外激励与集中耗散静止式气波制冷机制造技术

本实用新型专利技术提供了一种外激励与集中耗散静止式气波制冷机，属于压力气体的膨胀制冷领域。该制冷机摒弃了以往静止式气波制冷机都依靠主射流分流自激振荡方式，创新由外部引入经过调制的微射流进行激励，使主射流产生附壁振荡，减小了射流的能量损失。又去除了接受管结构，采用少许延长机体上原有的振荡分叉流道，并在各流道的末端，连接一个公共的散热消波单元，集中耗散射流的压缩能量和消除反射激波。该机采用在主射流喷嘴的两侧，贴加脉冲流第二喷嘴的方法，使附壁振荡更加容易实现，克服了以往机型所固有的射流能量损失大、起振困难和振荡频率不易调节等缺陷，适合于油田气等零散压力能的高效利用，成本低、运行可靠。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种外激励与集中耗散静止式气波制冷机，属于压力气体的膨胀制冷领域。该制冷机摒弃了以往静止式气波制冷机都依靠主射流分流自激振荡方式，创新由外部引入经过调制的微射流进行激励，使主射流产生附壁振荡，减小了射流的能量损失。又去除了接受管结构，采用少许延长机体上原有的振荡分叉流道，并在各流道的末端，连接一个公共的散热消波单元，集中耗散射流的压缩能量和消除反射激波。该机采用在主射流喷嘴的两侧，贴加脉冲流第二喷嘴的方法，使附壁振荡更加容易实现，克服了以往机型所固有的射流能量损失大、起振困难和振荡频率不易调节等缺陷，适合于油田气等零散压力能的高效利用，成本低、运行可靠。【专利说明】外激励与集中耗散静止式气波制冷机
本技术外激励与集中耗散静止式气波制冷机属于射流振荡和膨胀制冷
，涉及外激励与集中耗散静止式气波制冷机。
技术介绍
随着社会生产力的提高与可持续发展，对于简单、高效、免维护的流体设备的需求也越来越多，因而出现了许多新型流体机械与设备。其中，静止式气波制冷机使带压气体通过非定常膨胀制冷，具有结构简单、无磨损、免维护、耐高压等特点，因而在余压压力能利用等领域，能产生很大的经济效益和社会效益。如中国专利ZL200410021388.X和ZL200810011575.8等，已用于油田气净化处理等工艺中。 然而，目前静止式气波制冷机还存在许多不足，主要有两方面的问题:一方面，由于都是采用射流自身分流进行自激励来产生摆动的附壁振荡，以此分配射流依次进入数根呈扇平面排布的各个接受管中进行制冷。但如此具有三个缺陷:第一，自激励的强度小，特别是在初始启动振荡时段，导致不易附壁切换振荡，特别是对于压力密度和粘度大的气体更是如此；第二，射流的振荡频率基本只由激励流道的几何参数和波速而定，因此，很难在线进行调节，导致射流频率与其后相接的接受管管长及动力载荷难以匹配，使制冷效率显著降低；第三，也是最主要的问题，就是射流的能量损失大，这是由于要达到触发并维持附壁切换振荡的激励强度，就得在主射流流道的边界壁面，开设面积足够大的激励开口，这样流道内开放旁通的边界条件，会产生大的分流扰动，严重破坏主射流原来的有序流动，产生强烈的紊流旋涡，导致工作射流的动能大量消耗。由于上述原因，目前静止式气波制冷机的效率不足40 %，其中因自激振荡导致的损失占了很大的比例。 而另一方面，为了耗散掉工作射流向接受管内滞留气体传递能量所转化成的热能，必须使用长长的接受管以利散热，但由于机理所制，其接受管近端的热负荷远大于管的远端，致使管内近端的制冷气，被管壁再次加热而降低制冷效率；而远端管材的功能利用率却很低，造成了浪费。而更为严重的是，对长接受管的固定不仅麻烦，而且在脉冲气流的冲击下，极易产生强烈的振动，导致开裂断管，严重影响设备的可靠性与安全性。
技术实现思路
本技术提供一种避免主射流分流，而是由外部引入几小股经过调制的微射流进行激励，而使主射流产生附壁振荡；和大幅缩短接受管，转而利用公共散热单元集中耗散射流的压缩能量，这样具有两种新型机制的高效、稳定可靠的射流膨胀制冷装置一外激励与集中耗散静止式气波制冷机。 本技术所采取的创新技术解决方案为: 本技术外激励与集中耗散静止式气波制冷机，与现有技术相比，具有两项根本性的变革。第一个变革，是摒弃依靠主射流自身能量来激励振荡的各种自激励的模式，而是采取主动控制方式，将外部微量带压流体，先经过调制形成两股相位相反(一股流动时另一股停止)，动、停周期和压力幅度对称的脉冲式微激励流，将其用细管路导入制冷机中，从主射流的两个侧壁面处所开设的左、右激励开口流出，轮流地垂直推动主射流，使其不断地偏转，产生与外脉冲微激励流频率一致的附壁振荡。 为提高激励效果，进一步降低主射流的能量损失，本技术还同时采用了在主射流喷嘴的左、右两侧，平行贴加脉冲流第二喷嘴的方法，将上述的两股微激励流，各分流出一部分，分别从这左、右两个第二喷嘴轮流喷出，与主射流汇合，这相当于主射流在宽度维度，不断地做横向平移，与两侧壁面的距离也周期性地改变。在左侧的垂直激励流推动主射流向右偏转的同时，平行于主射流喷嘴的右侧第二喷嘴也射出气流，与主射流汇合向右侧加宽，增强了射流对右侧的抽吸能力，致使主射流右侧的压力更加降低，配合左侧垂直微射流的推动，使主射流更容易向右侧偏转附壁。