Завихрювач потоку
Власники патенту UA 2323386:
Винахід відноситься до галузі гідродинаміки та теплотехніки для організації процесів змішування та перемішування середовищ, організації процесу теплообміну між середовищами, а також для організації транспортування різних середовищ з меншим гідравлічним опором, зокрема різного роду газів, рідин, різнофазних сумішей середовищ та псевдозріджених порошкоподібних середовищ. Дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища містить встановлені в трубі під кутом до потоку текучого середовища плоскі лопатки, при цьому він складається з двох однакових лопаток, встановлених у трубі з круглим поперечним перерізом, кожна лопатка має профіль половинки еліпса, розрізаного вздовж великої його осі і отриманого похилим перетином труби, виконаним під кутом до осі труби, рівним куту нахилу краю лопатки, утвореного великою віссю еліпса до осі труби при установці лопаток в трубі, причому кут нахилу краю лопаток, утвореного великою віссю еліпса, назад симетричний осі 5 до 85 °. В результаті досягається зниження собівартості виготовлення та підвищення надійності роботи завихрювача потоку текучого середовища. 1 з.п. ф-ли, 5 іл.
Винахід відноситься до галузі гідродинаміки та теплотехніки для організації процесів змішування та перемішування середовищ, організації процесу теплообміну між середовищами, а також для організації транспортування різних середовищ з меншим гідравлічним опором, зокрема різного роду газів, рідин, різнофазних сумішей середовищ та псевдозріджених порошкоподібних середовищ.
Однак даний завихрювач потоку має порівняно складну технологію його виготовлення, має велику кількість деталей і вимагає для виготовлення спеціального обладнання, що звужує його областьвикористання.
Даний завихрювач дозволяє ефективно закручувати потік текучого середовища, проте він також складається з великої кількості деталей, що ускладнює технологію виготовлення та звужує область його використання.
Завданням винаходу є створення простий у виготовленні і має малий гідравлічний опір конструкції завихрювача потоку текучого середовища.
Технічним результатом, що досягається при використанні винаходу, є зниження собівартості виготовлення та підвищення надійності роботи завихрювача потоку текучого середовища.
Зазначене завдання вирішується, а технічний результат досягається за рахунок того, що дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища містить встановлені в трубі під кутом до потоку текучого середовища плоскі лопатки, при цьому він складається з двох однакових лопаток, встановлених у трубі з круглим поперечним перерізом, кожна лопатка має профіль половинки еліпса, розрізаного вздовж великої осі на дві лопатки і отриманого похилим перетином труби, виконаним під кутом до осі труби, рівним куту нахилу краю лопатки, утвореного великою віссю еліпса до осі труби при установці лопаток в трубі, причому кут нахилу , Утвореного великою віссю еліпса, назад симетричний осі труби і дорівнює від 5 до 85 °.
Дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища може бути забезпечений розділовою пластиною, встановленою на вході в завихрювач між краями лопаток, утвореними великою піввіссю зазначеного вище еліпса.
У ході проведеного аналізу було виявлено велику кількість різних типів завихрювачів потоку текучого середовища, які відповідають різним вимогам. Проте, як зазначалося вище, завихрювачі з лопатками складні виготовлення, складаються з великої кількості деталей, тобто.дороги. Шнековий завихрювач складається з однієї деталі, але важкий у виготовленні, потребує спеціального обладнання. Тангенційне підведення текучого середовища просте, але має великий опір. Від завихрювача потрібно, зокрема, щоб він забезпечив необхідну інтенсивність закрутки потоку і необхідний певний профіль швидкості по радіусу при невеликому гідравлічному опорі, був простий у виготовленні, невеликий за габаритами і надійний в роботі. Під закручуванням потоку розуміється відношення найбільшого за радіусом значення тангенціальної швидкості до середньої осьової швидкості потоку текучого середовища.
