專利名稱：變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以變聲速增壓技術(shù)，把常(低)壓氣體壓縮成具有較高壓力的氣體，并使之用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)、航海，航天等用氣部門的方法與裝置。
目前，應(yīng)用最廣泛的氣體壓縮裝置是以電能為動力的氣體壓縮機。其原則性系統(tǒng)如

圖1。
在圖1所示系統(tǒng)中，常(低)壓氣體由A端進入壓縮機1，經(jīng)壓縮后成為具有較高溫度與壓力的氣體，從壓縮機1的出口端輸出，進入冷卻器2，冷卻介質(zhì)從C端進入冷卻器2。冷卻介質(zhì)吸收熱量，溫度升高后從D端排出。具有較高溫度與壓力的氣體放出熱量，溫度降低成為常溫較高壓力氣體，從冷卻器2的內(nèi)腔出口端導出，進入貯氣罐3。貯氣罐3內(nèi)的常溫較高壓力的氣體由B端導出，供氣體用戶使用。這種傳統(tǒng)的氣體壓縮方式由于采用壓縮機1直接壓縮氣體，故，電能消耗高，且，壓縮機1運行時噪聲較大。
本發(fā)明的目的在于，對傳統(tǒng)的氣體壓縮方法進行變改。創(chuàng)建一種變聲速增壓氣體壓縮方法與相應(yīng)的裝置，以節(jié)省氣體壓縮時的電能消耗與減少噪聲。
本發(fā)明的目的是通過以下方法來實現(xiàn)的利用泵增壓技術(shù)，對液態(tài)工質(zhì)進行增壓處理，使液態(tài)工質(zhì)具備一定壓力，憑借該壓力讓其在變聲速增壓氣體壓縮系統(tǒng)中循環(huán)運行。
以具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)引射常(低)壓氣體，共同進入變聲速增壓器，并以超音速流動。氣液兩相流在通過變聲速增壓器后成為具有較高溫度與壓力的氣液混合體，之后，導入冷卻器。
用冷卻介質(zhì)冷卻具有較高溫度與壓力的氣液混合體，讓其成為常溫較高壓力的氣液混合體，之后，導入貯氣(液)罐。
在貯氣(液)罐內(nèi)，液體憑借比重大貯存于罐底，達到與氣體分離的目的，液體從貯氣(液)罐導出，在系統(tǒng)中循環(huán)運行。氣體從貯氣(液)罐導出，供氣體用戶使用。
本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮系統(tǒng)運行時，貯氣(液)罐內(nèi)的常溫液態(tài)工質(zhì)經(jīng)液態(tài)工質(zhì)加壓泵加壓后，成為具有一定壓力的液態(tài)工質(zhì)。泵入變聲速增壓器，引射常(低)壓氣體。氣液兩相流體在通過變聲速增壓器后，成為具有較高溫度與壓力的氣液混合體。導入冷卻器，與冷卻介質(zhì)進行熱交換，放出熱量被冷卻成常溫較高壓力的氣液混合體。導入貯氣(液)罐，經(jīng)氣液分離后，氣態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐導出，供氣體用戶使用。
本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置。較傳統(tǒng)的氣體壓縮機法可大大節(jié)省用于氣體壓縮時電能的消耗，且運行時噪聲較小。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置進行詳細說明。
圖1為先有技術(shù)中的以壓縮機為動力的氣體壓縮方法示意圖。
圖2為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第一實施例。
圖3為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第二實施例。
圖4為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第三實施例。
圖2為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第一實施例。本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮裝置包括了——貯氣(液)罐，——液態(tài)工質(zhì)加壓泵，——變聲速增壓器和冷卻器。
