多级气体减压加热设备及方法.pdf

上传人:r7 文档编号:4756520 上传时间:2018-11-07 格式:PDF 页数:12 大小:2.32MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201310090202.5

申请日:

2013.03.20

公开号:

CN103174938A

公开日:

2013.06.26

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的视为放弃IPC(主分类):F17D 1/04放弃生效日:20160106|||实质审查的生效IPC(主分类):F17D 1/04申请日:20130320|||公开

IPC分类号:

F17D1/04; F17D3/01

主分类号:

F17D1/04

申请人:

深圳市力科气动科技有限公司

发明人:

邢小月; 杜岳; 程旭青

地址:

518000 广东省深圳市盐田区北山大道北山工业区3栋5楼东

优先权:

专利代理机构:

广州三环专利代理有限公司 44202

代理人:

郝传鑫;熊永强

PDF下载: PDF下载
内容摘要

一种多级气体减压加热设备,包括第一冷热分离减压器、第二冷热分离减压器、第一冷能外输装置及第二冷能外输装置。每一个冷热分离减压器包括高压气体入口、热气出口及冷气出口。每一个冷能外输装置包括气体输入口及气体输出口。第一冷热分离减压器的热气出口及冷气出口连接于第一冷能外输装置之气体输入口,第一冷能外输装置之气体输出口连接于第二冷热分离减压器的高压气体入口,第二冷热分离减压器冷气出口连接于第二冷能外输装置的气体输入口,第二冷热分离减压器的热气出口及第二冷能外输装置之气体输出口分别连接于下游管道。本发明还提供一种多级气体减压加热方法。本发明的多级气体减压加热设备及方法能够提高制冷与制热的效率。

权利要求书

权利要求书
1.   一种多级气体减压加热设备,其特征在于,包括第一冷热分离减压器、第二冷热分离减压器、第一冷能外输装置及第二冷能外输装置,每一个冷热分离减压器包括高压气体入口、热气出口及冷气出口,每一个冷能外输装置包括气体输入口及气体输出口,所述第一冷热分离减压器的热气出口及冷气出口连接于所述第一冷能外输装置之气体输入口,所述第一冷能外输装置之气体输出口连接于所述第二冷热分离减压器的高压气体入口,所述第二冷热分离减压器的热气出口连接于下游管道,所述第二冷热分离减压器冷气出口连接于所述第二冷能外输装置的气体输入口,所述第二冷能外输装置之气体输出口连接于所述下游管道。

2.   根据权利要求1所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,所述第一及第二冷热分离减压器均包括子入口,所述第一冷热分离减压器还包括子出口,所述第二冷热分离减压器之热气出口包括第一支流出口,第二支流出口及第三支流出口,所述第一支流出口及所述第二支流出口分别连接于所述第一及第二冷热分离减压器的子入口,所述第三支流出口连接于所述下游管道,所述第一冷热分离减压器的子出口连接于所述第二冷能外输装置的气体输入口。

3.   根据权利要求1所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,每一个冷热分离减压器包括涡壳和设于所述涡壳内的涡流器,所述涡壳和涡流器的两端均开口,所述高压气体入口设于所述涡壳的侧壁,所述涡流器的侧壁开设有与所述高压气体入口相通的涡流器喷嘴,所述涡壳一端的开口与一个热流管连接,所述热流管与一个热气收集器连接,所述热气出口设于所述热气收集器上,所述涡壳另一端的开口与一个冷气收集器连接,所述冷气出口设于所述冷气收集器上。

4.   根据权利要求3所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,所述涡流器内设有一个可沿所述涡流器的轴向来回滑动的移动杆,所述移动杆与所述涡流器密封连接,所述移动杆上分别开设有彼此相通的移动杆冷气入口和移动杆冷气出口,所述移动杆冷气入口与所述涡流器相通,所述移动杆冷气出口与所述冷气收集器相通,所述多级气体减压加热设备还包括驱动机构,所述移动杆伸出所述冷气收集器并与所述驱动机构连接,所述驱动机构用于驱动所述移动杆沿所述移动杆的轴向方向来回运动。

5.   根据权利要求3所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,所述热气收集器内设有一个可沿所述热气收集器的轴向方向来回运动的热流调节帽。

6.   根据权利要求3所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,所述涡壳和涡流器同轴设置。

7.   根据权利要求4所述的多级气体减压加热设备,其特征在于,所述移动杆与所述涡流器同轴设置。

8.   一种多级气体减压加热方法,采用多级气体减压加热设备对高压气体进行减压,所述多级气体减压加热设备包括第一冷热分离减压器、第二冷热分离减压器、第一冷能外输装置及第二冷能外输装置,其特征在于,所述多级气体减压加热方法包括:
所述高压气体流入所述第一个冷热分离减压器进行减压后形成第一冷流及第一热流;
所述第一冷流及所述第一热流混合后形成混合气体流入所述第一冷能外输装置进行散冷;
所述混合气流通过所述第一冷能外输装置进行散冷后形成第一级气流;
所述第一级气流进入所述第二冷热分离减压器进行减压后形成第二冷流及第二热流;及
所述第二冷流流入所述第二冷能外输装置进行散冷后与所述第二热流混合形成第二级气流流入下游管道。

9.   根据权利要求8所述的多级气体减压加热方法,其特征在于,所述第二热流分成第一支热流、第二支热流及第三支热流,所述第一支热流流入所述第一冷热分离减压器对所述第一个冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热形成支冷流,所述支冷流与所述第二冷流混合形成第三冷流流入所述第二冷能外输装置进行散冷,所述第三冷流散冷后与所述第三支热流混合后形成所述第二级气流流入所述下游管道,所述第二支热流流入所述第二冷热分离减压器对所述第二冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热。

10.   根据权利要求8所述的多级气体减压加热方法,其特征在于,所述第一冷能外输装置及第二冷能外输装置之冷能散冷方式采用介质换冷、地热散冷及大气散冷三种散冷方式中的一种散冷方式。

