CN115217737B - 一种多级压缩气体的散热结构及多级压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级压缩气体的散热结构及多级压缩机，属于压缩机技术领域；所述多级压缩气体的散热结构用于对多级压缩机进行散热，所述多级压缩气体的散热结构包括冷却组件，所述冷却组件相当于合并的中冷器和后冷器去对各级压缩部排出的气体散热，所述冷却组件还设置有分流装置，能够控制对各级压缩气体的冷却效果，冷却组件优化了整机的管道布局，降低了气体压力损失，且共用一套水冷系统，控制方便。

Description

一种多级压缩气体的散热结构及多级压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种多级压缩气体的散热结构及多级压缩机。

背景技术

气体冷却广泛运用于机械、制药、化工、纺织等领域，工程领域被压缩的气体会产生大量的热。高温的压缩气体不利于进行二次压缩，影响整机效率，甚至影响机组安全。

机组在压缩气体过程中定温压缩最省功，定温压缩所需的功要小于多变压缩的功。分级压缩后必须经过中间冷却，使进入到第二级的压缩气体进气温度等于或接近于第一级的进气温度，这样才能降低排气温度和功耗。传统的压缩气体冷却方式主要通过增加中间冷却器和后冷却器给压缩的高温气体进行冷却降温。但传统的冷却器，在一级和二级之间添加中冷器，二级后添加后冷器，形成两个独立存在且互不关联的冷却系统，这使得冷却器的体积会占据较大的整机空间，成本较高、维护不便，且压缩气体在管道间的压力损失较大。

发明内容

因此，本发明提供一种多级压缩气体的散热结构及多级压缩机，通过将多级冷却系统合并为一体式的冷却组件，简化了水冷管道的设计，降低了气体压力损失。

为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本发明的实施例提供一种多级压缩气体的散热结构，散热结构用于对多级压缩机散热，散热结构包括冷却组件，冷却组件内设置有至少两个相互独立的换热管组，换热管组与多级压缩机的压缩部出气口的数量相同且一一对应连接，每一级压缩部的压缩部出气口内的压缩气体经对应连接的换热管组换热后流入下一级压缩部的进气口，直至最后一级压缩部的压缩部出气口内的压缩气体经对应连接的换热管组换热后并通过排气管口排出。

在一些实施例中，每一个换热管组包含多个翅片换热管，多个翅片换热管并联设置。

在一些实施例中，冷却组件上设置有供冷却水流通的冷却水入口和冷却水出口，冷却水填充相邻翅片换热管的间隙。

在一些实施例中，冷却水入口与换热管组之间还设置有分流装置，冷却水依次流经冷却水入口和分流装置。

在一些实施例中，分流装置上分布有多个分流单元，分流单元与换热管组数量相同且上下对应设置，分流单元与冷却水入口连通。

在一些实施例中，冷却组件包括控制单元，控制单元与每一个分流单元连接，通过控制单元能够控制每个分流单元在单位时间内分流的冷却水排量大小。

在一些实施例中，在多级压缩机的各个压缩部与冷却组件之间还分别设置有蜗壳散热组件。

在一些实施例中，蜗壳散热组件包括内翅片管组与外翅片组，外翅片组设置在内翅片管组的外围。

根据本申请的另一个方面，本发明的实施例还提供一种多级压缩机，多级压缩机包括上述多级压缩气体的散热结构。

与现有技术相比，本发明提供的多级压缩气体的散热结构至少具有下列有益效果：

本发明将相互独立的中冷器与后冷器结合为一个体积更小的换热器结构，优化了整机管道结构，布局更为紧凑，减小了压缩气体在管道间的压力损失，采用共用的冷却水方案，控制更加方便，且节约成本。

另一方面，本发明提供的多级压缩机是基于上述多级压缩气体的散热结构而设计的，其有益效果参见上述多级压缩气体的散热结构的有益效果，在此，不一一赘述。

上述说明仅是本发明的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多级压缩级的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的多级压缩气体的散热结构中冷却组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的多级压缩气体的散热结构中冷却组件的局部示意图；

图4为本发明实施例提供的多级压缩气体的散热结构中冷却组件的剖视图；

图5为本发明实施例提供的多级压缩气体的散热结构中蜗壳散热组件的剖视图；

图6为本发明实施例提供的多级压缩气体的散热结构中的水冷控制框图。

附图标记表示为：

1、冷却组件；2、换热管组；3、压缩部出气口；4、排气管口；5、分流装置；6、蜗壳散热组件；11、冷却水入口；12、冷却水出口；13、控制单元；21、翅片换热管；61、内翅片管组；62、外翅片组；51、分流单元。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

在本发明的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1至图6所示，本实施例提供一种多级压缩气体的散热结构，，散热结构用于对多级压缩机散热，散热结构包括冷却组件1，冷却组件1内设置有至少两个相互独立的换热管组2，换热管组2与多级压缩机的压缩部出气口3的数量相同且一一对应连接，每一级压缩部的压缩部出气口3内的压缩气体经对应连接的换热管组2换热后流入下一级压缩部的进气口，直至最后一级压缩部的压缩部出气口3内的压缩气体经对应连接的换热管组2换热后并通过排气管口4排出。

