[实用新型]一种超声速冷凝器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声速冷凝器。 

背景技术

利用高压气体的压力能够膨胀制冷，使其中的部分组分冷凝成液体，然后进行气液分离，以实现混合气体中部分组分的分离，该技术可广泛应用于各种气体的分离场合。 

现有的旋流分离器对气体中露点较低的成分冷凝成液滴的效率低，另外，气流旋转动能摩擦损失大。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种更好地保持气体在超声速时的旋转和气流流场、气体总能量的损失小、实现高效冷凝的超声速冷凝器。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种超声速冷凝器，包括同轴设置并依次连接的旋转腔、使气流加速的收缩腔、超声速冷凝腔、以及气液分流腔，还包括使引入的气体发生旋转的旋转机构、使气流恢复压力的扩压器、以及引入冷源的喷嘴；其中， 

所述旋转腔远离所述收缩腔的一端设有供高压气体引入的入口，所述气液分流腔远离所述超声速冷凝腔的一端设有供气体排出的出口； 

所述收缩腔的内腔横截面积沿气流方向逐渐缩小并在与所述超声速冷凝腔连接处形成喉道； 

所述旋转机构设置在所述旋转腔内； 

所述扩压器设置在所述气液分流腔内，其底面腔壁上设有供液体流出的分离口； 

所述喷嘴的喷出口位于所述收缩腔内并与所述收缩腔同轴设置。 

其中，所述喷嘴通过弯管穿过所述旋转腔的腔壁连通到所述旋转腔外。 

其中，所述喷嘴的喷出口横截面积为所述喉道横截面积的5％-50％。 

其中，所述扩压器与所述气液分流腔同轴设置，所述扩压器的内腔横截面积沿气流方向先逐渐缩小后逐渐扩大呈喇叭形；所述扩压器靠近所述超声速冷凝腔的一端延伸至所述气液分流腔与所述超声速冷凝腔的连接处、并与所述气 液分流腔间隙配合，其远离所述超声速冷凝腔的一端与所述气液分流腔固定连接。 

其中，所述旋转机构绕所述旋转腔的轴线转动设置于所述喷嘴上。 

其中，所述超声速冷凝腔的内腔横截面积沿气流方向逐渐扩大。 

其中，所述超声速冷凝腔还包括气液分离器，所述气液分离器上设有气液输入口、液体出口、以及气体出口；所述气液输入口与所述分离口连接，所述气体出口连接至所述喷嘴；所述气体出口高于所述液体出口。 

本实用新型提供的超声速冷凝器，冷源可以通过喷嘴进入到收缩腔内的旋转气流的中心，这样冷源在超声速冷凝腔和收缩腔的高压气体主气流会充分的混合，为进入超声速冷凝腔内的主气流提供更多的冷量，使更多的气体被液化，大幅提高了目标气体的液化率。同时冷源的喷入可以保持气流在超声速冷凝腔的旋转，改善气流在在超声速冷凝腔的流场，从而减少气体总能量的损失，实现高效冷凝。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本实用新型实施方式提供的超声速冷凝器的结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。 

请阅图1，本实用新型实施方式提供的一种超声速冷凝器，包括同轴设置并依次连接的旋转腔1、使气流加速的收缩腔2、超声速冷凝腔3、以及气液分流腔4，还包括使引入的气体发生旋转的旋转机构6、使气流恢复压力的扩压器7、以及将引入冷源的喷嘴5。 

旋转腔2远离收缩腔的一端设有供高压气体引入的入口10，气液分流腔4远离超声速冷凝腔的一端设有供气体排出的出口420。扩压器7设置在气液分流腔4内，其底面腔壁上设有供液体流出的分离口410；在本实施例中，具体地，气液分流腔4包括同轴固定连接的前腔41和后腔42，分离口410设置在前腔 41底面腔壁上，出口420设置在后腔42。在此处，作为另外的实施例，前腔41与后腔42可为整体的一体式结构。