[实用新型]轴流式自增压气波制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型轴流式自增压气波制冷装置，属于气体膨胀制冷技术领域。 

背景技术

气体膨胀制冷是一种常用的制冷工艺技术。提高膨胀制冷效率，在能源短缺的今天，具有重要的经济效益和社会效益。膨胀制冷的常用设备有透平膨胀机、热分离机、气波制冷机以及节流阀等。其中，气波制冷机械的结构简单、转速低、制冷效率较高。大连理工大学研制实用新型的“气波制冷机”、“多级气波制冷机”、“外循环耗散式气波制冷机”等，均已获得国家专利。 

然而，气波制冷机与透平膨胀机相比，不能转化输出轴功是其不足。透平可以带动同轴的压缩机，使低压冷气通过回压缩和冷交换，达到中等的压力，具有更大的价值。而热分离机和气波制冷机无此能力，其输出制冷气的压力较低，高压气的有效能量没能充分利用。 

波转子机械，能够同时实现动态膨胀和压缩，实现两股流体的压力交换。但通常波转子不考虑膨胀制冷的效率，也不对膨胀后的低压气进行回流压缩，因此也不能产生中压的制冷气。 

实用新型内容

本实用新型的目的是，获得一种能自行提高制冷气压力的自增压式气波制冷方法与装置，使高压气体的压力能量得到充分的利用，获得中等压力的制冷气体而提高效益。 

本实用新型所采取的创新技术解决方案为 

一种轴流式自增压气波制冷装置，该装置包括高压气阀、气波膨胀—压缩机、驱流风机、冷却器、冷交换器和冷气阀；其中气波膨胀—压缩机的左端，有高压气入口和低温低压气出口，右端有回温低压气入口和中压气出口；气波膨胀—压缩机的内部有转鼓，鼓内有多条轴向排列、周边封闭、左右两端部开口的转动槽道；固定的左端板上，开有两个气体轴向通口，弧长小的是高压气 喷口，弧长大的是低压冷气导出口；固定的右端板上，也开有两个气体轴向通口，弧长小的是压缩气导出口，弧长大的是低压气导入口；高压气从气波膨胀—压缩机的高压气入口进入，通过其左端板上的高压气喷口，依次地短时脉冲射入与高压气喷口瞬间对齐开口的各条转动槽道中，通过气波的作用，将能量传递给转动槽道内的低压气体，低压气被压缩、升温升压成中压气，通过气波膨胀—压缩机右端板上的压缩气导出口、从中压气出口流出；中压气出了气波膨胀—压缩机之后，先进入冷却器中冷却，放出在被压缩时获得的热量，冷却之后再进到冷交换器的热程中放热降温，产生中等压力的冷气输出；而在转动槽道内膨胀做功后的高压气体变成低温低压气，经气波膨胀—压缩机左端板上的低压冷气导出口、从低温低压气出口流出；然后，低温低压气直接进到冷交换器的冷程中，将冷量交换给从冷却器中出来的中压气，使其变成装置输出的制冷气；而从冷交换器冷程中出来的已回温的低压气，还要经过驱流风机的驱动，进到气波膨胀—压缩机的回温低压气入口，通过右端板上的低压气导入口，从转动槽道的右端开口进到槽道中，被从左端开口脉冲射入的高压气流压缩而获得增压，再经右端板上的压缩气导出口、从中压气出口流出。 

1．破除以往气波制冷循环，制冷气直接排走使用的惯例，而是将制冷气引入到冷交换器的冷程中放出冷量，回温后，再回流压缩，升高其压力后，再返回到冷交换器的热程中，重新获得低温冷量。 

2．创新巧妙地利用气波制冷机在制冷过程中所伴随的压缩能力，将回温后的低压气升压。以往在气波制冷机中，高压气膨胀制冷时，动态压缩滞留气或循环气，由滞留气或循环气将高压气能量以热的形式传递散出。本实用新型创造性地将回温后的低压冷气重新导入气波制冷机中，作为被压缩的对象，直接地利用高压气体的有效能量来使其升压，将高压气能量转换成珍贵的压力能，而不是难以利用的低温热能。 

3．回温后的低压气被压缩后，温度会上升，故设置冷却器取走压缩的热量， 使其再经过冷交换器后，温度能趋于它从气波制冷机出来时的低温。 

4．本实用新型中使用新型的气波制冷机，同时具有高压气膨胀气波制冷、和低压气返回机中，通过气波压缩升压的两项功能，因此称其为气波膨胀—压缩机)。该机采用创新的轴流式波转子结构，左端部和右端部各有一对气体进、出口，其左端的一对为高压气进口、和它膨胀制冷后的低温低压气出口；右端的一对为回温低压气进口、和它被压缩后的中压气出口。