[发明专利]一种多变压缩机组

说明书

技术领域

本发明涉及动力机械领域，尤其是涉及制冷技术和热机技术。

背景技术

在工程热力学中，多变压缩过程是热力过程的一个重要组成部分，多变压缩过程有一个特征值是多变指数。多变指数在冷机循环和热机循环中应当有着重要意义。在静态热力学中，多变指数是由热力过程起点和终点的热力状态确定的，这正是本发明的一个技术依据。多变压缩机组是为控制多变指数而设计的一种设备。

发明内容

一种多变压缩机组，它由内冷却型压缩机和逆流换热器组成。内冷却型压缩机进出口分别和逆流换热器进出口连接而成为一个整体，这个整体就是一种多变压缩机组。内冷却型压缩机的特征是气体仅仅在被压缩过程中得到冷却。

逆流换热器的传热温差和内冷却型压缩机的冷却介质温度是压缩过程多变指数的主要影响因素。当逆流换热器的传热温差逼近零时，压缩过程逼近等温，多变压缩机组就可看成是等温压缩机组。

附图说明

图1：内冷却型压缩机。

图2：逆流换热器。

图3：一种多变压缩机组。

具体实施方案

内冷却型压缩机(图1)设计压比为2.7～3.5，设计进气压力8～15bar，设计工质可以是空气、氦气、氧气、二氧化碳、氮气、氪、氩等近似理想气体。内冷却型压缩机冷却介质可以是水或其它特定介质。

逆流换热器(图2)为耐高压气体换热器，设计高压侧可为70～100bar，设计低压侧可为20～40bar。

内冷却型压缩机进出口分别和逆流换热器进出口连接而成为一个整体，这个整体就是一种多变压缩机组(图3)。工作流程是：气体进入逆流换热器换热后再进入内冷却型压缩机，被压缩后排回逆流换热器，与低压端气体换热后再离开逆流换热器。多变压缩机组分二种类型：热机类多变压缩机组和制冷机类(或热泵类)多变压缩机组，不宜混用。制冷机类(或热泵类)多变压缩机组的驱动电机应有调速功能。

冷却介质对内冷却型压缩机机壳冷却，机壳可设计成空心内腔式，冷却介质在机壳空心内腔内流动，与压缩气体热交换。由于气体正常压缩过程是升温的，机壳空心内腔冷却介质流道走向可以与压缩气体走向相同，形成顺流换热效果。机壳尺寸要足够大，以便压缩气流与机壳接触面积足够大，保证冷却介质顺畅吸收压缩气体热量，同时大尺寸可减低传热温差。压缩转动叶轮可设计成小叶多级式，保证流道顺长、传热条件良好，使气体被压缩时不断放热。如果压缩机是螺杆结构，螺杆可长一些。如果压缩机是活塞式，则冷却介质对气缸冷却，缸径应当小一些，或采用多缸式活塞压缩机，可参考内燃机结构设计。

冷却介质不得在非压缩过程段冷却。当气体压力和密度较高时，压缩气体冷却的传热性能较易设计，气体压缩升温过程较平稳。当逆流换热器进出口温差较小时，气体压缩过程可逼近等温。