortex having a high temperature and by moving nozzle 2 inputs to the diffuser 12 and the nozzle 14, and the internal paraxial vortex, having a low temperature and moving to the nozzle of the cold air outlet 15. When regulating the valve 13, the relations between the flow rates of the air going to the consumer through the nozzle 15, and more t plym air discharged through the pipe 14. In the cold vortex tube 1, the energy of the vortex peripheral removed as heat in the cooler due to the temperature difference between the peripheral and the vortex cooler. In addition, heat and mass transfer occurs between the peripheral and axial vortices. Moreover, the lower the temperature of the peripheral vortex, the lower the temperature of the axial vortex, which leaves the vortex tube 1 to the consumer. When the compressed air pressure P = about 0.6 MPa air temperature supplied to the consumer reaches t = -20 to -22 ° C. At a high humidity of the compressed air in a circumferential swirl vortex tube 1 is going to condensate which is withdrawn via conduit 14. The implementation of the chamber 5 pre-cooling in the form of a multi-pass spiral reduces its dimensions.
Камера 5 предварительного охлаждения позволяет понизить уровень начальной температуры воздуха, поступающего в вихревую трубу на 20-25оС, тем самым повышается эффективность работы вихревой трубы и ее экономичность. Использование генераторов вихрей в камере 5 предварительного охлаждения и выполнение ее конической позволяют исключить возможное локальное льдообразование на ее поверхности за счет увеличения турбулентности потока воздуха.Precooling chamber 5 allows to reduce the level of initial air temperature entering the vortex tube at 20-25 ° C, thereby increasing the efficiency of the vortex tube and its efficiency. The use of vortex generators in the pre-cooling chamber 5 and its conical design make it possible to exclude possible local ice formation on its surface by increasing the turbulence of the air flow.
Использование предложенной конструкции воздухоохладителя по сравнению с прототипом приводит к уменьшению температуры воздуха на выходе из вихревой трубы ≈ на 15о. Это подтверждается данными, приведенными в таблице.Using the proposed design of the air cooler in comparison with the prototype leads to a decrease in air temperature at the exit of the vortex tube ≈ 15 about This is confirmed by the data given in the table.
В охлаждаемой вихревой трубе 1 энергия от периферийного вихря отводится в виде тепла в охладитель вследствие разности температур периферийного вихря и охладителя. Кроме того, происходит тепломассобмен между периферийным и приосевым вихрями. При этом, чем ниже температура периферийного вихря, тем ниже температура приосевого вихря, который и выходит из вихревой трубы 1 к потребителю. При давлении сжатого воздуха Ро = 0,6 МПа температура воздуха, поступающего к потребителю, достигает tх = -20 - 22оС. При высокой влажности сжатого воздуха в периферийном вихре вихревой трубы 1 собирается конденсат, который отводится через патрубок 14. Выполнение камеры 5 предварительного охлаждения в виде многоходовой спирали уменьшает ее габариты.In the cooled vortex tube 1, energy from the peripheral vortex is removed as heat to the cooler due to the temperature difference between the peripheral vortex and the cooler. In addition, there is heat and mass transfer between the peripheral and axial vortices. Moreover, the lower the temperature of the peripheral vortex, the lower the temperature of the axial vortex, which leaves the vortex tube 1 to the consumer. When the compressed air pressure P = about 0.6 MPa air temperature supplied to the consumer reaches x t = -20 - 22 ° C. At a high humidity of the compressed air in a circumferential swirl vortex tube 1 is going to condensate which is withdrawn via conduit 14. Perform the pre-cooling chamber 5 in the form of a multi-pass spiral reduces its dimensions.
Камера 5 предварительного охлаждения позволяет понизить уровень начальной температуры воздуха, поступающего в вихревую трубу на 20-95оС, тем самым повышается эффективность работы вихревой трубы и ее экономичность. Использование генераторов вихрей в камере 5 предварительного охлаждения и выполнение ее конической позволяют исключить возможные локальное льдообразование на ее поверхности за счет увеличения турбулентности потока воздуха.Precooling chamber 5 allows to reduce the level of initial air temperature entering the vortex tube at 20-95 ° C, thereby increasing the efficiency of the vortex tube and its efficiency. The use of vortex generators in the pre-cooling chamber 5 and its conical execution allow eliminating possible local ice formation on its surface by increasing the turbulence of the air flow.
