[發明專利]一種基于渦流管和噴射器的氣體分級冷卻液化系統

有效

• 申請號: 202210859298.6
• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115235135B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 李吉冬;許未晴;蔡茂林;茍仲武;杜丙同;李晶
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;山東愛索科技集團有限公司
• 主分類號: F25B9/04
• 分類號: F25B9/04;F25B9/08;F25J1/02
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超;姜海榮

1.一種基于渦流管和噴射器的氣體分級冷卻液化系統，其特征在于，系統由至少兩級制冷循環組成，循環的工質為制冷劑，逐溫段對輸入的氣體進行冷卻，每個制冷循環中再通過兩級膨脹閥與噴射器組合實現兩級分循環制冷；其中，

第一級制冷循環包括壓縮機一(1)、冷凝器一(2)、回熱換熱器一(3)、膨脹閥一(4)、三通控制閥一(5)、膨脹閥二(6)、視液器一(7)、蒸發器一(8)、蒸發器二(9)、噴射器一(10)，分別構成第一級分循環和第二級分循環；膨脹閥一(4)、膨脹閥二(6)分別為第一級制冷循環中的第一級膨脹閥和第二級膨脹閥；蒸發器一(8)、蒸發器二(9)分別為第一級制冷循環中的高溫檔和低溫檔；

第一級分循環由壓縮機一(1)、冷凝器一(2)、回熱換熱器一(3)、膨脹閥一(4)、三通控制閥一(5)、蒸發器一(8)和噴射器一(10)構成，壓縮機一(1)的出口與冷凝器一(2)的入口相連，冷凝器一(2)的出口與回熱換熱器一(3)的熱端入口相連，回熱換熱器一(3)的冷端入口與噴射器一(10)的中壓出口相連，冷端和熱端工質在回熱換熱器一(3)內換熱，回熱換熱器一(3)的熱端出口與膨脹閥一(4)的入口相連，回熱換熱器一(3)的冷端出口與壓縮機一(1)的入口相連，膨脹閥一(4)的出口與三通控制閥一(5)的入口相連，三通控制閥一(5)的一側出口與蒸發器一(8)的冷端入口相連，蒸發器一(8)的冷端出口與噴射器一(10)的高壓入口相連；

第二級分循環由三通控制閥一(5)、膨脹閥二(6)、視液器一(7)、蒸發器二(9)和噴射器一(10)構成，三通控制閥一(5)的另一側出口與膨脹閥二(6)的入口相連，膨脹閥二(6)的出口與視液器一(7)入口相連，視液器一(7)的出口與蒸發器二(9)的冷端入口相連，蒸發器二(9)的冷端出口與噴射器二(20)的低壓入口相連；

第二級制冷循環包括蒸發器一(8)、壓縮機二(11)、冷凝器二(12)、回熱換熱器二(13)、膨脹閥三(14)、三通控制閥二(15)、膨脹閥四(16)、視液器二(17)、蒸發器三(18)、蒸發器四(19)、噴射器二(20)，分別構成第三級分循環和第四級分循環；膨脹閥三(14)、膨脹閥四(16)分別為第二級制冷循環中的第一級膨脹閥和第二級膨脹閥；蒸發器三(18)、蒸發器四(19)分別為第二級制冷循環中的高溫檔和低溫檔；

第三級分循環由壓縮機二(11)、冷凝器二(12)、回熱換熱器二(13)、蒸發器一(8)、膨脹閥三(14)、三通控制閥二(15)、蒸發器三(18)、噴射器二(20)依次相連構成，壓縮機二(11)的出口與冷凝器二(12)的入口相連，冷凝器二(12)出口與回熱換熱器二(13)的熱端入口相連，回熱換熱器二(13)的冷端入口與噴射器二(20)的中壓出口相連，冷端和熱端工質在回熱換熱器二(13)內換熱，回熱換熱器二(13)的熱端出口隨后進入蒸發器一(8)的另一熱端入口，由第一個制冷循環的第一級分循環進行預冷，輸出后與膨脹閥三(14)的入口相連，膨脹閥三(14)的出口與三通控制閥二(15)的入口相連，三通控制閥二(15)的一側出口與蒸發器三(18)的熱端入口相連，蒸發器三(18)的熱端出口與噴射器二(20)的高壓入口相連；

第四級分循環由三通控制閥二(15)、膨脹閥四(16)、視液器二(17)、蒸發器四(19)、噴射器二(20)構成，三通控制閥二(15)的另一側出口與膨脹閥四(16)的入口相連，膨脹閥四(16)的出口與視液器二(17)的入口相連，視液器二(17)的出口與蒸發器四(19)的熱端入口相連，蒸發器四(19)的熱端出口與噴射器二(20)的低壓入口相連；

當系統由多級制冷循環組成時，可在第一級制冷循環、第二級制冷循環的基礎上增加制冷循環級數，增加的奇數級制冷循環的結構與第一級制冷循環的結構相同，增加的偶數級制冷循環的結構與第二級制冷循環的結構相同。

2.根據權利要求1所述的一種基于渦流管和噴射器的氣體分級冷卻液化系統，其特征在于，系統中的噴射器均具有一個高壓入口、一個低壓入口和一個中壓出口共三個接口，高壓入口進入的流體將低壓入口處的流體引射后混合，一同從中壓出口流出。

3.根據權利要求1所述的一種基于渦流管和噴射器的氣體分級冷卻液化系統，其特征在于，各級制冷循環實現的制冷溫度均由選用的制冷劑類型和對應分循環膨脹閥開度進行控制。