Завихряне на потока

Собственици на патент RU 2323386:

Изобретението се отнася до областта на хидродинамиката и топлотехниката за организиране на процесите на смесване и смесване на среди, организиране на процеса на топлообмен между медиите, както и организиране на транспортирането на различни среди с по-ниско хидравлично съпротивление, по-специално различни газове, течности, различни фазови смеси от среди и флуидизирани прахообразни среди. Двулопатковият завихрящ флуиден поток съдържа плоски лопатки, монтирани в тръбата под ъгъл спрямо потока на флуида, докато се състои от две еднакви лопатки, монтирани в тръба с кръгло напречно сечение, всяка лопатка има профил на полуелипса, разрязан по голямата си ос на две лопатки и получен от наклонена тръбна секция, направена под ъгъл към оста на тръбата, равен на ъгъла на наклона на ръба на лопатката, образуван от голямата ос на елипсата спрямо оста на тръбата, когато лопатките са монтирани в тръбата, а ъгълът на наклона на ръба на лопатките, образуван от голямата ос на елипсата, е обратно симетричен на оста на тръбата и е равен от 5 до 85 °. В резултат на това се постига намаляване на производствените разходи и повишаване на надеждността на работата на завихрителя на флуидния поток. 1 з.п. f-ly, 5 ил.

Този завихрящ поток обаче има сравнително сложна технология на производство, има голям брой части и изисква специално оборудване за производство, което стеснява обхвата му.използване.

Този завихрител позволява ефективно завихряне на флуидния поток, но също така се състои от голям брой части, което усложнява технологията на неговото производство и стеснява обхвата на неговото използване.

Целта на изобретението е да осигури структура на завихрящ поток от течност, която е лесна за производство и има ниско хидравлично съпротивление.

Техническият резултат, постигнат чрез използването на изобретението, е да се намалят производствените разходи и да се повиши надеждността на завихрителя на флуидния поток.

Този проблем е решен и техническият резултат се постига поради факта, че двулопатният завихрящ поток на флуид съдържа плоски лопатки, монтирани в тръбата под ъгъл спрямо потока на флуида, докато се състои от две еднакви лопатки, монтирани в тръба с кръгло напречно сечение, всяка лопатка има профил на полуелипса, нарязан по голямата си ос на две лопатки и получен от наклонен участък на тръбата, направен под ъгъл спрямо оста на тръбата, равен на ъгъла на наклона на ръба на лопатката, образуван от голямата ос на елипсата спрямо оста на тръбата при монтиране на лопатките в тръбата, а ъгълът на наклона на ръба на лопатките, образуван от голямата ос на елипсата, е обратно симетричен на оста на тръбата и е равен от 5 до 85 °.

Завихрителят на флуиден поток с две лопатки може да бъде снабден с разделителна плоча, монтирана на входа на завихрителя между ръбовете на лопатките, образувани от голямата полуос на горната елипса.

В хода на анализа бяха идентифицирани голям брой различни видове завихрители на флуиден поток, които отговарят на различни изисквания. Въпреки това, както беше отбелязано по-горе, завихрящите устройства с лопатки са трудни за производство, те се състоят от голям брой части, т.е.пътища. Винтовият завихрител се състои от една част, но е труден за производство и изисква специално оборудване. Тангенциалното захранване с течност е просто, но има голямо съпротивление. По-специално, завихрителят трябва да осигури необходимия интензитет на завихряне на потока и необходимия профил на специфична скорост по радиуса с възможно ниско хидравлично съпротивление, да бъде лесен за производство, малък по размер и надежден при работа. Завихрянето на потока се разбира като отношението на най-голямата стойност на тангенциалната скорост по радиуса към средната аксиална скорост на флуидния поток.

Описаният завихрител на флуиден поток по същество се състои от две части - лопатки, които са монтирани в тръба с кръгло напречно сечение. Това дава възможност да има малко хидравлично съпротивление с възможност за завихряне на потока от флуидна среда в значителен диапазон от ъгли на наклон на лопатките спрямо входящия флуиден поток.

