Новые технологии закрученных течений - страница 4

Способ основывается на одном из необычных эффектов, связанных с движением вихревого кольца. Рассмотрим его на примере следующей временной диаграммы.

Рис. № 9. Временная диаграмма формирования вихревого кольца.

Где t1 – время распространения отдельного первичного вихре образующего потока.

При линейном движении, после сформирования, кольцо с обратной стороны затягивает (всасывает) окружающий воздух к оси движения. На временной диаграмме показаны синими стрелками.

Следующее вихревое кольцо выносит затянутый воздух к оси движения после предыдущего кольца. Движущееся линейно вихревое кольцо (тороид) является объёмным, бес корпусным вихревым насосом. Вихревое кольцо (тороид) в классическом исполнении представляет собой – само выворачивающийся наружу бублик из центральной оси распространения.

Само выворачивающийся бублик в этом случае можно сравнить с поршнем компрессора, а неподвижный объём воздуха вокруг бублика при движении последнего – с цилиндром, в котором движется поршень (вихревой бублик).

Практические работы подтверждают работу вихревого кольца в качестве объёмного бес корпусного вихревого насоса.

Концепция и конструкция

Система состоит из:

– Источника сжатого воздуха (компрессора с ресивером),

– Быстродействующего воздухораспределительного клапана,

– Противопоточного генератора вихревых тороидов (работающего аналогично усиленному «ящику Вуда», но с направленной геометрией потока),

– Выходного вертикального канала (трубы, воздуховода) – служащего путём удаления газа за пределы помещения.

Рис. № 10. Схема реализации способа троидально-вихревой очистки помещений от взвесей и потенциально опасных веществ.

Принцип работы

– Порция воздуха с нужным импульсом поступает в генератор;

– За счёт специальной формы сопла и встречного отражённого потока формируется обратный ротационно-саморазворачивающийся тороид – вихревое кольцо;

– Кольцо создаёт зону разрежения за собой, втягивает примыкающий воздух, унося с собой взвешенные загрязнения;

– Через верхнюю зону помещения загрязнённая масса удаляется через выводной канал или рассеиватель;

– Новое кольцо формируется с заданным интервалом (например, каждые 1–2 секунды), обеспечивая серию синхронных воздушных волн, очищающих объём всего помещения.

Физическая модель

Тороид, направленный вверх, ведёт себя как поршень:

– Сам он – подвижный объём, несущий избыточный импульс;

– Неподвижный воздух вокруг – цилиндр, по которому он движется;

– При прохождении кольца через помещение оно увлекает за собой не только свою массу, но и окружающую воздушную среду, создавая стабильную восходящую волновую колонну.

Такая вихревая структура обладает ротацией вокруг своей оси и одновременно – осевой авто инверсией (само переворотом) по направлению движения, что дополнительно повышает её устойчивость и способность захватывать большие объёмы примыкающего воздуха. Концентрированные потоки вверх выводят загрязнения равномерно по всему объёму – в отличие от точечной вытяжки.

Визуализация и практический пример

Прототип установки с генератором вихревых тороидов подтвердил следующее:

– На комнатных масштабах (10–70 м²) вихревые кольца, диаметром 0,2–0,3 м, свободно поднимались до 3–4 метров высоты;

– При визуализации дымом и паром отчётливо видно формирование кольца с последующим втягиванием окружающего воздуха в нижней зоне кольца;

– При построении колонны из таких колец (интервал – 2–3 сек) формируется стабильный вертикальный поток.