CN1107226A - 低温阀切换式脉冲管制冷液化流程及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于制冷、低温与液化技术领域，它是在 现有的流程装置中增加了低温切换阀和气液分离器， 它的流程为：低温切换阀交替地将脉冲管与进气通道 和排气通道接通，气体在脉冲管内冷却，热量从脉冲 管热端取走，产生的液体经切换阀到气液分离器，低 压气排出，液体回收。本发明的优点为，因采用了低 温切换阀使冷热两股流体流经不同的通道，避免了蓄 冷器的堵塞，实现了工质的带液膨胀和气液分离。

Description

本发明属于制冷与低温技术，气体低温液化技术领域。
脉冲管制冷是近年来得到迅速发展的一种新的制冷技术。它利用气体压力在一根细长的薄壁空管内的周期性波动将热量从管子的一端传输到另一端，从而在管子的一端产生制冷效应。这种管称为脉冲管。脉冲管的冷端通过一个蓄冷器与室温的压力波动源相连接，在升压过程中，气体从压力波动源流经蓄冷器，将热量传给蓄冷器壁面，温度降低，然后进入脉冲管，在降压过程中，脉冲管内气体膨胀，产冷后流经蓄冷器，从蓄冷器壁面吸收热量，温度升至室温，然后回到压力波动源。在一个周期内的两个过程中，冷热两股流体先后流经蓄冷器内同一通道，方向相反。脉冲管的热端有一个冷却器，用于将从冷端传输到热端的热量取走，脉冲管热端可通过一个小孔与一体积远大于脉冲管的气库相连接。在回热器热端与脉冲管热端之间可通过一个流动阻力元件连通，称为双向进气。压力波动源可有两种，一种是压力振荡器，或称无阀压缩机，通过机械振荡产生压力波动;另一种是利用切换阀交替地接通高、低压气源，从而提供压力波动。前者通常适用于微型脉冲管制冷机，后者则适用于制冷量较大并有带压气源的情形，包括采用常规的压缩机。可以看出，现有技术的缺点是冷热流体均流经蓄冷器内同一通道，而蓄冷器又是多孔结构，当制冷温度达到工质气体的液化点，就可能在蓄冷器内产生液体引起堵塞，并且在这种系统中难以设置气液分离器。
本发明的目的是为了克服上述缺点，提供一种带有气液分离器的低温阀切换式脉冲管制冷液化流程及装置。
附图为本发明的流程及装置的结构示意图
图中（1）为热交换器
（2）为气液分离器
（3）为低温切换阀
（4）为导流器
（5）为脉冲管
（6）为导流器
（7）为冷却器
（8）为小孔
（9）为气库
（A）为高压进气通道
（B）为低压排气通道
本发明适用于有带压气源的情形，本发明的原理流程是：低温切换阀（3）交替地将脉冲管（5）冷端与高压进气通道（A）和低压排气通道（B）接通。当低温切换阀（3）将脉冲管（5）冷端与高压进气通道接通时，低压排气通道处于关闭状态，经纯化的高压气在热交换器（1）中被冷却后进入脉冲管（5），脉冲管（5）热端产生的热量由冷却器（7）取走，部分气体由小孔（8）进入气库（9），以增强冷却器（7）的冷却效果，并耗散一部分功;当低温切换阀（3）将脉冲管（5）冷端与低压排气通道接通时，高压气通道处于关闭状态，脉冲管内的气体膨胀降温，当温度达到工质气体的液化点，就产生液体。两相流体由脉冲管（5）冷端进入气液分离器（2），液体部分被取走，气体部分则经热交换器（1）回收冷量后流出系统。
为了保持脉冲管（5）内气体的分层流动，在其冷热两端设置有导流器（4）、（6）。与低温切换阀（3）相匹配的脉冲管可以是一根，也可以是多根并列。气库的容积应至少数倍于脉冲管（5）的总容积。也可以关闭小孔，取消气库（9）。在整个流程装置中的脉冲管（5）与热交换器（1）之间增加了一个低温切换阀（3），在低温切换阀（3）和热交换器（1）之间有一气液分离器（2）。
本发明与现有技术相比，采用了低温切换阀（3）使冷热两股流体分别流经不同的流道，避免了蓄冷器液体堵塞问题，实现了工质的带液膨胀和气液分离。

Claims (2)

1、一种低温阀切换式脉冲管制冷液化流程，其特征在于：低温切换阀(3)交替地将脉冲管(5)冷端与高压进气通道(A)和低压排气通道(B)接通，当低温切换阀(3)将脉冲管(5)冷端与高压进气通道(A)接通时，低压排气通道(B)处于关闭状态，经纯化的高压气在热交换器(1)中被冷却后进入脉冲管(5)，脉冲管内气体分层压缩、压力升高，并向热端移动，在脉冲管(5)热端产生的热量由冷却器(7)取走，部分气体由小孔(8)进入气库(9)，以增强冷却器(7)的冷却效果；当低温切换阀(3)将脉冲管(5)冷却端与低压排气通道(3)接通时，高压进气通道(A)处于关闭状态，脉冲管内的气体膨胀降温，当温度达到工质气体的液化点，就产生液体。两相流体由脉冲管(5)冷端进入气液分离器(2)，液体部分被取走，气体部分则经热交换器(1)回收冷量后流出系统。
2、一种低温阀切换式脉冲管制冷液化装置，其特征在于：在流程装置中的脉冲管（5）与热交换器（1）之间增加了一个低温切换阀（3），在低温切换阀（3）和热交换器（1）之间有一气液分离器（2）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102564066A (zh) * 2012-02-10 2012-07-11 南京柯德超低温技术有限公司 基于小型低温制冷机的用于气体分离和纯化的低温装置
CN104296412A (zh) * 2014-10-30 2015-01-21 郑州大学 使用液体工质的脉动冷管

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