一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法技术

本发明专利技术提供了一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法，涉及气体压缩设备技术领域，其包括左气缸、右气缸、油缸和导热棒，油缸两端分别连接左气缸和右气缸，油缸和气缸之间设置有油气缸隔板，活塞杆两端设置有气缸活塞，活塞杆中部设置油缸活塞；两个导热棒分别和活塞杆及气缸活塞配合，导热棒端部分别穿过左气缸和右气缸端部的气缸端盖；导热棒包括管壳、吸液芯和端盖，管壳内部为中空结构，并设置蒸发段和冷凝段。当气缸内的气体温度升高时，通过导热棒内的工作介质将热量传导至压缩缸外。利用该系统及方法可以大幅降低被压缩介质的出口温度，进一步提升压缩缸的压缩比，还简化了气体压缩系统，保证了压缩安全。保证了压缩安全。保证了压缩安全。

【技术实现步骤摘要】
一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法


[0001]本专利技术涉及气体压缩设备
，尤其是一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法。

技术介绍

[0002]为了构建清洁低碳安全高效的能源体系、提升绿色低碳技术能力和生态碳汇能力的发力期，氢作为一种来源广泛、清洁无碳、灵活高效、应用场景丰富的二次能源，是推动传统化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介，也是实现交通运输、工业和建筑等领域大规模深度脱碳的更好选择。氢气作为能源使用，80％应用于交通领域，这就需要大量的加氢站为其广泛应用提供保障，而压缩机作为加氢站的核心设备也被逐渐重视。通常加氢站大多为70MPa/35MPa双模工作，70MPa加注时，压缩机排气压力将达到90MPa左右。要达到45MPa甚至90MPa的出口压力，一般采用的压缩机有隔膜式压缩机和液驱式压缩机两种，因为只用通过液压油的传动才能将动力机构的直接载荷降下来。而隔膜式压缩机因为无法做到带载启动，不适合加氢站频繁启停的工况，因此现有各技术中压缩机绝大部分都是使用液压驱动式压缩机。
[0003]现有技术中，将PSA产出的2MPa左右的氢气增压至20或者30MPa的长管拖车之中，对于液驱氢气压缩机，受限于出气温度的要求，一般需要设置3级压缩，每级出气后进行冷却，以实现整体10倍到30倍的压缩比。液驱压缩缸属于往复式压缩缸，在用于氢气压缩时其工作温度不应超过135℃，这就限制了压缩缸的单级压比，一般不大于3，想要实现10倍以上压比，就需要使用3级甚至更多的压缩级，而多级压缩的系统非常复杂。