具体地，在本实施例中，相当于将多级压缩机的中冷器和后冷器合并为了冷却组件1，几级压缩机，就在冷却组件1中设置几个换热管组2，多个换热管组2之间相互独立，任意两个换热管组2内的气体无法交汇，每一个换热管组2分别对应一个压缩部出气口3，用来对流出的压缩气体进行散热，例如，如图1所示，当多级压缩机为二级压缩机时，此时冷却组件1中设置有两个相互独立的换热管组2，其中一个换热管组2的一端连接一级压缩部的压缩部出气口3，另一端连接二级压缩部的进气口，另一个换热管组2的一端连接二级压缩部的压缩部出气口3，另一端连接排气管口4，气体由一级压缩部的进气口进入一级压缩部后压缩成高温高压的一级压缩气体，再由一级压缩部的压缩部出气口3排出至冷却组件1中与其相连的一个换热管组2散热，散热后成为低温高压的气体经二级压缩部的进气口流入二级压缩部压缩，压缩后的高温高压的二级压缩气体经二级压缩部的压缩部出气口3排出至冷却组件1中与其相连的另一个换热管组2中进行散热，经过散热后形成的低温高压的二级压缩气体从排气管口4排出整机。

在具体实施例中，每一个换热管组2包含多个翅片换热管21，多个翅片换热管21并联设置；具体地，为了保证良好的换热效果，每一个换热管组2由多个翅片换热管21并联组成，将流入该换热管组2内的压缩气体分为多束气流，增大气体与换热管组2之间的接触面积，提高换热效率。

在具体实施例中，冷却组件1上设置有供冷却水流通的冷却水入口11和冷却水出口12，冷却水填充相邻翅片换热管21的间隙；具体地，冷却组件1中采用共用冷却水的方案来保证良好的冷却效果，冷却水从冷却水入口11中流入冷却组件1中，高温压缩气体进入翅片换热管21后和冷却水进行换热，翅片换热管21在冷却组件1中被冷却水包围，热量由冷却水经冷却水出口12带出冷却组件1，优选地，冷却水入口11和冷却水出口12的设置位置使冷却水的流动路径尽可能长，在本实施例中，将冷却水入口11设置在顶部，冷却水出口12设置在靠近底部的位置，且冷却水的流速可控，通过改变冷却水的流速，可以调节冷却组件1的冷却效果。

在具体实施例中，冷却水入口11与换热管组2之间还设置有分流装置5，冷却水依次流经冷却水入口11和分流装置5；具体地，在冷却组件1上的冷却水入口11处设置分流装置5，通过分流装置5将冷却水入口11处的一束水流分流为喷淋式的多束水流，增大冷却水与翅片换热管21之间的接触面积，提升冷却水的换热效率。

在具体实施例中，分流装置5上分布有多个分流单元51，分流单元51与换热管组2数量相同且上下对应设置，分流单元51与冷却水入口11连通；具体地，为精准有效的对每一个换热管组2进行降温，提高冷却水的利用率，节约水源，分流装置5上根据换热管组2的位置设置与换热管组2一一对应的分流单元51，如图3所示，在本实施例中，当多级压缩机为二级压缩机时，分流装置5上设置有两个分流单元51，每个分流单元51上沿对应换热管组2的排布区域具有多个出水口，出水口的位置与换热管组2之间上下对应设置，使冷却水进入冷却水入口11后经分流装置5上的分流单元51精准分流，使进入的冷却水尽可能与翅片换热管21接触，每一个换热管组2内并联设置的翅片换热管21可以为交错设置，使冷却水的水流充分和翅片换热管21接触换热。

在具体实施例中，冷却组件1还包括控制单元13，控制单元13与每一个分流单元51连接，通过控制单元13能够控制每个分流单元51在单位时间内分流的冷却水排量大小；具体地，分流单元51除增强冷却水的换热效果外，还可以在控制单元13的作用下实现对冷却组件1内不同区域或不同压缩气体的区别换热，控制单元13可以改变每一个与其连接的分流单元51在单位时间内分流的冷却水排量大小，单个分流单元51在单位时间内分流的冷却水排量越大，与其对应的换热管组2的冷却效果越好，在本实施例中，控制单元13可以通过改变分流单元51上的出水口的开启数量或出水口的大小来控制单个分流单元51在单位时间内分流的冷却水排量，实现方法有很多，比如将分流单元51上的出水口设置为类似百叶窗的结构，在出水口设置能够调整开启角度的匹配密封板，控制单元13可以分别控制每一个分流单元51上的驱动装置调整出水口开启的大小，进而改变每一个与其连接的分流单元51在单位时间内分流的冷却水排量大小，如此可以根据不同级压缩气体的冷却需求精准实现冷却降温。