在圖2中，標號1表示為貯氣(液)罐。貯氣(液)罐1的出口與液態(tài)工質(zhì)加壓泵2的入口端相接。液態(tài)工質(zhì)輸送泵2的出口端與變聲速增壓器3的入口端相接。加壓泵2的功能是將從貯氣(液)罐1導出的常溫液態(tài)工質(zhì)增壓，再將增壓后的液態(tài)工質(zhì)導入變聲速增壓器3。
變聲速增壓器3的另一個入口端系常(低)壓氣體入口，其出口端與冷卻器4的內(nèi)腔入口相接。具有一定壓力的液態(tài)工質(zhì)進入變聲速增壓器3，引射常(低)壓氣體并以超音速流動，使其遭遇阻力，引發(fā)壓力激波。氣液兩相流體以較高的壓力從變聲速增壓器3導出，進入冷卻器4。
冷卻器4內(nèi)腔的出口端與貯氣(液)罐1的入口端相接。其外腔的入口端系冷卻介質(zhì)入口，外腔的出口端系冷卻介質(zhì)出口。具有較高溫度與壓力的氣液混合體通過冷卻器4的內(nèi)腔時，與冷卻器4外腔流過的冷卻介質(zhì)進行熱交換。冷卻介質(zhì)從冷卻器4的B端流入冷卻器4的外腔，與內(nèi)腔通過的具有較高溫度的氣液混合體進行熱交換。冷卻介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，從冷卻器4的外腔出口端C導出。氣液混合體放出熱量，溫度降低，從冷卻器4內(nèi)腔的出口端導出，進入貯氣(液)罐1。
進入貯氣(液)罐1的氣液混合體，依據(jù)不同的比重，液態(tài)工質(zhì)貯存于罐底部，而氣體則貯存于罐的上部。氣態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐1上部導出，供氣體用戶使用。液態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐導出，循環(huán)運行。
圖3為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第二實施例。
本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮裝置包括了——貯氣(液)罐，——液態(tài)工質(zhì)加壓泵——變聲速增壓器和冷卻器。
本實施例的目的是，對傳統(tǒng)的氣體壓縮系統(tǒng)進行改造，用變聲速增壓氣體壓縮裝置，壓縮常(低)壓氣體，在為用戶提供較高壓力的氣體的同時，又可為用戶提供具有較高壓力與溫度的液態(tài)工質(zhì)。
圖3中，標號2為液態(tài)工質(zhì)加壓泵，常溫液態(tài)工質(zhì)從A端導入液態(tài)工質(zhì)加壓泵2的入口，液態(tài)工質(zhì)加壓泵2的出口端與變聲速增加器3的入口端相接。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)加壓泵2加壓后，成為具有一定壓力的液態(tài)工質(zhì)，導入變聲增壓器3。
變聲速增壓器3的另一入口端系常(低)壓氣體入口，出口端與貯氣(液)罐1的入口端相接。具有一定壓力的液態(tài)工質(zhì)進入變聲速增壓器3，引射常(低)壓氣體，并以超音速流動，使其遭遇阻力，引發(fā)壓力激波。氣液兩相流體以較高壓力從變聲速增壓器3導出，進入貯氣(液)罐1。
貯氣(液)罐1有兩個出口端，下部F出口端系具有較高溫度與壓力的液態(tài)工質(zhì)出口，上部出口端系較高壓力的氣體出口。較高溫度與壓力的氣液混合工質(zhì)進入貯氣(液)罐1。依據(jù)不同的比重，液態(tài)工質(zhì)貯存于罐1底部，而氣體則貯存于罐1上部。液態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐1底部F處導出供熱用戶使用。氣體則從貯氣(液)罐1頂部導出，進入冷卻器4。
冷卻器4內(nèi)腔的出口端系常溫高壓氣體出口。其外腔的入口端系冷卻介質(zhì)入口，外腔的出口端系冷卻介質(zhì)出口。具有較高溫度與壓力的氣體通過冷卻器4的內(nèi)腔時，與冷卻器4外腔流過的冷卻介質(zhì)進行熱交換。冷卻介質(zhì)從冷卻器4的D端流入冷卻器4的外腔，與內(nèi)腔流過的具有較高溫度與壓力的氣體進行熱交換。冷卻介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，從冷卻器4的外腔出口端C導出。具有較高溫度與壓力的氣體，放出熱量，溫度降低，成為常溫較高壓力的氣體，從冷卻器4內(nèi)腔的出口端E導出，供氣體用戶使用。