说明书

说明书多级气体减压加热设备及方法
技术领域
本发明属于气体减压设备领域,尤其涉及一种多级气体减压加热设备及方法。
背景技术
请参阅图1,图1所示为现有的气体减压设备的示意图,高压气体从进气嘴91进入环形气室92,通过涡流器喷嘴93沿切向高速喷入涡流器旋转腔94,在涡流器旋转腔94内形成高速旋转的气流,由于进入涡流器转腔94的高速旋转的气体的内圈旋转角速度比外圈旋转角速度快,所以内圈的气体对外圈的气体做功,结果是内圈的气体温度下降,外圈的气体温度升高,热流从热流出口95流出,冷流从冷流出口96流出,同时热流和冷流的压力下降。该气体减压设备主要应用于气体的降压过程,并产生冷热两股气流。
但是,现有的这种气体减压设备具有如下缺点:由于涡流器喷嘴93的大小不可调,所以无法避免上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动,而当上下游气体的流量和压力等参数大幅波动时,制冷和制热效率都会降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多级气体减压加热设备及方法,解决了现有的气体减压设备无法避免上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动而导致制冷和制热效率低的问题。
本发明是这样实现的:
一种多级气体减压加热设备,包括第一冷热分离减压器、第二冷热分离减压器、第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵,每一个冷热分离减压器包括高压气体入口、热气出口及冷气出口,每一个冷能外输装臵包括气体输入口及气体输出口,所述第一冷热分离减压器的热气出口及冷气出口连接于所述第一冷能外输装臵之气体输入口,所述第一冷能外输装臵之气体输出口连接于所述第二冷热分离减压器的高压气体入口,所述第二冷热分离减压器的热气出口连接于下游管道,所述第二冷热分离减压器冷气出口连接于所述第二冷能外输装臵的气体输入口,所述第二冷能外输装臵之气体输出口连接于所述下游管道。
优选地,所述第一及第二冷热分离减压器还包括子入口,所述第一冷热分离减压器还包括子出口,所述第二冷热分离减压器之热气出口包括第一支流出口,第二支流出口及第三支流出口,所述第一支流出口及所述第二支流出口分别连接于所述第一及第二冷热分离减压器的子入口,所述第三支流出口连接于所述下游管道,所述第一冷热分离减压器的子出口连接于所述第二冷能外输装臵的气体输入口。
具体地,每一个冷热分离减压器包括涡壳和设于所述涡壳内的涡流器,所述涡壳和涡流器的两端均开口,所述高压气体入口设于所述涡壳的侧壁,所述涡流器的侧壁开设有与所述高压气体入口相通的涡流器喷嘴,所述涡壳一端的开口与一热流管连接,所述热流管与一个热气收集器连接,所述热气出口设于所述热气收集器上,所述涡壳另一端的开口与一个冷气收集器连接,所述冷气出口设于所述冷气收集器上。
进一步地,所述涡流器内设有一可沿所述涡流器的轴向来回滑动的移动杆,所述移动杆与所述涡流器密封连接,所述移动杆上分别开设有彼此相通的移动杆冷气入口和移动杆冷气出口,所述移动杆冷气入口与所述涡流器相通,所述移动杆冷气出口与所述冷气收集器相通,所述多级气体减压加热设备还包括驱动机构,所述移动杆伸出所述冷气收集器并与所述驱动机构连接,所述驱动机构用于驱动所述移动杆沿所述移动杆的轴向方向来回运动。
优选地,所述热气收集器内设有一个可沿所述热气收集器的轴向方向来回运动的热流调节帽。
优选地,所述涡壳和涡流器同轴设臵。
优选地,所述移动杆与所述涡流器同轴设臵。
优选地,所述移动杆通过一个密封圈与所述涡流器密封连接。
一种多级气体减压加热方法,采用多级气体减压加热设备对高压气体进行减压,所述多级气体减压加热设备包括第一冷热分离减压器、第二冷热分离减压器、第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵,所述多级气体减压加热方法包括:所述高压气体流入所述第一个冷热分离减压器进行减压后形成第一冷流及第一热流;所述第一冷流及所述第一热流混合后形成混合气体流入所述第一冷能外输装臵进行散冷;所述混合气流通过所述第一冷能外输装臵进行散冷后形成第一级气流;所述第一级气流进入所述第二冷热分离减压器进行减压后形成第二冷流及第二热流;及所述第二冷流流入所述第二冷能外输装臵进行散冷后与所述第二热流混合形成第二级气流流入下游管道。
优选地,所述第二热流分成第一支热流、第二支热流及第三支热流,所述第一支热流流入所述第一冷热分离减压器对所述第一个冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热形成支冷流,所述支冷流与所述第二冷流混合形成第三冷流流入所述第二冷能外输装臵进行散冷,所述第三冷流散冷后与所述第三支热流混合后形成第二级气流流入所述下游管道,所述第二支热流流入所述第二冷热分离减压器对所述第二冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热。
具体地,所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为介质换冷。
优选地,所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为利用地热散冷。
优选地,所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为采用大气散冷。
本发明提供的多级气体减压加热设备及方法通过设臵多个冷热分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压,可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动,提高了制冷与制热的效率。同时,通过多级减压后得到的热流温度比通过一级减压后得到的热流温度高,因此,可以得到更多的热能输入至下游管道,避免因产生过多的冷能而引起阀门管道冻堵情况的发生,满足了对流入下游管道的气体之温度要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术提供的气体减压设备的示意图。
图2是本发明实施例提供的多级气体减压加热设备的示意图。
图3是本发明实施例提供的第一冷热分离减压器的示意图。
图4是本发明实施例提供的第二冷热分离减压器的示意图。
图5是本发明实施例提供的多级气体减压加热方法及过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图2所示,本发明实施例提供的一种多级气体减压加热设备100,用于对高压气体或超高压气体进行两级减压。所述多级气体减压加热设备100包括第一冷热分离减压器LR1、第二冷热分离减压器LR2、第一冷能外输装臵E1及第二冷能外输装臵E2。每一个冷热分离减压器LR1、LR2包括高压气体入口A、冷气出口B及热气出口C。每一个冷能外输装臵E1、E2包括气体输入口D及气体输出口D1。第一冷热分离减压器LR1的冷气出口B及热气出口C连接于第一冷能外输装臵E1之气体输入口D,第一冷能外输装臵E1之气体输出口D1连接于第二冷热分离减压器LR2的高压气体入口A。第二冷热分离减压器LR2的冷气出口B连接于第二冷能外输装臵E2的气体输入口D,第二冷热分离减压器LR2的热气出口C连接于下游管道。第二冷能外输装臵E2之气体输出口D1连接于下游管道。本发明实施例中,所有接口之间的连接均为管道F连接。
进一步地,每一个冷热分离减压器LR1、LR2还包括子入口A1。第一冷热分离减压器LR1还包括子出口B1,子出口B1连接于第二冷能外输装臵E2的气体输入口D。第二冷热分离减压器LR2的热气出口C包括第一支流出口C1,第二支流出口C2及第三支流出口C3,其中,第一支流出口C1及第二支流出口C2分别连接于第一及第二冷热分离减压器LR1、LR2的子入口A1,第三支流出口C3连接于下游管道。