在具体实施例中，在多级压缩机的各个压缩部与冷却组件1之间还分别设置有蜗壳散热组件6；具体地，如图1所示，高温压缩气体经过蜗壳后由管路进入冷却器中进行冷却，但蜗壳处的高温无法冷却，存在一定的过热问题，在本实施例中，在多级压缩机的每一个压缩部的蜗壳处都设置有一个蜗壳散热组件6，弥补了蜗壳处高温无法冷却的不足，且使压缩气体在进入冷却组件1冷却前，先通过蜗壳散热组件6进行降温，相当于是分段式的散热结构，改善了一段式散热的不足，优化了整机的散热结构，有更好的散热效果。

在具体实施例中，蜗壳散热组件6包括内翅片管组61与外翅片组62，外翅片组62设置在内翅片管组61的外围；具体地，如图5所示，蜗壳散热组件6通过由多个散热翅片管组成的内翅片管组61，增大压缩器气体和蜗壳的接触面积，增强散热效果，而在内翅片管组61外围设置的外翅片组62，能够增加和外部气体的热对流，有效提升蜗壳散热组件6的散热效率，并改善蜗壳处过热的问题。

本实施例提供的多级压缩气体的散热结构分为两段式散热，第一段为压缩气体在蜗壳散热组件6处散热，解决蜗壳过热的问题，且能够先一步降低压缩气体温度，弥补只有冷却组件1一次降温的不足，而在蜗壳散热组件6上也可以添加水冷方案，进一步提高散热效率，使压缩气体在到达冷却组件1处时温度尽可能降低，而冷却组件1相当于是合并了中间冷却器与后冷器，减少了冷却器结构，优化了整机的空间结构和管道布局，节约成本且降低了气体压力的损失，并且能够通过分流装置5控制不同区域冷却水的流量，以此来实现精准降温，使多级压缩机的可靠性更高。在具体地实施例中也可以将流入冷却组件1的冷却水温度进行控制，实现更好的冷却效果，还可以将冷却组件1中的水冷方案改为外翅片和风冷方案，简化冷却组件1的结构，降低成本。

实施例2

本实施例提供一种多级压缩机，多级压缩机包括实施例1的多级压缩气体的散热结构，将实施例1中的多级压缩气体的散热结构应用在多级压缩机上，可以使多级压缩机通过控制不同级压缩气体的换热效果，使多级压缩机在压缩气体过程中更加趋于定温压缩，定温压缩所需的功要小于多变压缩的功，多级压缩机的可靠性更高。

综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种多级压缩气体的散热结构，其特征在于，所述散热结构用于对多级压缩机散热，所述散热结构包括冷却组件（1），所述冷却组件（1）内设置有至少两个相互独立的换热管组（2），任意两个换热管组（2）内的气体无法交汇，所述换热管组（2）与所述多级压缩机的压缩部出气口（3）的数量相同且一一对应连接，每一级压缩部的所述压缩部出气口（3）内的压缩气体经对应连接的所述换热管组（2）换热后流入下一级压缩部的进气口，直至最后一级所述压缩部的所述压缩部出气口（3）内的压缩气体经对应连接的所述换热管组（2）换热后并通过排气管口（4）排出；

所述冷却组件（1）上设置有供冷却水流通的冷却水入口（11）和冷却水出口（12），每一个所述换热管组（2）包含多个翅片换热管（21），所述冷却水填充相邻所述翅片换热管（21）的间隙；

所述冷却水入口（11）与所述换热管组（2）之间还设置有分流装置（5），所述冷却水依次流经冷却水入口（11）和分流装置（5）；所述分流装置（5）上分布有多个分流单元（51），所述分流单元（51）与所述换热管组（2）数量相同且上下对应设置，所述分流单元（51）与所述冷却水入口（11）连通；

所述冷却组件（1）包括控制单元（13），所述控制单元（13）与每一个所述分流单元（51）连接，通过所述控制单元（13）能够控制每个所述分流单元（51）在单位时间内分流的冷却水排量大小；

控制单元（13）用于通过改变分流单元（51）上的出水口的开启数量或出水口的大小来控制单个分流单元（51）在单位时间内分流的冷却水排量；其中，控制单元（13）用于分别控制每一个分流单元（51）上的驱动装置调整出水口开启的大小，以改变每一个与其连接的分流单元（51）在单位时间内分流的冷却水排量大小。

2.根据权利要求1所述的多级压缩气体的散热结构，其特征在于，多个所述翅片换热管（21）并联设置。

3.根据权利要求1或2所述的多级压缩气体的散热结构，其特征在于，在所述多级压缩机的各个所述压缩部与所述冷却组件（1）之间还分别设置有蜗壳散热组件（6）。

4.根据权利要求3所述的多级压缩气体的散热结构，其特征在于，所述蜗壳散热组件（6）包括内翅片管组（61）与外翅片组（62），所述外翅片组（62）设置在所述内翅片管组（61）的外围。

5.一种多级压缩机，其特征在于，所述多级压缩机包括权利要求1-4中任一项所述的多级压缩气体的散热结构。