Инженерный журнал: наука и инновации
# 6·2017 1
УДК 621.565:621.59 DOI 10.18698/2308-6033-2017-6-1657
Перспективы использования вихревых аппаратов
в криогенике
© В.Л. Бондаренко
1
, Д.П. Тишко
2,3
, Ю.М. Симоненко
3
1
МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
2
ООО «Криоин Инжиниринг», Одесса, 65026, Украина
3
Одесская национальная академия пищевых технологий, Одесса, 65039, Украина
Рассмотрены проблемы использования малорасходных низкотемпературных без-
машинных аппаратов. Даны примеры применения газодинамических охладителей
в технологиях извлечения редких газов. В частности, показано, что понижение
температуры фазового равновесия смеси в процессе очистки неоно-гелиевого кон-
центрата от азота позволяет вдвое уменьшить содержание побочного компо-
нента на выходе из фазового сепаратора. При этом указанный положительный
эффект достигается за счет использования существующего перепада давлений,
вследствие чего исключается необходимость в дополнительных затратах энергии.
Ключевые слова:
криогенная техника, редкие газы, газодинамический охладитель,
вихревая труба
Введение.
В газодинамических устройствах, к которым, в
частности, относятся вихревые аппараты и резонансные охладители,
энергия сжатого газа трансформируется в тепловую и отводится во
внешнюю среду через стенки или в виде истекающего газа. При этом
происходит понижение температуры основного потока на выходе из
устройства. Безмашинные криогенераторы характеризуются рядом
неоспоримых эксплуатационных и конструктивных преимуществ:
высокой надежностью, малой инерционностью, компактностью. Эти
особенности обусловили распространение вихревых труб и пульса-
ционных охладителей в самых различных сферах: от вакуумной
техники и медицины— до криогеники [1, 2].
Цель настоящей работы — выявить возможности применения га-
зодинамических устройств в технике низких температур несмотря на
серьезные препятствия на пути расширения их использования ввиду
низкой энергетической эффективности, а также отрицательного вли-
яния масштабного фактора, обусловленного специфическими экс-
плуатационными параметрами.
Размеры проточной части газодинамических аппаратов.
Рас-
смотрим проблемы, связанные с неблагоприятным влиянием мас-
штабного фактора на примере вихревых аппаратов. Для криогенных
технологий получения редких газов характерны относительно малые
расходы перерабатываемых продуктов, низкая температура и повы-
шенное давление потоков. Каждая из этих характеристик при назван-
ных условиях ведет к сокращению сечения соплового ввода
F
с
.