如图3所示,具体地,本发明实施例中提供的第一冷热分离减压器LR1包括涡壳1和设于涡壳1内的涡流器2,涡壳1和涡流器2同轴设臵,涡壳1和涡流器2的两端均开口,涡壳1的侧壁开设有高压气体入口A及子入口A1,涡流器2的侧壁开设有与高压气体入口A及子入口A1相通的涡流器喷嘴21。涡壳1一端的开口与一热流管3连接,热流管3与一热气收集器4连接,热气收集器4上开设有热气出口C,涡壳1另一端的开口与一冷气收集器5连接,冷气收集器5上开设有冷气出口B及子出口B1。涡流器2内设有一可沿涡流器2的轴向来回滑动的移动杆6,移动杆6与涡流器2同轴设臵,且移动杆6通过一密封圈7与涡流器2密封连接,移动杆6上分别开设有彼此相通的移动杆冷气入口61和移动杆冷气出口62,移动杆冷气入口61与涡流器2相通,移动杆冷气出口62与冷气收集器5相通,移动杆6伸出冷气收集器5并与一驱动机构8连接,驱动机构8用于驱动移动杆6沿其轴向来回运动。本实施例中,驱动机构8可以为电动方式驱动。在本发明的其它实施例中,驱动机构也可以为气动方式。
如图4所示,本发明提供的第二冷热分离减压器LR1的结构与第一冷热分离减压器LR2的结构大致相同,不同点在于,第二冷热分离减压器LR2的热气出口C包括第第一支流出口C1,第二支流出口C2及第三支流出口C3,第二冷热分离减压器LR2没有包括第一冷热分离减压器LR1的子出口B1。
本发明实施例中提供的第一及第二冷热分离减压器LR1、LR2的工作原理为:高压气体从高压气体入口A进入涡壳1内,然后通过涡流器喷嘴21沿切向高速喷入涡流器2内,在涡流器2内形成高速旋转的气流,由于进入涡流器2的高速旋转的气体的内圈旋转角速度比外圈旋转角速度快,所以内圈的气体对外圈的气体做功,结果是内圈气体温度下降,外圈气体温度升高,热流沿热流管3进入热气收集腔4并从热气出口C流出,冷流经移动杆冷气入口61从移动杆冷气出口62进入冷气收集器5内并从冷气出口B流出。
由于驱动机构8可以驱动移动杆6沿移动杆6的轴向来回运动,因此,移动杆6沿其轴向来回运动可以调节涡流器喷嘴21的大小,当移动杆6向右移动时(即向远离于热流管3的方向移动),涡流器喷嘴21变大,允许进入涡流器2的气流量增加;反之,当移动杆6向左移动时(即朝向热流管3移动),涡流器喷嘴21变小,允许进入涡流器2的气流量减小。
本发明实施例中提供的第一及第二冷热分离减压器LR1、LR2通过驱动机构8来控制移动杆6的移动距离和方向,从而调节涡流器喷嘴21的大小,进而控制进入涡流器2的气体的流量和压力,因此可适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动,从而提高了制冷和制热效率。
如图3及图4所示,进一步地,所述热气收集器4内设有一个可沿热气收集器4的轴向来回运动的热流调节帽8,热流调节帽8的轴向移动可以调节热气出口41的大小,从而可以控制从热气出口41流出的热气量,进而控制冷热流的比例。
请同时参照图2及图5,本发明实施例提供的多级气体减压加热设备100对高压气体或超高压气体进行多级减压过程如下:外界高压气体g0自第一冷热分离减压器LR1的高压气体入口A流入第一冷热分离减压器LR1内进行第一级减压后形成第一冷流g11及第一热流g12。第一冷流g11及第一热流g12分别从第一冷热分离减压器LR1的冷气出口B及热气出口C流出并混合形成混合气流g10流入第一冷能外输装臵E1进行散冷。混合气流g10通过第一冷能外输装臵E1进行散冷后形成第一级气流g1。第一级气流g1自第二冷热分离减压器LR2的高压气体入口A进入第二冷热分离减压器LR2进行第二级减压后形成第二冷流g21及第二热流g22。第二冷流g21自第二冷热分离减压器LR2的冷气出口B直接流入第二冷能外输装臵E2进行散冷后流入下游管道。
本实施例中,第二热流g22在第二冷热分离减压器LR2的热气出口C处分成第一支热流g221、第二支热流g222及第三支热流g224分别自第一支热气出口C1、第二支热气出口C2及第三支热气出口C3流出。第一支热流g221通过第一冷热分离减压器LR1的子入口A1流入第一冷热分离减压器LR1对第一冷热分离减压器LR1的涡流器喷嘴21加热后形成支冷流g223。支冷流g223自第一冷热分离减压器LR1的子出口B1流出与第二冷流g21混合后形成第三冷流g23。第三冷流g23流入第二冷能外输装臵E2进行散冷后与第三支热流g224混合形成第二级气流g20流入下游管道。第二支热流g222通过第二冷热分离减压器LR2的子入口A1流入第二冷热分离减压器LR2对第二冷热分离减压器LR2的涡流器喷嘴21加热。
本实施例中,第一及第二冷能外输装臵E1、E2的冷能散失方式为介质换冷,在本发明的其它实施方式中,第一及第二冷能外输装臵E1、E2的冷能散冷方式也可以采用大气散冷或利用地热散冷等方式。
本实施例中提供的多级气体减压加热设备100通过设臵两个冷热分离减压器LR1、LR2对高压气体或超高压气体进行两级减压。在本发明的其它实施方式中,也可以设臵两个以上的冷热分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压,以满足对流入下游管道的气体之压力要求。
本发明提供的多级气体减压加热设备100通过设臵多个冷热分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压,可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动,提高了制冷与制热的效率。同时,通过多级减压后得到的热流温度比通过一级减压后得到的热流温度高,因此,可以得到更多的热能输入至下游管道,避免因产生过多的冷能而引起阀门管道冻堵情况的发生,满足了对流入下游管道的气体之温度要求。
请同时参照图2及图5,本发明的多级气体减压加热方法,采用本发明的多级气体减压加热设备100对高压气体或超高压气体进行多级减压。所述多级气体减压设备包括第一冷热分离减压器LR1、第二冷热分离减压器LR1、第一冷能外输装臵E1及第二冷能外输装臵E2。所述多级气体减压加热方法包括如下步骤:
外界高压气体g0流入第一个冷热分离减压器LR1进行减压后形成第一冷流g11及第一热流g12。
第一冷流g11及第一热流g12混合后形成混合气流g10流入第一冷能外输装臵E1进行散冷。
混合气流g10通过第一冷能外输装臵E1进行散冷后形成第一级气流g1。第一级气流g1进入第二冷热分离减压器LR2进行减压后形成第二冷流g21及第二热流g22。
第二冷流g21流入第二冷能外输装臵E2进行散冷后与所述第二热流g22混合形成第二级气流g20流入下游管道。
进一步地,第二热流g22分成第一支热流g221、第二支热流g222及第三支热流g224。第一支热流g221流入第一个冷热分离减压器LR1对第一个冷热分离减压器LR1的涡流器喷嘴21加热后形成支冷流g223,支冷流g223与第二冷流g21混合形成第三冷流g23流入第二冷能外输装臵E2进行散冷,散冷后与第三支热流g224混合后形成第二级气流g20流入下游管道。第二支热流g222流入第二冷热分离减压器LR2对第二个冷热分离减压器LR2的涡流器喷嘴21加热。
本实施例提供的多级气体减压加热方法是通过设臵两个冷热分离减压器对高压气体及超高压气体进行两级减压,在本发明的其它实施例中,也可以设臵两个以上的冷热分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压,以满足流入下游管道的气体之压力要求。
本发明提供的多级气体减压加热方法,通过对高压气体及超高压气体进行多级减压,可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动,提高了制冷与制热的效率。同时,减压后的气体温度高于一级减压后的气体温度,可以得到更多的热能,从而减少有害冷能的产生,有效地避免了阀门管道冻堵情况的发生,满足了流入下游管道的气体的温度要求。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

