Способ изменения физического состояния газа в компрессорно- расширительной машине с жидкостным поршнем

 

Изобретение позволяет повысить экономичность способа. Газ впускают в расширительную камеру при движении в ней жидкостного поршня к нижней мертвой точке (НМТ). Расширяют газ с одновременной конденсацией влаги. Вытесняют газ при обратном движении поршня с одновременным нагревом и впуском в компрессионную камеру. Газ перед впуском охлаждают газом, вытесняемым из расширительной камеры. Расширение газа ведут до определенно рассчитываемого давления. При этом газ подают осушенным без существенного изменения энергетических характеристик. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорно-расширительных машинах, предназначенных для изменения различных параметров газа, например влажности. Цель изобретения повышение экономичности способа. На фиг. 1 показана компрессорно-расширительная машина для реализации описываемого способа, общий вид; на фиг. 2 теоретический цикл данного способа в Т-S координатах; на фиг. 3 то же, в Р-V координатах. Компрессорно-расширительная машина содержит корпус 1 в виде U-образной трубки, заполненной жидкостным поршнем 2 с образованием компрессионной и расширительной камер 3, 4, которые уплотнены крышками 5, 6 с впускным и выпускным управляемыми клапанами 7, 8 и 9, 10 соответственно. При этом впускной клапан 8 расширительной камеры 4 подключен к магистрали, проходящей через горячую полость теплообменника 11, а выпускной клапан 10 связан с впускным клапаном 7 компрессионной камеры 3 посредством холодной полости теплообменника 11. Для эффективной работы компрессоpно-расширительной машины компрессионная камера 3 выполнена выше расширительной камеры 4 на расчетную величину. К горячей полости теплообменника 11 подключен в нижней части конденсатоотводчик 12. На фиг. 2 линией 13-14 изображен изобарный процесс охлаждения газа в теплообменнике 11, линией 14-15 процесс адиабатического расширения в расширительной камере 4, линией 15-16 процесс изохорного нагрева газа в теплообменнике 11 при перепуске его в компрессионную камеру 3. На фиг. 3 линия 17-18 соответствует процессу впуска в расширительную камеру 4 охлажденного и частично осушенного газа, линия 18-19 процессу адиабатического расширения газа в камере 4, линия 19-20 процессу изохорного нагрева газа в теплообменнике 11 при нагнетании газа из расширительной камеры 4 в компрессионную камеру 3, линия 20-21 процессу нагнетания газа из компрессионной камеры 3 потребителю без предварительного его сжатия. Способ осуществляется следующим образом. Газ впускают при постоянном давлении в расширительную камеру 4 через теплообменник 11, в котором происходит охлаждение газа до температуры конденсации с одновременным отводом конденсата через конденсатоотводчик 12, затем закрывают впускной клапан 8 и производят расширение газа до прихода поршня 2 в НМТ, при этом происходит дальнейшее охлаждение газа. При обратном движении поршня 2 открывают клапаны 10 и 7 и производят нагнетание газа из камеры 4 в камеру 3 с одновременным его нагревом в теплообменнике 11. Вследствие того, что объем газа при этом остается постоянным, давление его повышается. После прихода жидкостного поршня 2 в камере 3 в НМТ производят нагнетание газа потребителю без изменения его параметров. При соблюдении равенства P₃≥ P где Р₃ давление конца расширения газа в камере 4 (точка 15 на фиг. 2 и точка 19 на фиг. 3); Р₂ давление газа в начале расширения в камере 3 (точка 14 на фиг. 2 и точка 18 на фиг. 3); Т₁ температура газа в начале охлаждения в теплообменнике 11 (точка 13 на фиг. 2); Т₂ температура газа в конце охлаждения в теплообменнике 11 (точка 14 на фиг. 2); К показатель изобары охлаждения газа в теплообменнике 11 (линия 13-14 на фиг. 2), такие параметры, как температура и давление газа на выходе из машины, максимально приближаются к входным параметрам, что позволяет подавать газ осушенный без существенного изменения энергетических характеристик.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГАЗА В КОМПРЕССОРНО-РАСШИРИТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ С ЖИДКОСТНЫМ ПОРШНЕМ, включающий впуск газа в расширительную камеру при движении в ней жидкостоного поршня к НМТ, расширение газа с одновременной конденсацией влаги, вытеснение газа при обратном движении поршня с одновременным нагревом и впуском в компрессионную камеру и нагнетание газа, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности способа, газ перед впуском в расширительную камеру охлаждают газом, вытесняемым из расширительной камеры, а расширение газа ведут до давления P₃ ≥ P₂ (T₂ /T₁)к, где P₂ давление газа в начале расширения; T₁ температура газа в начале охлаждения;
T₂ температура газа в конце охлаждения;
k показатель изобары охлаждения газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3