[发明专利]涡流管

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡流管，具体涉及一种多孔壁、防冻堵的涡流管。

背景技术

涡流管是一种能够同时产生冷热气流的新型能量分离装置。它主要利用气流高速旋转时产生的涡流效应进行工作。涡流管的工作原理是：气体由进口切向进入涡流管膨胀且进行高速旋转，由于外层气体的角速度较低，在气体剪切力的作用下，使内层的气体与外层气体的角速度趋于一致，导致内层气体的动能降低从而总温下降而外层气体的动能升高从而总温上升，表现为外层气体通过摩擦从内层气体中获得了能量。

现有技术的涡流管一般包括喷嘴、涡流室、分离孔板和冷热两端管。工作时压缩气体在喷嘴内膨胀，然后以很高的速度沿切线方向进入涡流室。气流在涡流室内高速旋转，经涡流变换后分离成总温不相等的两部分气流，在分离孔板作用下其中的高温气流从热端管流出、低温气流从冷端管流出。

涡流管的热端出口一般设有阀门或塞子等结构，来调节热端管气体的流量和冷端管的气体温度的高低，从而得到满意的冷气参数—输入的压缩空气和产出的冷气比。

由于天然气井口的气体中水蒸气含量较高。现有技术从井口到下游输运管的传统输运中常采用涡流管技术。将井口的高压气体直接通入涡流管的进口，在涡流管内形成内层和外层这两股流动方向相反的气体。其中内层气体的温度较低、含湿量也相对较低，而外层气体的温度较高、含湿量也相对较高。所述两股气体分别从涡流管的冷、热两端管流出。冷端管的气体流出后要经过空气换热器，在吸收热量升高温度后，再在下游与热端管流出的气体混合一起进入输运管道。实现了对高压天然气井口气体的降压输送的目的。

在以上降压输送中，涡流管的内层低温区的水蒸气的相对湿度也仍然比较大，易形成饱和蒸汽甚至形成液滴形式的液态水。在强旋流的离心力作用下，液滴会被甩向涡流管的外层然后与高温的气体混合，汽化成水蒸气然后从热端管流出进入下游管路。而若是涡流管的工作条件是要求涡流管在一个较高的冷流率下工作时，从冷端流出的气体除了内层的含湿量较低的气体外还将有一部分来自外层含湿量较高的气体，其中可能会有液滴的存在，而这部分液态水会在冷端管的冷气流通道的扩张段的内壁上结冰产生冻堵，对涡流管的正常工作产生不良影响甚至引发安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能有效减少和防止冷端管冻堵、结构简单、节省能源的涡流管。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的涡流管，包括涡流管本体，所述涡流管本体包括设有进气通道的进气管、设有冷气流通道的冷端管和设有热气流通道的热端管，所述冷气流通道的扩张段的内壁上设有若干个通孔，所述涡流管本体还包括回流管，所述回流管的一端与热端管的热气流通道连通，另一端通过所述通孔与冷端管的冷气流通道连通。

与现有技术相比，本发明的涡流管具有以下优点。本发明的涡流管通过回流管将热端管的部分热流引向冷端管，经冷端管的上的若干个通孔进入冷气流通道的扩张段，在引入的部分热流的作用下，冷端管的扩张段处的冷流与热流混合后温度升高，不容易在冷端管的扩张段内结冰，从而有效减少和防止了冷端管的冻堵。而且与通过加热器等对冷端管进行加热等方式相比，本发明通过热流回引的方式结构简单、也节省了能源。

作为本发明的一种改进，所述热端管的进气端穿过进气管的内腔与冷端管连接，所述进气管上设有与进气管的内腔连通的进气口，所述进气口、进气管的内腔和热端管的外壁三者形成进气通道。高压气体从进气口经进气管的内腔与热端管的外壁之间的通道进入涡流管的涡流室。

作为本发明的另一种改进，所述热端管的内腔形成为所述的热气流通道，所述热气流通道的内壁面上设有隔热材料。减少热气流通道内的热量损失，可使涡流管的各项技术参数更准确。

作为本发明的还有一种改进，形成进气通道的热端管的外壁面上设有隔热材料。更好地减少热气流通道内的气体与进气通道内的气体之间的热交换。

作为本发明的一种优选，所述热端管的进气端的端面上设有若干个沿周向均匀布置的斜槽状的喷嘴，所述热端管的进气端与冷端管的连接处设有涡流室，所述喷嘴与涡流室连通，所述涡流室与冷气流通道、涡流室与热气流通道均连通。。高压气体从斜槽状的喷嘴进入涡流室过程中就已经形成漩涡，减少了能量的损失。