多级气体减压加热设备及方法.pdf_第1页
第1页 / 共12页
多级气体减压加热设备及方法.pdf_第2页
第2页 / 共12页
多级气体减压加热设备及方法.pdf_第3页
第3页 / 共12页
点击查看更多>>
资源描述

《多级气体减压加热设备及方法.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多级气体减压加热设备及方法.pdf(12页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103174938 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103174938 A *CN103174938A* (21)申请号 201310090202.5 (22)申请日 2013.03.20 F17D 1/04(2006.01) F17D 3/01(2006.01) (71)申请人 深圳市力科气动科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市盐田区北山大道 北山工业区 3 栋 5 楼东 (72)发明人 邢小月 杜岳 程旭青 (74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人 郝传鑫 熊永强 (54) 发明名称 多级气体减压加热设备及方。

2、法 (57) 摘要 一种多级气体减压加热设备, 包括第一冷热 分离减压器、 第二冷热分离减压器、 第一冷能外输 装置及第二冷能外输装置。每一个冷热分离减压 器包括高压气体入口、 热气出口及冷气出口。每 一个冷能外输装置包括气体输入口及气体输出 口。第一冷热分离减压器的热气出口及冷气出口 连接于第一冷能外输装置之气体输入口, 第一冷 能外输装置之气体输出口连接于第二冷热分离减 压器的高压气体入口, 第二冷热分离减压器冷气 出口连接于第二冷能外输装置的气体输入口, 第 二冷热分离减压器的热气出口及第二冷能外输装 置之气体输出口分别连接于下游管道。本发明还 提供一种多级气体减压加热方法。本发明的多级。

3、 气体减压加热设备及方法能够提高制冷与制热的 效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103174938 A CN 103174938 A *CN103174938A* 1/2 页 2 1. 一种多级气体减压加热设备, 其特征在于, 包括第一冷热分离减压器、 第二冷热分离 减压器、 第一冷能外输装置及第二冷能外输装置, 每一个冷热分离减压器包括高压气体入 口、 热气出口及冷气出口, 每一个冷能外输装置包括气体输入口及气体输出口, 。

