Способ изменения физического состояния газа в компрессорно-расширительной машине с жидкостным поршнем Советский патент 1990 года по МПК F25B9/00 F04B35/02 

Изобретение относится к способу получения газов с различными параметрами температуры давления в компрес- сорно-расширительных маш1Нах с жид- костным поршнем с использованием отбираемого при этом тепла.

Цель изобретения - поэьш1ение эф- , фективности способа путем улучшения отбора тепла от газа и использования этого тепла.

На чертеже изображено устройство для реализации предложенного способа.

Устройство.содержит вертикально ус- тановленн.- ч U-образный корпус 1 , раз- деленньш кадкостным поршнем 2 на ком- . прессорную и расширительную камеры 3 и 4, уппотненныё крышками (не обозначены) с впускными н выпускными кла- :панами 5 и 6, при этом выпускной клапан 6 компрессорной камеры и впускной клапан 5 расширительной камеры сообщены между собой при помощи ресивера 7. В компрессорной камере 3 установлено устройство 8 дЛя впрыска охлаждающей жидкости, вход которого сообщен трубопроводом 9 посредством насоса 10 и теплообменника 11 с объемом жидкостного поршня 2 в корпусе 1.-При этом к ресиверу 7 подключен патрубок 12 предварительной накачки газа.

Предлагаемый способ осуществляют следующш образом.

Первоначально ресивер 7 через патрубок 12 от внешнего источника запол- няют газом до рабочего давления.

Далее жидкостный поршень 2 выводится в крайнее положение путем подачи газа в компрессор ную камеру 3 через выпускной клапан 6 при открытом вы- пускном клапане 6 расширительной камеры 4о При достижении поршнем 2 крайнего положения клапаны 6 камер 3 и 4 закрывают.

Для. запуска машины открывают впускной клапан 5 расширительной; камеры 4 и осуществляют впуск газа в нее из ресивера 7, после чего клапан 5 закрывают и в расширительной камере 4 дальше осуществляется расширение газа до давления выпуска. В компрессорной камере 3 в данном,такте осуществляется первоначально сжатие газа, а потом при достижении рабочего давления - вытеснение его через открывшийся выпускной клапан 6 в ресивер 7. Первоначально сжатие газа происходит адиабатически, в результате чего температура газа по- вьш1ается. При достижении в компрес- сорной камере 3 давления, соответствующего значению температуры мокрого термометра сжимаемого газа, равного расчетному значению температуры охлаждающей воды на выходе из жидкостного поршня 2, открьшается устройство 8 через которое осуществляется впрыск в компрессорную камеру 3 охлаждающей жидкости, подаваемой из объема жидкостного поршня 2 по трубопроводу 9 через теплообменник 11 насосом 1-0, Расход охлаждающей жидкости через устройство 8 определяется из расчета обеспечения дальнейшего изотермического сжатия газа и максимального нагрева впрыскиваемой жидкости. При дости- жении в компрессорной камере 3 рабочего давления устройство 8 выключаетс и одновременно открывается выпускной клапан 6, через которьш осуществляется :выпуск сжатого газа в ресивер 7.

При обратном ходе жидкостного порш ня 2 открьшается впускной клапан 5 компрессорной камеры 3 и выпускной клапан 6 расширительной камеры 4, в результате чего осуществляется впуск газа в компрессорную камеру 3 и выпуск отработанного 1:аза из .расширительной камеры 4. В момент достижения жидкостным поршнем 2 крайнего положения клапаны 6 и 7 закрываются.

,В дальнейшем рабочий цикл повторяется.

Так как при прямом контакте воды (жидкости) с охлаждаемым газом воду

можно нагреть только до темрературы мокрого термометра газа, а эта температура зависит от давления газа, то в зависимости от требуемой температуры нагрева охпазкдающей жидкости выбира- ется момент начала впрыска в компрессорную камеру 3 охлаждающей жидкости, т.е. момент достижения давления газа, при котором температура мокрого термометра соответствует требуемой тем- ; пературе нагрева охлаждающей жидкости необходимой на выходе из жидкостного поршня 2.

Охлаящающая жидкость (например, вода), которая является и поршневой, подается через трубопровод 9 в одну полость теплообменника 11 насосом 10. При достижении рабочего значения температуры жидкости на входе в теплообменник 11 к его второй полости подключается потребитель тепла (на .схеме не показан),например система отопления, т.е. включается циркуляция теплоносителя на отбор тепла.

Таким образом, предлагаемый способ работы обеспечивает эффективную трансформацию тепла от более низкого пбг тенциала газа к более высокому потенциалу жидкости при незначительных затратах энергии на создание небольшого избыточного давления газа, подаваемого в компрессорную камеру 3, так как для сжатия газа в компрессорной камер 3 используется впоследствии, его же .энергия расширения в расширительной камере 4. Вследствие обеспечения контактной передачи тепла от сжимаемого газа к охлаждающей жидкости при повышенных давлениях достигается нагрев охлаждающей жидкости до высокой тем- пературы, чем решается вопрос использования нагретой воды, т.е.. повьш1ает- ся степень трансформации тепла.

Формула изобретения

Способ изменения физического состояния газа в компрессорно-расширитель- ной машине с жидкостным поршнем, вклю гающий подачу газа в компрессорную камеру, сжатие и нагнетание газа в рессивер с одновременной подачей газа в расширительную камеру, расширение газа и вытеснение его из расширительной камеры,отбор топла от газа, отличающийся тем, что, с (целью повьш1ения эффективности способа путем улучшения отбора тепла от газа и использования этого тепла, от- бор теппа от газа ведут в процессе сжатия пута4 впрыска охлаждающей жид- ко сти в компрессорную камеру, а ох- лая цающую жидкость отбирают из объема жидкостного поршня и перед впрыском пропускают через теплообменник, при этом начало впрыска охлаждающей

жвдкости .осуществляют в момент достижения в рабочей камере давления, соответствующего значению температуры мокрого термометра сжимаемого газа, равного расчетному значению температуры охлаждающей, воды на выходе из жидкостного поршня.

Изобретение позволяет повысить эффективность способа путем улучшения отбора тепла от газа и использования этого тепла. Газ подают в компрессорную камеру (К), сжимают и нагнетают в ресивер с одновременной подачей газа в расширительную К. Газ расширяют и вытесняют из расширительной К. Отбор тепла ведут в процессе сжатия путем впрыска охлаждающей жидкости в компрессорную К. Охлаждающую жидкость отбирают из объема жидкостного поршня и перед впрыском пропускают через теплообменник. Начало впрыска осуществляют в момент достижения в компрессорной К давления, соответствующего значению т-ры мокрого термометра, равному расчетному значению т-ры охлаждающей воды на выходе из поршня. Расход жидкости определяют из расчета обеспечения дальнейшего изотермического сжатия газа и макс.нагрева жидкости. 1 ил.

п

/