圖4為本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置的第三實施例，本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮裝置包括了——液態(tài)制冷劑貯罐，——液態(tài)制冷劑加壓泵，——變聲速增壓器，——冷凝器，——減壓閥，——節(jié)流閥，——熱交換器。
本實施例的目的是，對傳統(tǒng)的制冷、空調(diào)氣體壓縮系統(tǒng)進行改造，用變聲速增壓氣體壓縮裝置壓縮常(低)壓制冷劑氣體，讓其具備較高壓力，經(jīng)冷卻介質(zhì)冷卻使其冷凝，以確保制冷、空調(diào)循環(huán)得以繼續(xù)。
圖4中，標號1系液態(tài)制冷劑貯罐，常溫液態(tài)制冷劑從貯液罐1導出，進入液態(tài)制劑加壓泵2的入口，液態(tài)制冷劑加壓泵2的出口端與變聲速增壓器3的入口端相接。液態(tài)制冷劑經(jīng)加壓泵2加壓后，成為具有一定壓力的液態(tài)制冷劑，一部分導入節(jié)流閥6，一部分導入變聲速增加器3。變聲速增壓器3的另一入口端系常(低)壓制冷劑氣體入口，出口端與冷凝器4內(nèi)腔入口端相接。具有一定壓力的液態(tài)制冷劑進入變聲速增壓器3，引射常(低)壓氣體制冷劑，并以超音速流動，使其遭遇阻力，引發(fā)壓力激波，汽液兩相流以較高壓力從變聲速增壓器3導出，進入冷凝器4。
冷凝器4內(nèi)腔出口端系常溫較高壓力的液態(tài)制冷劑出口。其外腔的入口端系冷卻介質(zhì)入口，外腔的出口端系冷卻介質(zhì)出口。具有較高溫度與壓力的汽液混合制冷劑通過冷凝器4的內(nèi)腔時，與冷凝器4外腔流過的冷卻介質(zhì)進行熱交換。冷卻介質(zhì)從冷凝器4的C端流入冷凝器4的外腔，與內(nèi)腔流過的具有較高溫度與壓力的汽液制冷劑進行熱交換。冷卻介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，從冷凝器4的外腔出口端口D導出。具有較高溫度與壓力的汽液制冷劑，放出熱量，汽態(tài)制冷劑冷凝，與液態(tài)制冷劑共同成為具有較高壓力的常溫液態(tài)制冷劑。從冷凝器4內(nèi)腔的出口端導出，進入減壓閥。
減壓閥的出口端與液態(tài)制冷劑貯罐1的入口端相接，具有較高壓力的常溫制冷劑流經(jīng)減壓閥5時，壓力有所降低，之后，導入液態(tài)制冷劑貯罐1。
液態(tài)制冷劑貯罐1的出口與液態(tài)制冷劑加壓泵2的入口端相接。流入液態(tài)制冷劑貯罐1的常溫液態(tài)制冷劑從液態(tài)制冷劑貯罐1導出，進入液態(tài)制冷劑加壓泵2，循環(huán)運行。
從液態(tài)制冷劑加壓泵2的出口端引出一股具有一定壓力的常溫液態(tài)制冷劑，導入節(jié)流閥6。節(jié)流閥6的出口端與熱交換器7內(nèi)腔入口端相接。具有一定壓力的常溫液態(tài)制冷劑，導入熱交換器7。
熱交換器7內(nèi)控的出口端與變聲速增壓器3的入口端相接，其外腔的入口端系常溫載冷劑入口，外腔的出口端系低溫載冷劑出口。流經(jīng)節(jié)流閥6成為常溫低壓的液態(tài)制冷劑，在熱交換器7內(nèi)，吸收熱量，蒸發(fā)，汽化，成為低溫低壓汽態(tài)制冷劑，從熱交換器7內(nèi)腔出口端導出，進入變聲速增壓器3。常溫載冷劑從熱交換器7外腔入口端A導入，與從內(nèi)腔流過的具有較低溫度的汽，液制冷劑進行熱交換，放出熱量，溫度降低，成為低溫載冷劑，從熱交換器7外腔出口端B導出，供冷量用戶使用。
本實施例的實施，可在消耗電能較少的情況下，為用戶提供冷量，且產(chǎn)生較小的噪聲。