Использование предложенной конструкции воздухоохладителя по сравнению с прототипом приводит к уменьшению температуры воздуха на выходе из вихревой трубы на 15о. Это подтверждается данными, приведенными в таблице. (56) 1. Меркулов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. М. : Машиностроение, 1969, с. 120, рис. 7.2.Using the proposed design of the air cooler in comparison with the prototype leads to a decrease in air temperature at the outlet of the vortex tube by 15 about . This is confirmed by the data given in the table. (56) 1. Merkulov A.P. Vortex effect and its application in technology. M.: Mechanical Engineering, 1969, p. 120, fig. 7.2.
2. А. П. Меркулов. Вихревой эффект и его применение в технике. М. : Машиностроение, 1969, с. 120, рис. 4.3. 2. A.P. Merkulov. Vortex effect and its application in technology. M.: Mechanical Engineering, 1969, p. 120, fig. 4.3.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5009135 RU2006759C1 (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Vortex air cooler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5009135 RU2006759C1 (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Vortex air cooler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006759C1 true RU2006759C1 (en) | 1994-01-30 |
Family
ID=21588794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5009135 RU2006759C1 (en) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Vortex air cooler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2006759C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2159903C1 (en) * | 2000-03-02 | 2000-11-27 | Леонов Владимир Артемович | Gas dehumidifier |
| RU2204090C2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-05-10 | Горлов Василий Алексеевич | Heat generator |
| RU2204770C2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-05-20 | Горлов Василий Алексеевич | Heat generator |
| RU2246339C1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация Уралтехнострой" (ООО "Корпорация Уралтехнострой") | Vortex separator |
-
1991
- 1991-11-12 RU SU5009135 patent/RU2006759C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2159903C1 (en) * | 2000-03-02 | 2000-11-27 | Леонов Владимир Артемович | Gas dehumidifier |
| RU2204090C2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-05-10 | Горлов Василий Алексеевич | Heat generator |
| RU2204770C2 (en) * | 2001-02-28 | 2003-05-20 | Горлов Василий Алексеевич | Heat generator |
| RU2246339C1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Корпорация Уралтехнострой" (ООО "Корпорация Уралтехнострой") | Vortex separator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5415224A (en) | Apparatus for cold drying of gas | |
| US20030012658A1 (en) | Thermo-kinetic compressor | |
| US2741899A (en) | Cooling of compressed gas | |
| CN106152585B (en) | Air refrigerator | |
| RU2106581C1 (en) | Method and device for thermal stratification of gas | |
| US3049891A (en) | Cooling by flowing gas at supersonic velocity | |
| RU2006759C1 (en) | Vortex air cooler | |
| RU2044973C1 (en) | Method and device for burning gas | |
| US20030041619A1 (en) | Integrated gas dehydrator | |
| WO2000003186A1 (en) | Vortex pilot gas heater | |
| RU2015463C1 (en) | Apparatus for drying compressed air | |
| RU2737986C1 (en) | Natural gas liquefaction method and device for implementation thereof | |
| RU2104449C1 (en) | Gas liquefaction unit | |
| SU646318A1 (en) | Gas pressure regulator | |
| RU2103620C1 (en) | Liquefying plant | |
| RU2757553C1 (en) | Gas liquefaction plant | |
| RU2193740C1 (en) | Gas liquefying apparatus | |
| US3256712A (en) | Cryostat heat exchanger | |
| SU1231369A2 (en) | Vortex vertical shell-and-tube heat exchanger | |
| RU1775026C (en) | Liquefied natural gas plant | |
| RU2004882C1 (en) | Air-drying and cooling unit | |
| RU2742009C1 (en) | Natural gas liquefaction device and method for the realization therof | |
| SU1044904A1 (en) | Lortex refrigerator | |
| RU2838723C1 (en) | Natural gas partial liquefaction plant located at gas distribution station | |
| SU1002754A1 (en) | Vortex-type refrigerator |