Если осуществить раздельный вывод газа из центральной части вихревой камеры и с окраинных слоев, можно из исходного газа получить холодный (массовая доля || и горячий (массовая доля | = 1 — |) потоки. Соответствующая конструкция называется вихревой трубкой Ранка.
|
Рис. 6.22: Общий вид вихревой трубы |
Вихревая труба в ее основной модификации - это устройство, в котором сжатый газ при расширении разделяется на два потока: один - более холодный, чем исходный, и второй, более горячий. В представленной на рис. 6.22 конструкции вихревой трубы цилиндрическая трубка 1 соединена с распределительной головкой, которая содержит сопловой ввод 3, диафрагму 4 и трубку холодного потока 5. С противоположной стороны расположен корпус регулирующего вентиля 6 с конусом 7 и трубкой 8 горячего потока. Меняя положение конуса 7, можно изменять расходы и температуры хо-
Tx
расход холодного потока уменьшить (вентиль 7 открывается). Для повыше- ния температуры Тг горячего потока, наоборот - вентиль 7 прикрывается.
С помощью регулирующего вентиля, таким образом, можно изменять соотношение массовых расходов холодного и горячего потоков. При уменьшении доли холодного газа ц _ GXCWI/GCум разность температур между горячим потоком и поступающим в камеру исходным потоком AT _ Т—Тисх уменьшается, а разность температур исходного потока и холодного газа AТх _ Тисх — Тх увеличивается. Охлаждение газа в вихревой трубе значительно больше, чем при дросселировании. Так, при расширении воздуха с давлением p _ 11 ат, температурой перед соплом Тисх _ 20°C и ц _ 0.2 температура холодного потока на выходе из трубки снижается до Тх _ —48°C.
Характеристики вихревой трубы диаметром D _ 16 мм с диафрагмой диаметром d _ 7 мм и соплом b х h _ 3 х 6 мм представлены на рис.6.23.
При дросселировании воздуха тех же параметров его можно охладить только лишь па (2 — 3)°C. Температурная эффективность энергетического разделения потока существенно зависит от давления перед разгонным соплом на входе в вихревую камеру и возрастает с увеличением давления. Однако как только давление перед соплом возрастает до величины, обеспечивающей критическое истечение из сопла, дальнейший его рост не изменяет величины температурных разностей — вихревой эффект перестает зависеть от давления (явление насыщения вихревого эффекта).
Для оценки эффективности вихревых труб по холодопроизводительно- сти применяется так называемый холодильный КПД., равный отношению полученной холодопроизводительности к максимально возможной работе в идеальном адиабатическом процессе расширения:
предыдущаяследующая