而在下一个时段，反方向的相同过程发生。延续下来，主射流便会不断地摆动附壁，形成振荡。 由于外激励流的压力幅度比射流自激励的要大，故所需的激励流量微小，故主射流流道侧壁所须的激励开口尺寸，比之自激励振荡所须，可以大幅度地缩小，故其开口对主射流流动的干扰也很小，主射流的动能损失必将大幅度地减小。而贴加的第二喷嘴喷出的平行激励流，与主射流同方向且速度差很小，可视为主射流的增加部分，只起利于偏转的有益作用，而不会产生附加的损失。 第二个变革，是摒弃了长长的接受管，转而采用少许延长机体上原有的振荡分叉流道，只略长于射流进入深度所需，并在各个流道的末端，统一连接一个公共的散热消波单元，集中耗散射流的压缩能量和消除反射激波，能充分、高效地耗散射流的能量，进一步提高气波机的制冷效率。 公共散热消波单元的散热器采用中空壳体、内装冷却介质管、或冷却波纹板的结构。冷却介质管外可缠绕翅片，以增强壳程气体的传热系数。冷却介质为水或其他工艺介质。 采用了集中耗散结构，能彻底解决接收管的振动问题。并且，将原来接受管外壁的自然散热，变为强制换热，可使滞留气的体积更加收缩，即压缩刚性降低，增强了其吸收射流能量的能力；在集中耗散容积腔中换热的同时，入射激波被多次反射吸收，残留反射回的激波强度大为降低，制冷气不会重新受热，这些都会提高非定常膨胀制冷的效率。并且，冷却介质在带出射流对滞留气体的受压缩能量后，其热能还可回收。 本技术的有益效果是: 创新出同时具有两种新型原理机制的一种射流能量损失小，制冷效率高的新型静止式气波制冷机，具有起振容易，振荡频率任意可调，能与负载完全匹配，工作稳定可靠、成本低，使用方便等效果，可用于油田气处理、和其他高效利用压力能的场合。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术外激励与集中耗散静止式气波制冷机的结构示意图。 图2为制冷机机体上的各个流道、开孔位置与集中散热器结构示意图(A-A)。 图3为本技术制冷机的俯视图。 图4为本技术制冷机的仰视图。 图中:1集中散热器；2上盖板；3外激励流左入口管；4外激励流右入口管；5压力气体入口管；6机体；7底板；8制冷气出口管；9集中散热器腔；10振荡射流接受流道；11接受流道制冷气出口 ；12主射流流道；13左垂直激励导入流道；14左激励流分流孔；15左垂直激励流开口 ；16左激励第二喷嘴；17左第二喷嘴前流道；18左第二喷嘴流导入孔；19左第二喷嘴导入通道；20压力气入口缓冲腔；21右第二喷嘴导入通道；22右第二喷嘴流导入孔；23右第二喷嘴前流道；24主喷嘴；25右激励第二喷嘴；26右激励流分流孔；27右垂直激励导入流道；28右垂直激励流开口 ；29散热器腔通口 ；30散热消波腔；31冷却介质换热管；32冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
外激励与集中耗散静止式气波制冷机，包括集中散热器(1)、上盖板(2)、机体(6)、底板(7)、外激励流左入口管(3)、外激励流右入口管(4)、压力气体入口管(5)和制冷气出口管(8)，其特征在于，在机体(6)上，对称于其中轴线，加工出深度最大值为机体全厚度的压力气入口缓冲腔(20)、主喷嘴(24)、主射流流道(12)以及数条振荡射流接受流道(10)；在主射流流道(12)的左、右两侧壁，开有左垂直激励流开口(15)和右垂直激励流开口(28)，各自接续左垂直激励导入流道(13)和右垂直激励导入流道(27)；在主喷嘴(24)的左、右两侧，加工左激励第二喷嘴(16)和右激励第二喷嘴(25)，以及对应的左第二喷嘴前流道(17)和右第二喷嘴前流道(23)；将左垂直激励导入流道(13)和右垂直激励导入流道(27)的外始端，对位到上盖板(2)上的外激励流左入口管(3)和外激励流右入口管(4)的位置，以使外激励流能被导入；同时，在相同的两个对位位置处，在机体(6)向下开左激励流分流孔(14)和右激励流分流孔(26)，各自分别与底板(7)上、下表面所斜向交叉加工的左第二喷嘴导入通道(19)和右第二喷嘴导入通道(21)相连通；下表面第二喷嘴导入通道沟槽的开露面，用第二喷嘴导入通道密封盖板(33)盖后焊封；同样在左第二喷嘴前流道(17)和右第二喷嘴前流道(23)的前始端，在机体(6)向下开左第二喷嘴流导入孔(18)和右第二喷嘴流导入孔(22)，且分别与底板(7)上、下表面所斜向交叉加工的左第二喷嘴导入通道(19)和右第二喷嘴导入通道(21)相连通；在每一条振荡射流接受流道(10)的始端附近，向前倾斜向下挖透机体，成为接受流道制冷气出口(11)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹久朋，胡大鹏，代玉强，刘培启，朱彻，刘学武，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21