本发明专利技术公开了一种用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，由单个T形管或多个T形管连接而成，主要由进口管及出口管组成，由多个相连的T形管构成时，则还包括与每个T形管的出口管连通的上汇集管3和位于相邻两个T形管之间的节流阀。该调节器利用非共沸工质气液组分不等及竖直撞击式T形管对两相流动分配不均的特性，使流体一次流过多个T形管及节流阀，从而达到组分分离。对于单个T形管，可以使上下出口的组分在气液组分之间连续调节，而对于复合T形管，通过节流阀的节流降压作用，不断改变混合物气液组分的比例，从而扩大组分调节的范围。该调节器具有结构简单、集约、组分调节效率高以及在管路上安装、更换、维护方便等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多相流分离
，特别涉及一种用于非共沸混合物组分分离的装置和方法。
技术介绍
热力循环，如有机朗肯循环、制冷、热泵等，是实现热功转换的主要技术手段。因此，不断提高循环系统中能量传递和转换的技术水平以减少损失，是实现我国节能减排的关键所在。为了提高变负荷下实际热力系统的运行效率，基于非共沸混合工质的循环特性，采用组分调节技术，不断改变热力循环系统中组分配比，从而实现热力系统的变负荷调节。在非共沸混合工质相平衡理论中，沸点较高的组分在气相中的浓度小于其在液相中的浓度，沸点较低的组分在气相中的浓度大于其在液相中的浓度。因此，传统的组分调节装置气液分离器，如分离罐，依据处于气液相平衡的混合工质气相与液相的组分浓度差异实现热力系统中组分循环浓度的改变。然而此类装置只能得到气相或液相的组分浓度，不能得到两者之间的浓度，更不能将组分调节扩大到气液组分浓度之外。同时，传统组分调节装置不仅体积庞大，投资高而且在热力系统中的安装、更新以及维护保养都不方便。T形三通管作为流体分配的一个常用管件，早在1960年代就有文献报道了当气液两相流流经T形管时，出现相分离的现象。中国专利CN200910029249.4《一种多相流分离的复合T形管分离器及其分离方法》、CN201210015904.2《一种两相流或多相流分离的多层复合T形管分离器》利用复合及多层顺流型T形管提高了气液两相流分离的效率。2016年天津大学赵力教授(Zheng N,Hwang Y b,Zhao L,Deng S.Experimental study on the distribution of constituents of binary zeotropic mixtures in vertical impacting T-junction[J].International Journal of Heat and Mass Transfer,97(1),242-252)基于T形管的气液分布不均及非共沸工质的气液组分不等特性，报道了利用撞击式T形管实现组分连续调节的基本原理。对于单个T形管，可以实现工质组分配比在气液组分浓度间的连续调节，同时为了扩大组分调节的范围，本专利技术亦采用复合T形管组分调节技术，从而使撞击式T形管组分分离技术具有大规模工业应用的可能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:本专利技术利用T形管的气液分布不均及非共沸工质的气液组分不等特性，提供一种组分大范围连续调节的撞击式T形管调节器及调节方法，解决现有组分调节器只能得到混合工质气液组分比例的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，由水平设置的进口管和与所述进口管相交连通的出口管构成，所述出口管包括位于所述进口管之上的上出口管段和位于所述进口管之下的下出口管段；所述进口管的一端是混合工质的进口，所述进口管的另一端与所述出口管贯通，所述上出口管段的上端口为上出口，所述下出口管段的下端口为下出口；所述非共沸工质自所述进口管后分为两路，一路是非共沸工质的液相从所述下出口管段的下出口流出，另一路是非共沸工质的气相从所述上出口管段的上出口排出。将上述用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器的水平方向的混合工质的进口与气液混合工质的输送管道相连，所述上出口和下出口分别与两条出口管道相连，两条出口管道上均分别装有调节阀，通过所述调节阀调节混合工质出口的流量比例，实现混合工质的组分分离。本专利技术中，在上述用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器的基础上，可以由多个T形管构成组分调节器，包括由2个或2个以上相连的T形管构成的T形管阵列，所述T形管阵列中、位置在前的T形管的下出口和与之相连的T形管的混合工质的进口相连，每个T形管的上出口均与一上汇集管连通；位于最前的T形管的进口管的混合工质的进口为调节器的混合工质的进口，位于最后的T形管的下出口管段的下端口为调节器的液相出口；所述汇集管的一端与位于所述T形管阵列中一端部的T形管的上出口管段的上出口连接，所述汇集管的另一端为调节器的气相出口；所述非共沸工质自所述调节器的混合工质的进口后，每进入一个T形管的进口管后均分为两路，一路是非共沸工质的液相依次通过每个T形管的下出口后从调节器的液相出口流出，另一路是非共沸工质的气相自所述上出口排放并通过上汇集管汇集后从所述调节器的气相出口排出。