Завихрювач потоку текучого середовища, що описується, по суті складається з двох деталей - лопаток, які встановлені в трубі круглого поперечного перерізу. Це дозволяє мати невеликий гідравлічний опір при можливості закрутки потоку текучого середовища в значному діапазоні кутів нахилу лопаток до потоку текучого середовища, що набігає на них.
Проведене дослідження показників роботи описуваного дволопатевого завихрювача потоку текучого середовища за допомогою засобів обчислювальної гідродинаміки показало, що він при куті нахилу краю лопатки α, утвореного великою віссю еліпса, що описує лінію сполучення краю лопаток з внутрішньою поверхнею труби, в якій 5 ° забезпечує закрутку потоку з величиною тангенціальної складової швидкості, що дорівнює 0,5-0,9 від середньої осьової швидкості при коефіцієнті опору ζ=1-2,5.
Показники дволопатевого завихрювача потоку текучого середовища можуть бути покращені при додаванні на вході розділової пластини, встановленої між краями лопаток, утвореними великою піввіссю зазначеного вище еліпса. Коефіцієнт опору у своїй зменшується на 20. 25%, а закрутка (величинатангенціальної швидкості) збільшується приблизно на 20%.
На фіг.1 показаний загальний вигляд у розрізі дволопатевого завихрювача потоку текучого середовища. На фіг.2 представлений поздовжній розріз завихрювача потоку текучого середовища, вид збоку. На фіг.3 представлений поздовжній розріз завихрювача потоку текучого середовища, вид зверху. На фіг.4 показаний загальний вигляд у розрізі дволопатевого завихрювача потоку текучого середовища з розділювальною пластиною. На фіг.5 представлений поздовжній розріз завихрювача потоку текучого середовища з розділювальною пластиною, вид збоку.
Дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища містить встановлені в трубі 1 під кутом до потоку текучого середовища дві плоскі лопатки 2. Лопатки 2 мають однакову форму і встановлені в трубі 1 з круглим поперечним перерізом. Кожна лопатка 2 має профіль половинки еліпса, розрізаного уздовж великої осі на дві лопатки 2 і отриманого похилим перерізом труби 1, виконаним під кутом α до осі труби 1, рівним куту α нахилу краю лопатки 2, утвореного великою віссю труби еліпсу 1 установці лопаток 2 в трубі 1. Кут нахилу краю лопаток 2, утвореного великою віссю еліпса, назад симетричний осі труби 1 і дорівнює від 5 до 85°.
При русі текучого середовища, наприклад рідини, в трубі 1 частина її з нижньої половини через трикутне вікно між лопатками 2 і 1 трубою піднімається вгору, інша - з верхньої половини опускається вниз. В результаті взаємодії описаних вище частин потоку з внутрішньою стінкою труби виникає закрутка потоку. Закручений потік текучого середовища спливає із завихрювача потоку і подається за призначенням споживача. У процесі закрутки потоків інтенсифікуються процеси змішування та теплообміну між середовищами, що становлять потік текучого середовища.
Даний винахід може бутивикористано у теплоенергетиці, теплотехніці, хімічній технології, атомній техніці та інших галузях техніки, де потрібна інтенсифікація процесів теплообміну та масообміну.
1. Дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища, що містить встановлені в трубі під кутом до потоку текучого середовища плоскі лопатки, який відрізняється тим, що він складається з двох однакових лопаток, встановлених у трубі з круглим поперечним перерізом, при цьому кожна лопатка має профіль половинки вздовж великої осі на дві лопатки і отриманого похилим перерізом труби, виконаним під кутом до осі труби, рівним куту нахилу краю лопатки, причому кут нахилу краю лопаток, утвореного великою віссю еліпса, назад симетричний осі труби і дорівнює від 5 до 85°.
2. Дволопатевий завихрювач потоку текучого середовища за п.1, який відрізняється тим, що забезпечений розділовою пластиною, встановленою на вході в завихрювач між краями лопаток, утвореними великою піввіссю зазначеного вище еліпса.