[发明专利]轴流式自增压气波制冷装置及其制冷方法

摘要

一种轴流式自增压气波制冷装置及其制冷方法，能在气波膨胀制冷的同时，直接利用高压气体波的能量对制冷后的气体进行升压，并通过冷量交换获得低温中压的制冷气体，大大提高了其可用品质。本发明开发气波膨胀制冷所伴随的压缩能力，将高压气能量转换成珍贵的压力能。不仅不多消耗能量，还能减少膨胀和压缩过程中的热交换，其制冷温度更低。本发明使高压气体的压力能得到充分的利用和转化，更适合于利用高压气井的天然气压力能制冷，脱水净化和凝析其中的重组分，以及用于工业废气的压力能利用、低温深冷等技术领域。

主权项

一种轴流式自增压气波制冷装置及其制冷方法，其特征在于：该装置包括高压气阀(1)、气波膨胀—压缩机(3)、驱流风机(6)、冷却器(5)、冷交换器(8)和冷气阀(10)；其中气波膨胀—压缩机(3)的左端，有高压气入口(2)和低温低压气出口(9)，右端有回温低压气入口(7)和中压气出口(4)；气波膨胀—压缩机(3)的内部有转鼓(12)，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(13)；固定的左端板(22)上，开有两个气体轴向通口，弧长小的是高压气喷口(11)，弧长大的是低压冷气导出口(21)；固定的右端板(15)上，也开有两个气体轴向通口，弧长小的是压缩气导出口(14)，弧长大的是低压气导入口(16)；高压气从气波膨胀—压缩机(3)的高压气入口(2)进入，通过其左端板(22)上的高压气喷口(11)，依次地短时脉冲射入与高压气喷口(11)瞬间对齐开口的各条转动槽道(13)中，通过气波的作用，将能量传递给转动槽道(13)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(3)右端板(15)上的压缩气导出口(14)、从中压气出口(4)流出；中压气出了气波膨胀—压缩机(3)之后，先进入冷却器(5)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(8)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(13)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(3)左端板(22)上的低压冷气导出口(21)、从低温低压气出口(9)流出；然后，低温低压气直接进到冷交换器(8)的冷程中，将冷量交换给从冷却器(5)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(8)冷程中出来的已回温的低压气，还要经过驱流风机(6)的驱动，进到气波膨胀—压缩机(3)的回温低压气入口(7)，通过右端板(15)上的低压气导入口(16)，从转动槽道(13)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(15)上的压缩气导出口(14)、从中压气出口(4)流出；制冷方法的特征在于：气体流程围绕着气波膨胀—压缩机(3)，构建了回流气波压缩和冷交换两个过程：一是气体两次进、出气波膨胀—压缩机(3)，二是在第二次进入气波膨胀 —压缩机(3)之前和第二次流出气波膨胀—压缩机(3)之后，都进到冷交换器(8)中进行换热；回流气波压缩过程直接回收利用机中气波的能量，使气波膨胀—压缩机(3)自行将制冷后的气体重新升压，而冷交换过程能使气体获得常温后再压缩而提高效率，之后又重获低温；在保证制冷温度降的前提下，该方法使制冷装置进、出口总的压力降大为减小。