[发明专利]变声速增压气体压缩方法与装置

说明书

本发明涉及一种以变声速增压技术，把常(低)压气体压缩成具有较高压力的气体，并使之用于工业，农业、航海，航天等用气部门的方法与装置。

目前，应用最广泛的气体压缩装置是以电能为动力的气体压缩机。其原则性系统如图1。

在图1所示系统中，常(低)压气体由A端进入压缩机1，经压缩后成为具有较高温度与压力的气体，从压缩机1的出口端输出，进入冷却器2，冷却介质从C端进入冷却器2。冷却介质吸收热量，温度升高后从D端排出。具有较高温度与压力的气体放出热量，温度降低成为常温较高压力气体，从冷却器2的内腔出口端导出，进入贮气罐3。贮气罐3内的常温较高压力的气体由B端导出，供气体用户使用。这种传统的气体压缩方式由于采用压缩机1直接压缩气体，故，电能消耗高，且，压缩机1运行时噪声较大。

本发明的目的在于，对传统的气体压缩方法进行变改。创建一种变声速增压气体压缩方法与相应的装置，以节省气体压缩时的电能消耗与减少噪声。

本发明的目的是通过以下方法来实现的：

利用泵增压技术，对液态工质进行增压处理，使液态工质具备一定压力，凭借该压力让其在变声速增压气体压缩系统中循环运行。

以具有一定压力的常温液态工质引射常(低)压气体，共同进入变声速增压器，并以超音速流动。气液两相流在通过变声速增压器后成为具有较高温度与压力的气液混合体，之后，导入冷却器。

用冷却介质冷却具有较高温度与压力的气液混合体，让其成为常温较高压力的气液混合体，之后，导入贮气(液)罐。

在贮气(液)罐内，液体凭借比重大贮存于罐底，达到与气体分离的目的，液体从贮气(液)罐导出，在系统中循环运行。气体从贮气(液)罐导出，供气体用户使用。

本发明的变声速增压气体压缩系统运行时，贮气(液)罐内的常温液态工质经液态工质加压泵加压后，成为具有一定压力的液态工质。泵入变声速增压器，引射常(低)压气体。气液两相流体在通过变声速增压器后，成为具有较高温度与压力的气液混合体。导入冷却器，与冷却介质进行热交换，放出热量被冷却成常温较高压力的气液混合体。导入贮气(液)罐，经气液分离后，气态工质从贮气(液)罐导出，供气体用户使用。

本发明的变声速增压气体压缩方法与装置。较传统的气体压缩机法可大大节省用于气体压缩时电能的消耗，且运行时噪声较小。

下面结合附图对本发明的变声速增压气体压缩方法与装置进行详细说明。

图1为先有技术中的以压缩机为动力的气体压缩方法示意图。

图2为本发明的变声速增压气体压缩方法与装置的第一实施例。

图3为本发明的变声速增压气体压缩方法与装置的第二实施例。

图4为本发明的变声速增压气体压缩方法与装置的第三实施例。

图2为本发明的变声速增压气体压缩方法与装置的第一实施例。本发明的变声速增压气体压缩装置包括了——贮气(液)罐，——液态工质加压泵，——变声速增压器和冷却器。

在图2中，标号1表示为贮气(液)罐。贮气(液)罐1的出口与液态工质加压泵2的入口端相接。液态工质输送泵2的出口端与变声速增压器3的入口端相接。加压泵2的功能是将从贮气(液)罐1导出的常温液态工质增压，再将增压后的液态工质导入变声速增压器3。

变声速增压器3的另一个入口端系常(低)压气体入口，其出口端与冷却器4的内腔入口相接。具有一定压力的液态工质进入变声速增压器3，引射常(低)压气体并以超音速流动，使其遭遇阻力，引发压力激波。气液两相流体以较高的压力从变声速增压器3导出，进入冷却器4。

冷却器4内腔的出口端与贮气(液)罐1的入口端相接。其外腔的入口端系冷却介质入口，外腔的出口端系冷却介质出口。具有较高温度与压力的气液混合体通过冷却器4的内腔时，与冷却器4外腔流过的冷却介质进行热交换。冷却介质从冷却器4的B端流入冷却器4的外腔，与内腔通过的具有较高温度的气液混合体进行热交换。冷却介质吸收热量，温度升高，从冷却器4的外腔出口端C导出。气液混合体放出热量，温度降低，从冷却器4内腔的出口端导出，进入贮气(液)罐1。

进入贮气(液)罐1的气液混合体，依据不同的比重，液态工质贮存于罐底部，而气体则贮存于罐的上部。气态工质从贮气(液)罐1上部导出，供气体用户使用。液态工质从贮气(液)罐导出，循环运行。

图3为本发明的变声速增压气体压缩方法与装置的第二实施例。

本发明的变声速增压气体压缩装置包括了——贮气(液)罐，——液态工质加压泵——变声速增压器和冷却器。