技术实现思路

[0004]为了提高气体压缩过程中导热率，使得气体压缩过程的多变指数下降，在同样出口温度的情况下，可以实现更大的压缩比，保证高效的换热，本专利技术提供的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法，具体
技术实现思路
如下。
[0005]一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，包括气缸、油缸和导热棒，气缸包括左气缸和右气缸，油缸两端分别连接左气缸和右气缸，所述油缸和气缸之间设置有油气缸隔板；所述活塞杆两端设置有气缸活塞，活塞杆中部设置油缸活塞；两个所述导热棒分别和活塞杆及气缸活塞配合，两个导热棒分别穿过左气缸和右气缸端部的气缸端盖；所述导热棒包括管壳、吸液芯，管壳内部为中空结构，并设置蒸发段和冷凝段。
[0006]优选的是，导热棒内的吸液芯沿管壳内壁布置，管壳内充入工作介质。
[0007]优选的是，工作介质为水、甲醇、乙醇和氨水；所述管壳内抽真空至10kPa以下的负压后充入工作介质。
[0008]优选的是，导热棒插入气缸内的部分为蒸发段，导热管在压缩缸外的部分为冷凝段。
[0009]优选的是，蒸发段和冷凝段之间设置有绝热段。
[0010]优选的是，导热棒的冷凝段与蒸发段之间设置有弯折部。
[0011]优选的是，气缸和油缸的外侧套设有水套；左气缸和右气缸的缸径相同或不同。
[0012]一种腔内冷却的液驱气体压缩方法，利用上述的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，热量转移的过程包括：热量从气缸内传递至导热棒，工作介质在蒸发段内蒸发，蒸发段产生的蒸汽流入冷凝段，蒸汽在冷凝段凝结，热量通过吸液芯和管壳外壁传递给冷源；工作介质的液体回流至蒸发段。
[0013]进一步优选的是，蒸汽在压差作用下沿吸液芯流向冷凝段，冷凝段液体在毛吸力的作用下沿多孔材料流回蒸发段。
[0014]进一步优选的是，气缸内进行气体压缩，气体压缩前后的温度满足：
[0015][0016]其中T1为压缩前的气体温度，T2为压缩后的气体温度，K为压缩比，n为多变指数；多变指数和气缸的热交换相关，散热越充分，多变指数越小。
[0017]本专利技术提供的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法有益效果是，该压缩缸结构通过降低气体压缩过程中的多变指数，从而在同等温度下实现更大的压缩比，该结构使用的导热棒可以实现更大的换热效率，在同等换热面积下，实现高效换热，另外该冷却方法还具有高效、安全、稳定性好等优点。
附图说明
[0018]图1是一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构外形图；
[0019]图2是图1腔内冷却的液驱气体压缩缸的A
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A截面示意图；
[0020]图3是导热棒结构示意图；
[0021]图4是折叠式导热棒的结构示意图；
[0022]图中：1
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气缸端盖，2
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气缸活塞，3
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导热棒，4
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气缸，5
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气缸水套，6
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油气缸隔板，7
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油缸，8
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油缸水套，9
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油气缸隔板，10
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油缸活塞，11
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活塞杆，12
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导热棒，13
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管壳，14
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吸液芯，15
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进水口，16
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出水口，17
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气缸端塞。
具体实施方式
[0023]结合图1至图4所示，对本专利技术提供的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸及方法的具体实施方式进行说明。
[0024]一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，包括气缸4、油缸7和导热棒3，油缸通过活塞往复运动带动气缸内的活塞运动，从而实现对气缸内气体的压缩，导热棒将气体压缩产生的热量导出，从而可以保证气缸运行的温度，实现更大的压缩比。
[0025]其中气缸4包括左气缸和右气缸，油缸7两端分别连接左气缸和右气缸，气缸4的两端分别设置气缸端盖1，油缸和气缸之间设置有油气缸隔板9；气缸端盖1上设置有气缸端塞17。活塞杆11两端设置有气缸活塞2，活塞杆11中部设置油缸活塞10，活塞杆11为一体式结构两个气缸活塞2和一个油缸活塞10在活塞杆上的位置固定，本实施例中两个气缸4的缸径相同，根据需要也可以设置两个不同缸径的气缸。两个导热棒3分别和活塞杆11及气缸活塞2配合，活塞杆11两端的轴部设置有对应的导热棒3配合槽孔，另外两个导热棒3分别穿过左气缸和右气缸端部的气缸端盖，导热棒3将热量传递至气缸外部。导热棒3包括管壳13、吸液
芯14和端盖，管壳13内部为中空结构，并设置蒸发段和冷凝段，导热棒3插入气缸内的部分为蒸发段，气体压缩时导热棒3内的工作介质蒸发吸热，导热管在压缩缸外的部分为冷凝段，冷凝段工作介质冷凝放热，工作介质回流至蒸发段。
[0026]导热棒3内的吸液芯沿管壳内壁布置，管壳13内充入工作介质。工作介质可以为水、甲醇、乙醇和氨水，管壳13内抽真空至10kPa以下的负压后充入工作介质。蒸发段和冷凝段之间还可以设置有绝热段，从而避免冷凝段温度过高影响蒸发段吸热，绝热段可以使用绝热材料制作。
[0027]另外，导热棒3的冷凝段与蒸发段之间设置有弯折部，导热棒3在气体压缩缸外部的部分可以折叠后向上放置，从而以增大液化后的工作介质的回流速率。
[0028]本实施例中导热棒由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，其特征在于，包括气缸、油缸和导热棒，气缸包括左气缸和右气缸，油缸两端分别连接左气缸和右气缸，所述油缸和气缸之间设置有油气缸隔板；所述活塞杆两端设置有气缸活塞，活塞杆中部设置油缸活塞；两个所述导热棒分别和活塞杆及气缸活塞配合，两个导热棒分别穿过左气缸和右气缸端部的气缸端盖；所述导热棒包括管壳和吸液芯，管壳内部为中空结构，并设置蒸发段和冷凝段。2.根据权利要求1所述的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，其特征在于，所述导热棒内的吸液芯沿管壳内壁布置，管壳内充入工作介质。3.根据权利要求2所述的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，其特征在于，所述工作介质为水、甲醇、乙醇和氨水；所述管壳内抽真空至10kPa以下的负压后充入工作介质。4.根据权利要求1所述的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，其特征在于，所述导热棒插入气缸内的部分为蒸发段，导热棒在压缩缸外的部分为冷凝段。5.根据权利要求4所述的一种腔内冷却的液驱气体压缩缸结构，其特征在于，所述蒸发段和冷凝段之间设置有绝热段。6.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁峰，任吉超，龙杰飞，常培廷，张成，窦凤杰，竺家培，尹智，孙建志，蔡英晓，董俊涛，
申请(专利权)人：青岛康普锐斯能源科技有限公司中国石化青岛炼油化工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：