Охлаждение с помощью вихревого эффекта

Охлаждение дроселированием.

Охлаждение путем расширения газов.

Это получение холода в воздушных холодильных машинах и в технике глубокого холода < -100⁰С.

Детандер адиабатического расширения, т.е. воздух, сжатый до высокого давления, потом адиабатически расширяется 9МПа при t₁ = 25⁰с до 0,1 МПа и t = - 190,8⁰С.

Снижение давления жидкости или газа при прохождении их через суженное отверстие (вентиль, кран) – называется дросселированием. Внутренняя энергия тела расходуется на преодоление внутреннего трения при прохождении газа или жидкости через суженное отверстие. Температура при дросселировании понижается, но во много раз меньше, чем при адиабатическом расширении.

Французский инженер Ранк в 1931 году предложил использовать для охлаждения вихревой эффект, получаемый с помощью специальной «вихревой трубы». (стр. 11 – «Лашутина» - рис. 2)

1 – РВ 2 - сопло расширения 3 – диафрагма охлаждения

Воздух, сжатый в компрессоре и охлажденный до t окружающей среды поступает к соплу «2» и после расширения выходит из него с большой скоростью, образуя вихрь. В трубе идет процесс разделения газа, т.к. угловая скорость вращения частиц вдоль оси трубы больше, а на периферии мала. По мере движения газа к дроссельному вентилю «1» поток газа вследствие сил трения между слоями приобретает почти постоянную угловую скорость вращения, т.е. во внутренних слоях она уменьшается, а во внешних возрастает, при этом получается избыток кинетической энергии, которая и передается внешним слоям, повышая их температуру, а внутренние слои при этом охлаждаются. В итоге внешние слои газа выходят через дроссель «1» нагретыми, а внутренние через отверстия в диафрагме «3» - охлажденными. С помощью «вихревой трубы» при t окружающей среды воздуха можно получить холодный поток с t_х = -10 ÷ - 50⁰С и горячий поток с t_г = 100 ÷ 130⁰С. Применение такого метода целесообразно только для быстрого кратковременного получения низких температур.

Дата добавления: 2014-01-07