Проучването на производителността на описания двулопатков завихрител на флуиден поток с помощта на изчислителни инструменти за динамика на флуидите показа, че при ъгъл на наклон на ръба на лопатката α, образуван от голямата ос на елипсата, описваща линията на разделяне между ръба на лопатката и вътрешната повърхност на тръбата, в която са монтирани, равен на 5-85°, той осигурява завихряне на потока с тангенциален компонент на скоростта, равен на 0,5-0. 9 от средната аксиална скорост при коефициент на съпротивление ζ=1-2,5.

Ефективността на двулопатков флуиден завихрител може да се подобри чрез добавяне на разделителна плоча на входа, монтирана между ръбовете на лопатките, образувани от голямата полуос на горната елипса. В този случай коефициентът на съпротивление намалява с 20,25%, а усукването (стойносттангенциална скорост) се увеличава с около 20%.

Фигура 1 показва общ изглед в разрез на двулопатков флуиден завихрящ поток. Фигура 2 показва надлъжен разрез на флуидния поток на завихрящата система, изглед отстрани. Фигура 3 показва надлъжен разрез на флуидния поток на завихрящата система, изглед отгоре. Фигура 4 показва общ изглед в разрез на завихряща течност с две лопатки и разделителна плоча. Фигура 5 показва надлъжен разрез на флуидния поток на завихрящата система с разделителна плоча, страничен изглед.

Двулопатковият завихрящ флуиден поток съдържа две плоски лопатки 2, монтирани под ъгъл спрямо потока на флуида в тръбата 1. Лопатките 2 имат еднаква форма и са монтирани в тръбата 1 с кръгло напречно сечение. Всяка лопатка 2 има профила на половината от елипса, разрязана по голямата си ос на две лопатки 2 и получена от наклонен участък на тръбата 1, направен под ъгъл α спрямо оста на тръбата 1, равен на ъгъла α на наклон на ръба на лопатката 2, образуван от голямата ос на елипсата към оста на тръбата 1, когато лопатките 2 са монтирани в тръбата 1. Ъгълът на наклон α на ръба на лопатките 2, образуван от голямата ос на елипсата, е обратно симетричен на оста на тръбата 1 и е от 5 до 85°.

Когато течност, като например течност, се движи в тръба 1, част от нея от долната половина се издига нагоре през триъгълния прозорец между лопатките 2 и тръба 1, другата част от горната половина се спуска надолу. В резултат на взаимодействието на описаните по-горе части от потока с вътрешната стена на тръбата се получава завихряне на потока. Въртящият се флуиден поток излиза от завихрителя на потока и се доставя до дестинацията на потребителя. В процеса на завихряне на потока се засилват процесите на смесване и топлообмен между средите, съставляващи флуидния поток.

Настоящото изобретение може да бъдеизползва се в топлоенергетиката, топлотехниката, химическата технология, ядрената техника и други отрасли на техниката, където се изисква интензификация на процесите на топлообмен и масообмен.

1. Завихрител на флуиден поток с две лопатки, съдържащ плоски лопатки, монтирани в тръбата под ъгъл спрямо потока на флуида, характеризиращ се с това, че се състои от две еднакви лопатки, монтирани в тръба с кръгло напречно сечение, като всяка лопатка има профил на полуелипса, нарязан по главната си ос на две лопатки и получен от наклонен участък на тръбата, направен под ъгъл спрямо оста на тръбата, равен на ъгъла на наклон на ръба на лопатката, а ъгълът на наклона на ръба на лопатките е образуван по дългата ос на елипсата, обратно симетрична на оста на тръбата и равна на 5 до 85°.

2. Двулопатен завихрител за флуиден поток съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че е снабден с разделителна плоча, монтирана на входа на завихрителя между ръбовете на лопатките, образувани от голямата полуос на горната елипса.