进一步讲，相邻的两个T形管中，在前的T形管的下出口管段与在后的T形管的进口管的连接处设有一节流阀，通过调节相邻两个T形管之间的节流阀实现组分调节的范围。所述调节器的液相出口连接有一水平方向的下出口管；所述调节器的气相出口连接有一开口向上的上出口管。本专利技术与现有技术相比，具有结构简单，体积小、成本低、能实现组分连续调节等优点。同时由于是管式的设备，本专利技术可用于在线安装完成组分分离任务，其维护，更换也更方便。附图说明图1是单个T形管构成的组分调节器示意图；图2是复合T形管构成的组分调节器实施例1示意图；图3是复合T形管构成的组分调节器实施例2示意图；图4是复合T形管构成的组分调节器实施例3示意图；图5是复合T形管构成的组分调节器实施例4示意图；图6是用于测试本专利技术装置对混合工质组分分离效果而进行的实验流程图；图7是混合工质R134a/R245fa在T形管调节器中的分离情况及效果；图8是非共沸工质R134a/R245fa气液相平衡图。图中：1-进口 2-进口管 3-上汇集管 4-中间连接管5-节流管 6-下出口管 7-下出口 8-上出口9-上出口管 10-过滤器 11-工质泵 12-主质量流量计13-电加热蒸发器 14-上出口冷凝器 15-上出口质量流量计 16-上出口阀17-下出口冷凝器 18-下出口质量流量计 19-下出口阀 20-主冷凝器21-储液罐具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本专利技术进行解释说明，并不用以限制本专利技术。本专利技术用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器是由单个或多个相连的T形管构成，主要由进口管及出口管组成，由多个相连的T形管构成时，则还包括与每个T形管的出口管连通的上汇集管3和位于相邻两个T形管之间的节流阀组成，各管道的直径既可以相等也可以不相等，各管道的截面形状可以是圆形管、方形管或其它截面形状的管道。组分调节器包括一个混合工质入口和两个混合工质出口，非共沸工质气液两相经水平进口管流入，重组分较多的液相从下出口管道流出，而轻组分较多的气相从上出口管道流出。对于单个T形管，其可以实现组分配比在气液组分比例间的连续调节，从水平进口管2流入的非共沸工质，撞击T形管后将在竖直方向上发生组分分离，含重组分较多的液相往下出口7流出，含轻组分较多的气相往上出口8排出。上、下出口混合工质流量比例可以通过分别连接在两个出口管道上的阀门加以控制。如图1所示，本专利技术一种用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，由水平设置的进口管2和与所述进口管2相交连通的出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，由水平设置的进口管(2)和与所述进口管(2)相交连通的出口管构成，所述出口管包括位于所述进口管(2)之上的上出口管段(9)和位于所述进口管(2)之下的下出口管段(6)；其特征在于，所述进口管(2)的一端是混合工质的进口(1)，所述进口管(2)的另一端与所述出口管贯通，所述上出口管段(9)的上端口为上出口(8)，所述下出口管段(6)的下端口为下出口(7)；所述非共沸工质自所述进口管(2)后分为两路，一路是非共沸工质的液相从所述下出口管段(6)的下出口(7)流出，另一路是非共沸工质的气相从所述上出口管段(9)的上出口(8)排出。
【技术特征摘要】
1.一种用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，由水平设置的进口管(2)和与所述进口管(2)相交连通的出口管构成，所述出口管包括位于所述进口管(2)之上的上出口管段(9)和位于所述进口管(2)之下的下出口管段(6)；其特征在于，所述进口管(2)的一端是混合工质的进口(1)，所述进口管(2)的另一端与所述出口管贯通，所述上出口管段(9)的上端口为上出口(8)，所述下出口管段(6)的下端口为下出口(7)；所述非共沸工质自所述进口管(2)后分为两路，一路是非共沸工质的液相从所述下出口管段(6)的下出口(7)流出，另一路是非共沸工质的气相从所述上出口管段(9)的上出口(8)排出。2.根据权利要求1所述用于非共沸工质组分调节的撞击式T形管组分调节器，其特征在于，包括由2个或2个以上相连的T形管构成的T形管阵列，所述T形管阵列中、位置在前的T形管的下出口(7)和与之相连的T形管的混合工质的进口(1)相连，每个T形管的上出口(8)均与一上汇集管(3)连通；位于最前的T形管的进口管(2)的混合工质的进口(1)为调节器的混合工质...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵力，苏文，郑楠，邓帅，卢培，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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