上面所介紹的幾個實施例，只是利用變聲速增壓氣體壓縮方法進行氣體壓縮的具體實例。當然，普通技術(shù)人員在本發(fā)明的思想啟發(fā)之下，不經(jīng)過創(chuàng)造性的構(gòu)思，可以得到其他的構(gòu)形，這些都屬于本發(fā)明方法與裝置的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，該方法包括以下步驟增壓利用泵增壓技術(shù)，對液態(tài)工質(zhì)進行增壓處理，使液態(tài)工質(zhì)具備一定壓力，憑借該壓力使其在氣體壓縮系統(tǒng)中循環(huán)運行。引射以具有一定壓力的常溫液態(tài)工質(zhì)，引射常(低)壓氣體，共同進入變聲速增壓器，使其共同成為較高壓力的氣液混合體。貯存利用貯氣(液)罐貯存常溫較高壓力的氣液混合體，憑借氣液比重不同，液態(tài)工質(zhì)貯存于罐底，并使氣液分離。
2.一種根據(jù)權(quán)力要求1的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，還包括下述步驟冷卻用冷卻介質(zhì)冷卻具有較高溫度與壓力的氣液混合體，使其成為常溫較高壓力的氣液混合體。
3.一種根據(jù)權(quán)力要求2的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，還包括以下步驟引射氣態(tài)工質(zhì)的液態(tài)工質(zhì)可以是水，也可以是液態(tài)制冷劑，液氨、液氧、液氮、液氫，液態(tài)二氧化硫、液態(tài)二氧化碳，液態(tài)天然氣與液態(tài)人工煤氣等。
4.一種根據(jù)權(quán)力要求3的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，被壓縮的氣體是空氣，也可以是制冷劑氣體，氨氣、氧氣、氮氣、氧氣、天然氣、人工煤氣、二氧化硫氣體、二氧化碳氣體等。
5.一種根據(jù)權(quán)力要求4的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于被壓縮的氣體用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航海、航空及其他需用高壓氣體的場所。
6.一種根據(jù)權(quán)力要求5的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，通過冷卻器的冷卻介質(zhì)，可以是低溫或常溫液體，也可以是低溫或常溫氣體。
7.一種根據(jù)權(quán)力要求6的變聲速增壓氣體壓縮方法，其特征在于，既可為氣體用戶提供壓力較高的氣體，又可為熱用戶提供溫度較高的熱水，用于供熱與采暖。
8.一種變聲速增壓氣體壓縮裝置，包括一貯氣(液)罐——液態(tài)工質(zhì)輸送泵——冷卻器。其特征在于，還包括——變聲速增壓器。貯氣(液)罐1的出口與液態(tài)工質(zhì)加壓泵2的入口端相接，液態(tài)工質(zhì)加壓泵2的出口端與變聲速增壓器3的入口端相接。變聲速增壓器3還有一個入口與常(低)壓氣體相接，變聲速增壓器3的輸出端與冷卻器4內(nèi)腔的入口端相接。冷卻器4的內(nèi)腔的出口端與貯氣(液)罐1的入口相接，冷卻器4外腔的輸入端為低溫或常溫冷卻介質(zhì)輸入端，輸出端為溫度有所升高后的冷卻介質(zhì)輸出端。
全文摘要
本發(fā)明的變聲速增壓氣體壓縮方法與裝置,利用氣液兩相均勻混合體在超音速流動,遇到阻力會發(fā)生壓力激波的原理,以液態(tài)工質(zhì)引射常(低)壓氣體,通過變聲速增壓器,讓其成為較高壓力的氣液混合工質(zhì),經(jīng)冷卻介質(zhì)冷卻,成為常溫較高壓力的氣液混合工質(zhì),進入貯氣(液)罐。液態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐導出,作為引射工質(zhì)在系統(tǒng)中循環(huán)運行。氣態(tài)工質(zhì)從貯氣(液)罐導出,供氣體用戶使用。本發(fā)明的方法與裝置,消耗較少的電能,即可把常(低)壓氣體壓縮成較高壓力的氣體,且噪聲較小。
文檔編號F25J3/06GK1322934SQ0010627
公開日2001年11月21日 申請日期2000年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月8日
發(fā)明者毛強 申請人:毛強, 毛霖, 毛元章