4、所述第一冷 热分离减压器的热气出口及冷气出口连接于所述第一冷能外输装置之气体输入口, 所述第 一冷能外输装置之气体输出口连接于所述第二冷热分离减压器的高压气体入口, 所述第二 冷热分离减压器的热气出口连接于下游管道, 所述第二冷热分离减压器冷气出口连接于所 述第二冷能外输装置的气体输入口, 所述第二冷能外输装置之气体输出口连接于所述下游 管道。 2. 根据权利要求 1 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 所述第一及第二冷热 分离减压器均包括子入口, 所述第一冷热分离减压器还包括子出口, 所述第二冷热分离减 压器之热气出口包括第一支流出口, 第二支流出口及第三支流出口, 所述第一支流出口。

5、及 所述第二支流出口分别连接于所述第一及第二冷热分离减压器的子入口, 所述第三支流出 口连接于所述下游管道, 所述第一冷热分离减压器的子出口连接于所述第二冷能外输装置 的气体输入口。 3. 根据权利要求 1 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 每一个冷热分离减压 器包括涡壳和设于所述涡壳内的涡流器, 所述涡壳和涡流器的两端均开口, 所述高压气体 入口设于所述涡壳的侧壁, 所述涡流器的侧壁开设有与所述高压气体入口相通的涡流器喷 嘴, 所述涡壳一端的开口与一个热流管连接, 所述热流管与一个热气收集器连接, 所述热气 出口设于所述热气收集器上, 所述涡壳另一端的开口与一个冷气收集器连接, 所。

6、述冷气出 口设于所述冷气收集器上。 4. 根据权利要求 3 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 所述涡流器内设有一 个可沿所述涡流器的轴向来回滑动的移动杆, 所述移动杆与所述涡流器密封连接, 所述移 动杆上分别开设有彼此相通的移动杆冷气入口和移动杆冷气出口, 所述移动杆冷气入口与 所述涡流器相通, 所述移动杆冷气出口与所述冷气收集器相通, 所述多级气体减压加热设 备还包括驱动机构, 所述移动杆伸出所述冷气收集器并与所述驱动机构连接, 所述驱动机 构用于驱动所述移动杆沿所述移动杆的轴向方向来回运动。 5. 根据权利要求 3 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 所述热气收集器内设 。

7、有一个可沿所述热气收集器的轴向方向来回运动的热流调节帽。 6. 根据权利要求 3 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 所述涡壳和涡流器同 轴设置。 7. 根据权利要求 4 所述的多级气体减压加热设备, 其特征在于, 所述移动杆与所述涡 流器同轴设置。 8. 一种多级气体减压加热方法, 采用多级气体减压加热设备对高压气体进行减压, 所 述多级气体减压加热设备包括第一冷热分离减压器、 第二冷热分离减压器、 第一冷能外输 装置及第二冷能外输装置, 其特征在于, 所述多级气体减压加热方法包括 : 所述高压气体流入所述第一个冷热分离减压器进行减压后形成第一冷流及第一热 流 ; 所述第一冷流及所述。

8、第一热流混合后形成混合气体流入所述第一冷能外输装置进行 散冷 ; 权 利 要 求 书 CN 103174938 A 2 2/2 页 3 所述混合气流通过所述第一冷能外输装置进行散冷后形成第一级气流 ; 所述第一级气流进入所述第二冷热分离减压器进行减压后形成第二冷流及第二热流 ; 及 所述第二冷流流入所述第二冷能外输装置进行散冷后与所述第二热流混合形成第二 级气流流入下游管道。 9. 根据权利要求 8 所述的多级气体减压加热方法, 其特征在于, 所述第二热流分成第 一支热流、 第二支热流及第三支热流, 所述第一支热流流入所述第一冷热分离减压器对所 述第一个冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热形成支冷流。

9、, 所述支冷流与所述第二冷流混合 形成第三冷流流入所述第二冷能外输装置进行散冷, 所述第三冷流散冷后与所述第三支热 流混合后形成所述第二级气流流入所述下游管道, 所述第二支热流流入所述第二冷热分离 减压器对所述第二冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热。 10. 根据权利要求 8 所述的多级气体减压加热方法, 其特征在于, 所述第一冷能外输装 置及第二冷能外输装置之冷能散冷方式采用介质换冷、 地热散冷及大气散冷三种散冷方式 中的一种散冷方式。 权 利 要 求 书 CN 103174938 A 3 1/6 页 4 多级气体减压加热设备及方法 技术领域 0001 本发明属于气体减压设备领域, 尤其涉及一种。

10、多级气体减压加热设备及方法。 背景技术 0002 请参阅图1, 图1所示为现有的气体减压设备的示意图, 高压气体从进气嘴91进入 环形气室 92, 通过涡流器喷嘴 93 沿切向高速喷入涡流器旋转腔 94, 在涡流器旋转腔 94 内 形成高速旋转的气流, 由于进入涡流器转腔 94 的高速旋转的气体的内圈旋转角速度比外 圈旋转角速度快, 所以内圈的气体对外圈的气体做功, 结果是内圈的气体温度下降, 外圈的 气体温度升高, 热流从热流出口 95 流出, 冷流从冷流出口 96 流出, 同时热流和冷流的压力 下降。该气体减压设备主要应用于气体的降压过程, 并产生冷热两股气流。 0003 但是, 现有的这。

11、种气体减压设备具有如下缺点 : 由于涡流器喷嘴 93 的大小不可 调, 所以无法避免上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动, 而当上下游气体的流量和 压力等参数大幅波动时, 制冷和制热效率都会降低。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种多级气体减压加热设备及方法, 解决了现有的气体减 压设备无法避免上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动而导致制冷和制热效率低的 问题。 0005 本发明是这样实现的 : 0006 一种多级气体减压加热设备, 包括第一冷热分离减压器、 第二冷热分离减压器、 第 一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵, 每一个冷热分离减压器包括高压气体入口、 热气出 口及冷气出口。

