[发明专利]径流式自增压气波制冷装置及其制冷方法

摘要

一种径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，直接利用高压气体的有效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。还巧妙利用离心压差，使低压气能自行回流而不必另加驱流风机。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

一种径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(2)，气波膨胀—压缩机(5)，冷却器(6)，冷交换器(8)和冷气阀(9)；其中气波膨胀—压缩机(5)的外圆周处有高压气入口(3)、低温低压气出口(1)，内圆周处有回温低压气入口(7)、中压气出口(4)；气波膨胀—压缩机(5)的内部有转动盘(22)，盘内有多条径向辐射排列、周边封闭、内外两端部开口的转动槽道(19)；固定的外圆周毂(12)上，开有两个气体径向通口，弧长短的是高压气喷口(11)，另一弧长长的是低压冷气导出口(17)；固定的扇形封挡体(14)上，也开有一个径向通口—压缩气导出口(13)，扇形封挡体(14)的外部圆弧空缺处，形成轴向开口的低压气导入口(15)；高压气从气波膨胀—压缩机(5)的高压气入口(3)进入，通过其外圆周毂(12)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(19)中，通过气波的作用，将能量传递给转动槽道(19)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(5)的扇形封挡体(14)上的压缩气导出口(13)、从中压气出口(4)流出；中压气出了气波膨胀—压缩机(5)之后，先进入冷却器(6)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，产生中等压力而不是低压的冷气输出。而在转动槽道(19)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(5)的外圆周毂(12)上的低压冷气导出口(17)、从低温低压气出口(1)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(6)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)热程中出来的已回温的低压气，还要进到气波膨胀—压缩机(5)的回温低压气入口(7)，通过扇形封挡体(14)外部圆弧空缺处的低压气导入口(15)，从转动槽道(19)的内端开口进到槽道中，被从外端口脉冲射入的高压气流压缩而获得增压，再经扇形封挡体(14)上的压缩气导出口(13)、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(5)，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(5)，二是在第二次进入气波膨胀—压缩机(5)之前和第二次流出气波膨胀—压缩机(5)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(5)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。