[实用新型]一种自激振荡超临界二氧化碳射流装置

说明书

本实用新型属于超临界二氧化碳射流技术领域，公开了一种自激振荡超临界二氧化碳射流装置，包括二氧化碳供气系统、冷却液化系统、增压系统、升温系统、实验系统、过滤系统、回收系统以及控制系统，具体包括高压二氧化碳气瓶、冷浴箱、风冷式压缩机、液态二氧化碳储罐、高压柱塞泵、热浴箱、加热缓冲罐、循环泵、实验釜、至少2个除砂器、净化器以及控制柜;本实用新型通过以上系统进行超临界二氧化碳的制备，再使用改良设计的自激振荡喷嘴产生自激振荡超临界二氧化碳射流，自激振荡射流的冲击力是连续射流滞止压力的1.5~2.5倍，能提升射流的冲击破坏作用，自激振荡超临界二氧化碳射流能获得更好的破岩冲蚀效果，在非常规油气开发中前景广阔。

技术领域

本实用新型属于超临界二氧化碳射流技术领域，尤其涉及一种自激振荡超临界二氧化碳射流装置。

背景技术

研究表明，当二氧化碳的温度和压力分别达到 304.1K和 7.38 MPa 以上但又不超过其融结线时，将达到超临界状态。超临界二氧化碳的性质介于气体和液体之间，其有接近于气体的低黏度、强扩散能力和接近液体的高密度、强溶解性。超临界二氧化碳技术目前主要应用在萃取、仪器清洗、印染工业、环境科学、高分子材料、油气开发等领域。尤其在非常规油气开发领域中，超临界二氧化碳射流在破岩方面相较水射流有巨大优势，超临界二氧化碳射流的破岩深度深，破碎范围大，而且超临界二氧化碳射流破岩的门限压力比水射流要低，能获得更好的破岩效果。

自激振荡射流是利用流体的不稳定流动特性，对射流的涡量扰动进行反馈和放大，将连续射流转换为压力脉动的冲击式射流，其冲击力是连续射流滞止压力的1.5~2.5倍，能提升射流的冲击破坏作用。因此，自激振荡超临界二氧化碳射流能获得更好的破岩冲蚀效果，在非常规油气开发中前景广阔。目前，在实际生产应用中较多的使用高压水射流、自激振荡水射流来进行辅助破岩作业，存在水资源耗费较多，并且破岩效率一般的缺陷，另外，在对自激振荡喷嘴的研究中，多是基于赫姆霍兹喷嘴和风琴管进行研究的，对于这两种喷嘴，目前都是基于不可压缩流体使用的，而超临界二氧化碳属于可压缩流体，仍需基于超临界二氧化碳的性质来设计喷嘴。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种自激振荡超临界二氧化碳射流的形成方法及装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种自激振荡超临界二氧化碳射流装置，包括二氧化碳供气系统，为二氧化碳供气系统降温的冷却液化系统，与冷却液化系统出口相连的增压系统，与增压系统出口相连的升温系统，与升温系统出口相连的实验系统，与实验系统出口相连的过滤系统，与过滤系统出口相连的回收系统，以及与电气元件相连分别控制二氧化碳供气系统、冷却液化系统、增压系统、升温系统、实验系统、过滤系统和回收系统的控制系统。

进一步的，所述二氧化碳供气系统包括四个高压二氧化碳气瓶，四个高压二氧化碳气瓶出口均通过出口管道汇聚至同一条气体通道，所述气体通道上还设有第一压力表和第一单向阀，所述气体通道出口与冷却液化系统相连通。

进一步的，所述冷却液化系统包括设置于气体通道外围的冷浴箱，所述冷浴箱与风冷式压缩机相连接，冷浴箱内的介质为防冻液，冷浴箱底部设有冷浴箱介质阀门，冷浴箱出口设置有液态二氧化碳储罐，所述液态二氧化碳储罐包括第一液态二氧化碳储罐和第二液态二氧化碳储罐两个，且分别在外侧设置有夹层，冷浴箱内的介质通过冷浴循环泵与液态二氧化碳储罐的夹层连通，从冷浴箱出来的二氧化碳通道与两个液态二氧化碳储罐进口相连通，所述液态二氧化碳储罐进口管道上还设有第一压力传感器，第二液态二氧化碳储罐夹层设有第一温度传感器。

进一步的，所述增压系统包括高压柱塞泵，所述高压柱塞泵进口与液态二氧化碳储罐出口管道相连通，高压柱塞泵出口与液态二氧化碳管道相连通，液态二氧化碳管道与升温系统相连。