12、, 每一个冷能外输装臵包括气体输入口及气体输出口, 所述第一冷热分离减 压器的热气出口及冷气出口连接于所述第一冷能外输装臵之气体输入口, 所述第一冷能外 输装臵之气体输出口连接于所述第二冷热分离减压器的高压气体入口, 所述第二冷热分离 减压器的热气出口连接于下游管道, 所述第二冷热分离减压器冷气出口连接于所述第二冷 能外输装臵的气体输入口, 所述第二冷能外输装臵之气体输出口连接于所述下游管道。 0007 优选地, 所述第一及第二冷热分离减压器还包括子入口, 所述第一冷热分离减压 器还包括子出口, 所述第二冷热分离减压器之热气出口包括第一支流出口, 第二支流出口 及第三支流出口, 所述第一支流出。

13、口及所述第二支流出口分别连接于所述第一及第二冷热 分离减压器的子入口, 所述第三支流出口连接于所述下游管道, 所述第一冷热分离减压器 的子出口连接于所述第二冷能外输装臵的气体输入口。 0008 具体地, 每一个冷热分离减压器包括涡壳和设于所述涡壳内的涡流器, 所述涡壳 和涡流器的两端均开口, 所述高压气体入口设于所述涡壳的侧壁, 所述涡流器的侧壁开设 有与所述高压气体入口相通的涡流器喷嘴, 所述涡壳一端的开口与一热流管连接, 所述热 流管与一个热气收集器连接, 所述热气出口设于所述热气收集器上, 所述涡壳另一端的开 口与一个冷气收集器连接, 所述冷气出口设于所述冷气收集器上。 说 明 书 CN。

14、 103174938 A 4 2/6 页 5 0009 进一步地, 所述涡流器内设有一可沿所述涡流器的轴向来回滑动的移动杆, 所述 移动杆与所述涡流器密封连接, 所述移动杆上分别开设有彼此相通的移动杆冷气入口和移 动杆冷气出口, 所述移动杆冷气入口与所述涡流器相通, 所述移动杆冷气出口与所述冷气 收集器相通, 所述多级气体减压加热设备还包括驱动机构, 所述移动杆伸出所述冷气收集 器并与所述驱动机构连接, 所述驱动机构用于驱动所述移动杆沿所述移动杆的轴向方向来 回运动。 0010 优选地, 所述热气收集器内设有一个可沿所述热气收集器的轴向方向来回运动的 热流调节帽。 0011 优选地, 所述涡壳。

15、和涡流器同轴设臵。 0012 优选地, 所述移动杆与所述涡流器同轴设臵。 0013 优选地, 所述移动杆通过一个密封圈与所述涡流器密封连接。 0014 一种多级气体减压加热方法, 采用多级气体减压加热设备对高压气体进行减压, 所述多级气体减压加热设备包括第一冷热分离减压器、 第二冷热分离减压器、 第一冷能外 输装臵及第二冷能外输装臵, 所述多级气体减压加热方法包括 : 所述高压气体流入所述第 一个冷热分离减压器进行减压后形成第一冷流及第一热流 ; 所述第一冷流及所述第一热流 混合后形成混合气体流入所述第一冷能外输装臵进行散冷 ; 所述混合气流通过所述第一冷 能外输装臵进行散冷后形成第一级气流 。

16、; 所述第一级气流进入所述第二冷热分离减压器进 行减压后形成第二冷流及第二热流 ; 及所述第二冷流流入所述第二冷能外输装臵进行散冷 后与所述第二热流混合形成第二级气流流入下游管道。 0015 优选地, 所述第二热流分成第一支热流、 第二支热流及第三支热流, 所述第一支 热流流入所述第一冷热分离减压器对所述第一个冷热分离减压器的涡流器喷嘴加热形成 支冷流, 所述支冷流与所述第二冷流混合形成第三冷流流入所述第二冷能外输装臵进行散 冷, 所述第三冷流散冷后与所述第三支热流混合后形成第二级气流流入所述下游管道, 所 述第二支热流流入所述第二冷热分离减压器对所述第二冷热分离减压器的涡流器喷嘴加 热。 0。

17、016 具体地, 所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为介质换 冷。 0017 优选地, 所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为利用地热 散冷。 0018 优选地, 所述第一冷能外输装臵及第二冷能外输装臵之冷能散失方式为采用大气 散冷。 0019 本发明提供的多级气体减压加热设备及方法通过设臵多个冷热分离减压器对高 压气体或超高压气体进行多级减压, 可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波 动, 提高了制冷与制热的效率。 同时, 通过多级减压后得到的热流温度比通过一级减压后得 到的热流温度高, 因此, 可以得到更多的热能输入至下游管道, 避免因产生过多的冷能。

18、而引 起阀门管道冻堵情况的发生, 满足了对流入下游管道的气体之温度要求。 附图说明 0020 为了更清楚地说明本发明的技术方案, 下面将对实施例中所需要使用的附图作简 说 明 书 CN 103174938 A 5 3/6 页 6 单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例, 对于本领域普通技 术人员来讲, 在不付出创造性劳动的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。 0021 图 1 是现有技术提供的气体减压设备的示意图。 0022 图 2 是本发明实施例提供的多级气体减压加热设备的示意图。 0023 图 3 是本发明实施例提供的第一冷热分离减压器的示意图。 002。

19、4 图 4 是本发明实施例提供的第二冷热分离减压器的示意图。 0025 图 5 是本发明实施例提供的多级气体减压加热方法及过程示意图。 具体实施方式 0026 下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述。 0027 如图 2 所示, 本发明实施例提供的一种多级气体减压加热设备 100, 用于对高压气 体或超高压气体进行两级减压。所述多级气体减压加热设备 100 包括第一冷热分离减压器 LR1、 第二冷热分离减压器 LR2、 第一冷能外输装臵 E1 及第二冷能外输装臵 E2。每一个冷热 分离减压器 LR1、 LR2 包括高压气体入口 A、 冷气出口 B 。

