[实用新型]外激励多级振荡射流气波制冷机

说明书

技术领域

本实用新型外激励多级振荡射流气波制冷机，属于流体射流振荡和膨胀制冷技术领域。

背景技术

随着社会生产力提高、和社会的可持续发展，对于简单、高效、免维护的流体设备的需求也越来越高，因而出现了许多新型流体机械与设备。其中，静止式气波制冷机直接使带压气体膨胀制冷，具有结构简单、无磨损、免维护、耐高压等特点，在利用余压压力能等方面，能产生很大的经济效益和社会效益。如中国专利ZL 200410021388.X和ZL200610045931.9等，已应用于利用油田气自身压力能膨胀制冷等场合。

然而，目前的静止式气波制冷机还有许多不足，由于都是采用射流自身分流激励、产生摆动的附壁振荡，来分配射流进入呈扇面排布的各个接受管中实现制冷，如此会导致如下三个固有缺陷：一是自激励的强度小，不易产生振荡。二是射流的振荡频率很难在线调节，与动力载荷难以调节匹配，使制冷效率显著降低。第三是射流的能量损失大，这是由于必须在主射流流道的侧壁面，开设足够大面积的激励口，除分流损失，还会产生强烈的紊流旋涡，导致工作射流动能的大量消耗。

考察目前静止式气波制冷机，分为双管式和多管式两种类型。双管式的两管流量负荷均衡，但其射流进气时段占总时段的1/2，将使接受管内已制冷的气体缺乏时间顺利排气，导致管内压力升高，使有效的制冷膨胀比，较之制冷机入、出口的压力比减小很多，制冷量和效率低下。

对于多管式，各管轴线须交于顶角点的排布方式，一定会使扇面型排列角增大。若振荡射流的摆动振幅不够，会摆动不到两侧边缘的管口，其无效不工作；即便达到振幅，射流摆动的速度一定会在中间快、两边慢，使中心管的进气量偏少，两边管的进气量偏多，在充分附壁振荡时更加严重，导致中心管和两边管的制冷效率都会降低。另外，由于射流是以左右摆动振荡掠过各管的管口，射流向左摆、回右再向左摆的过程，对于左边各管，第一、二次接受射流的时隔，会明显短于第二、三次接受射流的时隔，即一短一长，右边各管则相反。这种时隔即射流周期的差异，更会严重恶化气波管内的周期过程，降低制冷效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种采用将主射流流道多次一分为二的结构，并以多股由外部调制切换时序的微激励流，激励主射流陆续地产生多次的附壁切换振荡，将主射流依次分配到多根接受管中实现制冷。它能以一分二、二分四的几何增加方式，将主射流切分成等量、等时序间断的多股脉冲射流分支。每一分支射流的脉冲时长占总时长的1/2ⁿ(n为振荡级数)，各分支的流动时长与流量均等，并依各个分支流道确定排列的空间位置和时序顺序循环。每一瞬时，只一条分支流道内有射流的流动，如此将主射流按时段均等循环分配到2ⁿ根制冷接受管中。据此，创新实用新型一种高效稳定的新型静止式气波制冷装置——外激励多级振荡射流气波制冷机。

本实用新型采取的技术解决方案为：

主射流从喷嘴喷出，在其后流道两边的侧壁，对称开设2个激励口，从外部导入经过调制形成的两股相位相反(一股流动时另一股停顿)、时长与幅度对称的微量脉冲流，从该2个激励口(称为一级激励口)轮流喷出，推动主射流产生左右摆动的附壁振荡，使射流轮流等份地注入两条分支流道中。其后，再在每一条分支流道的2个侧壁，同样对称地开设2个激励口(两个分支流道共4个)，称为二级激励口，也从外部导入调制的两股相位相反、但切换频率f2恰好为前一级激励脉冲流切换频率f1的2倍的激励微射流(称为二级激励流)，使这一分支中的间断脉冲射流在流动的时段，再次发生附壁振荡，并再一次轮流等份地注入到二级的2条分支流道中，……，依此类推，可形成三级、四级甚至更多的级数，最后一级的2ⁿ条分支流道的后端分别连接2ⁿ根制冷接受管，如此实现了多管的型式。

对于第n级分支的每一条流道，在一个循环周期T内，该分支内脉冲间断射流流动的时长为T/2ⁿ，间断的时长为(2ⁿ-1)T/2ⁿ。如对于二级，4个分支内脉冲流动的时间分配分别是：0-1T/4、1T/4-2T/4、2T/4-3T/4，和3T/4-T，而每个分支的间断时长都为3T/4。因此，除了各个分支的流动时长和流量均等之外，间断时长达到了射流流动时长的3倍，故能使接受管中已制冷的射流气，在此射流间断期间充分排出干净，增大了实际膨胀比而提高制冷效率。级数越多，排气的时段越长。

本实用新型的有益效果是：