CN1370958A - 混合式液态co2冷风发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合式液态CO2冷风发生装置,装置上配有旋风除湿器,它由除湿外壳和与之同心且置于外壳内的混合气干燥风排气筒组成,二者之间形成环流通道,室温混合气体从环形通道的除湿器进气喷嘴加速后切向流入,并且,在通道的对面,成180°位置上装有液态CO2的雾化喷嘴。在冷风罐进气喷嘴的末端CO2引射口,经节流减压后的液态CO2可被高速混合气流雾化。

Description

混合式液态CO2冷风发生装置
技术领域：
本发明专利的名称是：混合式液态CO2冷风发生装置，属制冷与低温技术领域。
背景技术：
在金属切削加工技术中，目前使用低温冷风代替切削剂加工的技术活跃起来，这种技术采用-30℃左右的低温冷风去冷却切削点，起到了很好的效果。在此技术中，一种方法是使用低沸点工质作冷源来降低空气温度的，目前，主要是使用液氮。因为液氮在常压下温度为-196℃，空气与液氮是在间壁式热交换中进行换热的，结构十分复杂，而且液氮的成本也较高，要制取-30℃的空气，用-196℃的液氮在经济上是不合适的。
发明内容：
本发明为了弥补上述金属切削加工用冷风发生装置技术上的不足而提供一种混合式液态CO2冷风发生装置，通常由液态CO2贮藏罐、旋风除湿器、冷风罐、除湿器进气喷嘴、冷风罐进气喷嘴、流量调节阀、节流阀和相应的液态CO2联接管、气体联接管及容器外侧的保温层组成，其特征在于：压缩空气降温冷却靠液体CO2经节流后呈雾状喷入气流中形成混合气体，雾状液体CO2在混合气体中不断气化吸收热量。使用的旋风除湿器由除湿器外壳和与之同心且置于外壳内的混合气干燥风排气筒组成，二者之间形成环形流道，室温混合气体从环形通道的除湿器进气喷嘴加速后切向流入，在通道的对面成180°位置上装有液态CO2的雾化喷嘴，CO2液雾的喷出方向与混合气流旋向相同，其温度控制在0-2℃，分离出的水滴聚集在除湿器下部。冷风罐进气喷嘴的特点是：渐缩喷嘴的末端有一液态CO2引射口，经节流减压的液态CO2进入引射口后立即被高速混合气流雾化并可从该喷嘴的末端出口排走。
在液态CO2贮藏罐1中贮藏的CO2吸收了穿过保温层2的热量后部分气化，CO2气体从贮藏罐1的顶端CO2平衡管17和压缩空气站供应的压缩空气在室温混和气体管11中混合后，流经除湿器进口喷嘴13加速，并切向高速流入旋风除湿器14中，在旋风除湿器14上，还有一支管道经节流膨胀阀5和流量调节阀4与液态CO2供液管接通，低温高压的液态CO2经这一支管道以雾状方式高速喷入旋风除湿器14的壳体间隙，CO2迅速气化使混合气流温度降到2℃±0.5℃，混合气流中的水蒸气便凝结成液滴，随气流绕旋风除湿器14中的干燥风排气管10高速旋转，气流中的水滴被分离出来并顺旋风除湿器14内侧流下，聚集在下部的水井19中。干燥风从旋风除湿器14中的干燥风排气筒10内排出，被低温混合气管9引到冷风罐进气喷嘴12，在冷风罐进气喷嘴12的下部有一液态CO2雾化管16，液态CO2从液态CO2供液管3经液量调节阀4、节流阀5后，高速地呈雾状，与冷风罐进气喷嘴12中的干燥空气混合后并使温度从2℃降到-30℃，进入冷风罐7中蓄存，外部有保温层2防止冷量散失，在冷风罐7的上方设有冷风供气管8和排水管6。
附图说明：
图1是混合式液态CO2系统结构图。
图2是旋风除湿器剖视图。
图3是液态CO2引射器结构图。
其中：1—液态CO2贮藏罐；2—保温层；3—液态CO2供液管；4—流量调节阀；5—节流膨胀阀；6—排水管；7—冷风罐；8—冷风供气管；9—低温混合气管；10—旋风除湿器干燥风排气筒；11—室温混合气体管；12—冷风罐进气喷嘴；13—除湿器进气喷嘴；14—旋风除湿器；15—渐缩喷嘴接口；16—液态CO2雾化管；17-CO2平衡管；18—CO2贮藏安全阀；19—排水井。
具体实施方式：
图1也表示一个每分钟供2M3温度为-30℃的混合式液态CO2冷风发生装置结构图。图中所示，在φ400高800mm的钢质液态CO2贮藏罐1的外部，包裹着50mm厚的聚胺脂泡沫保温层2，可贮藏液态CO2 150kg，安全阀18控制罐内CO2状态为：温度-20℃，压力为2.0MPa，上部还有一根CO2平衡管17，将罐内因热量传入而气化的CO2排放到压力为0.5MPa，温度为30℃的压缩空气管内，二股气体混合后温度会有所下降，混合气体被管道11经除湿器进气喷嘴13高速切向喷入旋风除湿器14外筒与干燥风排气筒10之间的狭缝内，在狭缝的另一侧，液体CO2经管路3、调节阀4、节流阀5后呈雾状高速喷入，低温CO2雾和室温混合气流进一步混合，使气流温度降到2℃左右，过饱和的蒸气便凝成水滴，被分离出来，沿旋风除湿器14内壁汇聚在其下部的排水井19中，2℃的混合气体从排气管排到低温混合气管9中，并经冷风罐进气喷嘴12加速。同时，从液态CO2管中引射一股CO2液体经调节阀后，以雾状在冷风罐进气喷嘴12和低温混合气体再次混合，气流温度进一步下降到-30℃，然后贮存在冷风罐7内。冷风罐直径为1000mm，高1500mm，可贮藏0.25MPa、-30℃的混合气体3.7m3。

Claims (3)

1、一种混合式液态CO2冷风发生装置，通常由液态CO2贮藏罐、旋风除湿器、冷风罐、除湿器进气喷嘴、冷风罐进气喷嘴、流量调节阀、节流阀和相应的液态CO2联接管、气体联接管及容器外侧的保温层组成，其特征在于：压缩空气降温冷却靠液体CO2经节流后呈雾状，喷入气流中形成混合气，雾状液体CO2在混合气体中不断气化吸收热量。
2、如权利要求1所述的混合式液态CO2冷风发生装置，其特征在于：旋风除湿器由除湿器外壳和与之同心且置于外壳内的混合气干燥风排气筒组成，二者之间形成环形流道，室温混合气体从环形通道的除湿器进气喷嘴加速后切向流入，并且，在通道的对面成180°位置上装有液态CO2的雾化喷嘴，CO2液雾的喷出方向与混合气流的旋向相同，分离出的水滴聚集在除湿器的下部。
3、如权利要求1所述的混合式液态CO2冷风发生装置，其特征在于：冷风罐进气喷嘴的末端前的液态CO2引射口，经节流减压的液态CO2进入引射口后立即被高速混合气流雾化，并可从该喷嘴末端出口排入冷风罐。
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