[发明专利]混合气压力罐供水装置

说明书

技术领域：本发明属于压力罐无塔供水领域

背景技术：压力罐供水是无塔供水领域中的一种供水方式，目前是在压力罐体内充有氮气或空气，利用气体的弹性使压力罐工作在压差的状态，工作的压差越大，容积利用率越高，能耗也越高；反之压力差越小，容积利用率越小，能耗越小。为了不至于能耗太大，压力罐的容积利用率一般在15～25％(取25％时能耗已经很大了)。所以，容积利用率低是压力罐供水的突出弱点。

本发明要解决的问题，是在保持供水高效前提下，大幅度提高压力罐的容积利用率，压力罐容积利用率可达95％以上。

发明内容：

我们知道，常温常压(这里指温度在0～60℃之间，压力小于3MPa，下同)下氮气或是空气都是纯气体状态，近似于理想气体。

本发明采用的方法，是在常温常压下，充入压力罐内的是具有饱和气压的气体与液体的混合气(以下简称混合气)，例如可以是石油液化气，而不是氮气或空气。当温度一定时，由于混合气的压力保持不变(饱和气压)，与容积变化的大小无关，因此在实现恒压供水之时，大幅度提高压力罐的容积利用率，从而避免了压差式供水产生的弊病。

由于环境温度的变化，加上混合气液化或气化过程时的吸入与放热，都会导致混合气自身温度的变化，而这种温度的变化会导致饱和气压压力值的改变。为了更好地使混合气的压力恒定，应该保证混合气的环境温度接近不变，本发明采用了如下措施来消除温度的变化：

(1)采用水源(自来水或地下水)与混合气进行热量交换的方法，以使混合气的温度保持相对稳定。

在一天当中或是在一段时间内，气温虽高低变化较大，但自来水或地下水的水温接近不变，因此用自来水或地下水与混合气进行热量交换，可以保证一天当中或一段时间内的混合气温度基本不变。

(2)根据节气的变化，定期更换混合气的种类，使混合气的饱和气压基本保持不变。

水源温度的变化虽然比气温小，但也是有变化的。例如东北地区的地下水的温度大约为5～15℃。在冬季水温最低为5℃，夏季最高为15℃。显然如果用同一种混合气，饱和气压的压力相差会较大。为了消除这个影响，本发明采用了定期更换混合气种类的方法，即冬季用冬季的混合气，夏季用夏季的混合气。

此外，为了保证混合气不泄露，本发明采用了诸如双胶囊、压力报警器、气(油)水分离器等安全措施。

以下以充入压力罐内混合气是石油液化气为例，来说明本发明实现的方法。

一、不同温度、不同饱和气压的石油液化气的配制

石油液化气的组分主要是由丙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷等组成(见表1)。各单一组分不同温度下的饱和气压值见表1。

表1：各类气体的饱和气压(MPa)

注：在表1中的最后一列，也列出了乙烷(乙烷主要属于天然气中的成份)的饱和气压。

我们知道，不同组分的石油液化气，它们的饱和气压不同，因此可以人为地通过调整各组分所占的比例，达到控制饱和气压大小的目的。

在表2中，各组分间的饱和气压变化的范围较大，例如，10℃时，乙烷的饱和气压最高为2.99MPa，而丁烯-2的则为0.148MPa。因此利用表2中的气体的不同组分，理论上就可以配制出10℃时饱和气压从0.148MPa到2.99MPa的各类混合气。

由于建筑供水的压力普遍不高，例如100米高的大楼，供水压力一般不超过1.3MPa，通常高楼供水压力在0.25MPa～0.70MPa最为常用，所以通常的高楼供水，只要配制若干种混合气，就可以满足要求了。

于是，我们可以人为地配制出在不同温度、不同饱和气压的石油液化气，如

表2，就像水泵制造厂将水泵的型号规格系列化一样。

下面举例说明表2中混合气的选用方法：

假设东北某小区生活用水需要的压力为0.22MPa，地下水的温度为5～15℃，查表2，冬季可选取2a^#混合气，夏季可选取2b^#混合气，即可满足要求。

二、装有液化石油气的压力罐体的结构

本发明在压力罐体内同时设置了两个胶囊(也可以是囊状物)：水胶囊(盛水的胶囊)和气胶囊(盛气的胶囊)，按照水胶囊所处的位置不同，采用了两种实施方案：上水胶囊和下水胶囊，前者水胶囊1在上方(如图1)，后者水胶囊10在下方(如图2)，分述如下：

(一)上水胶囊方案

1、构造