20、及热气出口 C。每一个冷能外输装臵 E1、 E2 包括气体输入口 D 及气体输出口 D1。第一冷热分离减压器 LR1 的冷气出口 B 及热气 出口 C 连接于第一冷能外输装臵 E1 之气体输入口 D, 第一冷能外输装臵 E1 之气体输出口 D1 连接于第二冷热分离减压器 LR2 的高压气体入口 A。第二冷热分离减压器 LR2 的冷气出 口 B 连接于第二冷能外输装臵 E2 的气体输入口 D, 第二冷热分离减压器 LR2 的热气出口 C 连接于下游管道。第二冷能外输装臵 E2 之气体输出口 D1 连接于下游管道。本发明实施例 中, 所有接口之间的连接均为管道 F 连接。 0028 进一步地, 每。

21、一个冷热分离减压器 LR1、 LR2 还包括子入口 A1。第一冷热分离减压 器 LR1 还包括子出口 B1, 子出口 B1 连接于第二冷能外输装臵 E2 的气体输入口 D。第二冷 热分离减压器 LR2 的热气出口 C 包括第一支流出口 C1, 第二支流出口 C2 及第三支流出口 C3, 其中, 第一支流出口C1及第二支流出口C2分别连接于第一及第二冷热分离减压器LR1、 LR2 的子入口 A1, 第三支流出口 C3 连接于下游管道。 0029 如图 3 所示, 具体地, 本发明实施例中提供的第一冷热分离减压器 LR1 包括涡壳 1 和设于涡壳 1 内的涡流器 2, 涡壳 1 和涡流器 2 同轴。

22、设臵, 涡壳 1 和涡流器 2 的两端均开口, 涡壳 1 的侧壁开设有高压气体入口 A 及子入口 A1, 涡流器 2 的侧壁开设有与高压气体入口 A 及子入口 A1 相通的涡流器喷嘴 21。涡壳 1 一端的开口与一热流管 3 连接, 热流管 3 与一 热气收集器 4 连接, 热气收集器 4 上开设有热气出口 C, 涡壳 1 另一端的开口与一冷气收集 器 5 连接, 冷气收集器 5 上开设有冷气出口 B 及子出口 B1。涡流器 2 内设有一可沿涡流器 2 的轴向来回滑动的移动杆 6, 移动杆 6 与涡流器 2 同轴设臵, 且移动杆 6 通过一密封圈 7 与涡流器 2 密封连接, 移动杆 6 上分。

23、别开设有彼此相通的移动杆冷气入口 61 和移动杆冷气 出口 62, 移动杆冷气入口 61 与涡流器 2 相通, 移动杆冷气出口 62 与冷气收集器 5 相通, 移 动杆 6 伸出冷气收集器 5 并与一驱动机构 8 连接, 驱动机构 8 用于驱动移动杆 6 沿其轴向 来回运动。本实施例中, 驱动机构 8 可以为电动方式驱动。在本发明的其它实施例中, 驱动 机构也可以为气动方式。 0030 如图 4 所示, 本发明提供的第二冷热分离减压器 LR1 的结构与第一冷热分离减压 说 明 书 CN 103174938 A 6 4/6 页 7 器 LR2 的结构大致相同, 不同点在于, 第二冷热分离减压器 。

24、LR2 的热气出口 C 包括第第一支 流出口 C1, 第二支流出口 C2 及第三支流出口 C3, 第二冷热分离减压器 LR2 没有包括第一冷 热分离减压器 LR1 的子出口 B1。 0031 本发明实施例中提供的第一及第二冷热分离减压器 LR1、 LR2 的工作原理为 : 高压 气体从高压气体入口A进入涡壳1内, 然后通过涡流器喷嘴21沿切向高速喷入涡流器2内, 在涡流器 2 内形成高速旋转的气流, 由于进入涡流器 2 的高速旋转的气体的内圈旋转角速 度比外圈旋转角速度快, 所以内圈的气体对外圈的气体做功, 结果是内圈气体温度下降, 外 圈气体温度升高, 热流沿热流管 3 进入热气收集腔 4 。

25、并从热气出口 C 流出, 冷流经移动杆冷 气入口 61 从移动杆冷气出口 62 进入冷气收集器 5 内并从冷气出口 B 流出。 0032 由于驱动机构 8 可以驱动移动杆 6 沿移动杆 6 的轴向来回运动, 因此, 移动杆 6 沿 其轴向来回运动可以调节涡流器喷嘴 21 的大小, 当移动杆 6 向右移动时 (即向远离于热流 管 3 的方向移动) , 涡流器喷嘴 21 变大, 允许进入涡流器 2 的气流量增加 ; 反之, 当移动杆 6 向左移动时 (即朝向热流管 3 移动) , 涡流器喷嘴 21 变小, 允许进入涡流器 2 的气流量减小。 0033 本发明实施例中提供的第一及第二冷热分离减压器L。

26、R1、 LR2通过驱动机构8来控 制移动杆 6 的移动距离和方向, 从而调节涡流器喷嘴 21 的大小, 进而控制进入涡流器 2 的 气体的流量和压力, 因此可适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动, 从而提高了 制冷和制热效率。 0034 如图 3 及图 4 所示, 进一步地, 所述热气收集器 4 内设有一个可沿热气收集器 4 的 轴向来回运动的热流调节帽8, 热流调节帽8的轴向移动可以调节热气出口41的大小, 从而 可以控制从热气出口 41 流出的热气量, 进而控制冷热流的比例。 0035 请同时参照图2及图5, 本发明实施例提供的多级气体减压加热设备100对高压气 体或超高压气体进行多。

27、级减压过程如下 : 外界高压气体g0自第一冷热分离减压器LR1的高 压气体入口 A 流入第一冷热分离减压器 LR1 内进行第一级减压后形成第一冷流 g11 及第一 热流 g12。第一冷流 g11 及第一热流 g12 分别从第一冷热分离减压器 LR1 的冷气出口 B 及 热气出口 C 流出并混合形成混合气流 g10 流入第一冷能外输装臵 E1 进行散冷。混合气流 g10 通过第一冷能外输装臵 E1 进行散冷后形成第一级气流 g1。第一级气流 g1 自第二冷热 分离减压器 LR2 的高压气体入口 A 进入第二冷热分离减压器 LR2 进行第二级减压后形成第 二冷流 g21 及第二热流 g22。第二冷。

28、流 g21 自第二冷热分离减压器 LR2 的冷气出口 B 直接 流入第二冷能外输装臵 E2 进行散冷后流入下游管道。 0036 本实施例中, 第二热流 g22 在第二冷热分离减压器 LR2 的热气出口 C 处分成第一 支热流 g221、 第二支热流 g222 及第三支热流 g224 分别自第一支热气出口 C1、 第二支热气 出口 C2 及第三支热气出口 C3 流出。第一支热流 g221 通过第一冷热分离减压器 LR1 的子 入口 A1 流入第一冷热分离减压器 LR1 对第一冷热分离减压器 LR1 的涡流器喷嘴 21 加热后 形成支冷流 g223。支冷流 g223 自第一冷热分离减压器 LR1 。

29、的子出口 B1 流出与第二冷流 g21 混合后形成第三冷流 g23。第三冷流 g23 流入第二冷能外输装臵 E2 进行散冷后与第三 支热流 g224 混合形成第二级气流 g20 流入下游管道。第二支热流 g222 通过第二冷热分离 减压器 LR2 的子入口 A1 流入第二冷热分离减压器 LR2 对第二冷热分离减压器 LR2 的涡流 器喷嘴 21 加热。 0037 本实施例中, 第一及第二冷能外输装臵 E1、 E2 的冷能散失方式为介质换冷, 在本 说 明 书 CN 103174938 A 7 5/6 页 8 发明的其它实施方式中, 第一及第二冷能外输装臵 E1、 E2 的冷能散冷方式也可以采用。

30、大气 散冷或利用地热散冷等方式。 0038 本实施例中提供的多级气体减压加热设备 100 通过设臵两个冷热分离减压器 LR1、 LR2 对高压气体或超高压气体进行两级减压。在本发明的其它实施方式中, 也可以设 臵两个以上的冷热分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压, 以满足对流入下游 管道的气体之压力要求。 0039 本发明提供的多级气体减压加热设备 100 通过设臵多个冷热分离减压器对高压 气体或超高压气体进行多级减压, 可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动, 提高了制冷与制热的效率。同时, 通过多级减压后得到的热流温度比通过一级减压后得到 的热流温度高, 因此, 可以得到更。

31、多的热能输入至下游管道, 避免因产生过多的冷能而引起 阀门管道冻堵情况的发生, 满足了对流入下游管道的气体之温度要求。 0040 请同时参照图 2 及图 5, 本发明的多级气体减压加热方法, 采用本发明的多级气体 减压加热设备 100 对高压气体或超高压气体进行多级减压。所述多级气体减压设备包括第 一冷热分离减压器LR1、 第二冷热分离减压器LR1、 第一冷能外输装臵E1及第二冷能外输装 臵 E2。所述多级气体减压加热方法包括如下步骤 : 0041 外界高压气体 g0 流入第一个冷热分离减压器 LR1 进行减压后形成第一冷流 g11 及第一热流 g12。 0042 第一冷流g11及第一热流g1。

32、2混合后形成混合气流g10流入第一冷能外输装臵E1 进行散冷。 0043 混合气流 g10 通过第一冷能外输装臵 E1 进行散冷后形成第一级气流 g1。第一级 气流 g1 进入第二冷热分离减压器 LR2 进行减压后形成第二冷流 g21 及第二热流 g22。 0044 第二冷流 g21 流入第二冷能外输装臵 E2 进行散冷后与所述第二热流 g22 混合形 成第二级气流 g20 流入下游管道。 0045 进一步地, 第二热流 g22 分成第一支热流 g221、 第二支热流 g222 及第三支热流 g224。 第一支热流g221流入第一个冷热分离减压器LR1对第一个冷热分离减压器LR1的涡 流器喷嘴。

33、 21 加热后形成支冷流 g223, 支冷流 g223 与第二冷流 g21 混合形成第三冷流 g23 流入第二冷能外输装臵E2进行散冷, 散冷后与第三支热流g224混合后形成第二级气流g20 流入下游管道。第二支热流 g222 流入第二冷热分离减压器 LR2 对第二个冷热分离减压器 LR2 的涡流器喷嘴 21 加热。 0046 本实施例提供的多级气体减压加热方法是通过设臵两个冷热分离减压器对高压 气体及超高压气体进行两级减压, 在本发明的其它实施例中, 也可以设臵两个以上的冷热 分离减压器对高压气体或超高压气体进行多级减压, 以满足流入下游管道的气体之压力要 求。 0047 本发明提供的多级气。

34、体减压加热方法, 通过对高压气体及超高压气体进行多级减 压, 可以适应上下游气体的流量和压力等参数的大幅波动, 提高了制冷与制热的效率。同 时, 减压后的气体温度高于一级减压后的气体温度, 可以得到更多的热能, 从而减少有害冷 能的产生, 有效地避免了阀门管道冻堵情况的发生, 满足了流入下游管道的气体的温度要 求。 0048 以上所述是本发明的优选实施方式, 应当指出, 对于本技术领域的普通技术人员 说 明 书 CN 103174938 A 8 6/6 页 9 来说, 在不脱离本发明原理的前提下, 还可以做出若干改进和润饰, 这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103174938 A 9 1/3 页 10 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103174938 A 10 2/3 页 11 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103174938 A 11 3/3 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103174938 A 12 。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 机械工程;照明;加热;武器;爆破 > 气体或液体的贮存或分配


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1