快速预冷汽液分离套管制造技术

一种机械工程技术领域的快速预冷汽液分离套管，本实用新型专利技术包括：内管、外管、环形狭缝、喷射小孔、支管、支管阀门，内管和外管构成套管，内管和外管之间形成环形狭缝，在内管上设有喷射小孔，外管后部与支管连接，支管上设有支管阀门。本实用新型专利技术在大型低温管路中实现系统快速预冷；同时，将汽液两相流体在管路流动过程中将汽液分离，避免两相流动中的波动现象和阻塞，无需再安装单独汽液两相分离器；由内管喷射小孔排放出的汽气体会充满整个环形狭缝，包裹内管，形成具有良好绝热效果的汽膜，从而减少漏热。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种机械工程
的套管，具体地说，是一种快速预冷汽液分离套管。
技术介绍
在一些低温系统启动阶段，往往需要将系统管路由环境温度预冷到工作温度。在预冷过程中，管路中会有大量的低温液体汽化，由于这些汽体不能迅速排出，常常会使得预冷时间很长，甚至发生壅塞，使系统工作停止。另外，汽液两相流具有不稳定性，常会造成系统的强制机械振动，严重干扰控制系统。同时，由于大量汽体的迅速汽化，极易导致管路阻塞，使得系统失效。这时，就需要汽液分离装置，常规大容积中的汽液分离器可分为波形板分离器、旋风分离器和液膜式分离器。经对现有技术文献的检索发现，在林宗虎编著的《气液两相流和沸腾换热》(西安交通大学出版社，1987版，第119-128页)中，描述了一种液膜式分离器，该液膜式分离器利用惯性力和重力作用进行汽液分离，具体是汽液两相流进入一个较大的容器，在惯性力和重力的作用下液体下沉聚集到容器底部，由设置在底部的出液口排出，汽体上浮经上端出气口排出。其不足之处是上述分离器体积大，管路连接复杂，在小型系统中无法实现。在进一步的文献检索中，尚未发现与本专利技术主题“快速预冷汽液分离套管”相同或者类似的报道。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种快速预冷汽液分离套管，在低温管路中实现系统快速预冷；同时，将汽液两相流体在管路流动过程中将汽液分离，避免两相流动中的波动现象和阻塞，无需再安装单独汽液两相分离器；由内管喷射小孔排放出的汽气体会充满整个环形狭缝，包裹内管，形成具有良好绝热效果的汽膜，从而减少漏热。本技术是通过以下的技术方案来实现的，本技术包括内管、外管、环形狭缝、喷射小孔、支管、支管阀门，内管和外管构成套管，内管和外管之间形成环形狭缝，在内管上设有喷射小孔，外管后部与支管连接，支管上设有支管阀门。所述的套管的长度范围为0.3至6米。所述的环形狭缝两端封闭，其宽度范围为1至4毫米。所述的喷射小孔，是指沿内管周向设置的喷射小孔为1-6排，其直径相同，沿内管轴向设置的喷射小孔每排至少10个，其直径范围为0.3至0.8毫米。所述的喷射小孔与内管轴向(具体是汽液两相流体流动方向)成直角或锐角。当以快速预冷为主要目的时，在内管壁面上沿内管周向设置多排喷射小孔是有利的，这时可以使得汽化的汽体快速排出，加快预冷过程。另外，由于焦耳-汤姆逊原理，少量的液体经喷射小孔节流喷出，也可以起到喷射冷却的效果。同时，喷射小孔与流动方向不再垂直，而成锐角，使得内管中的汽液两相流体更容易从喷射小孔内快速喷出，对于快速预冷也是有利的。此时，汽液两相流动速度较快是有利的。当汽液分离为主要目的时，在内管壁面上沿内管周向只设置一排喷射小孔。套管应尽量水平放置，并确保所有喷射小孔开口竖直朝上。因为，当汽液两相流动速度较慢时，由于重力的作用，会出现汽液分层现象，密度较小的汽体积聚在内管上部，将喷射小孔放置为开口竖直朝上有利于汽体的排出。这时，喷射小孔在内管周向的最优设置为一排，且直径应该足够小，使得内管中汽液两相流体中的汽相可顺利喷出，而同时又可以防止液相自由流出。工作介质为液氮时，其最优直径范围为0.2-0.5毫米。此时，汽液两相流动速度较慢是有利的。沿着流动方向，喷射小孔的直径逐渐减小足有利的，这是因为在汽液分离时，在内管进口处汽体较多，需要较大直径的喷射小孔迅速将汽体排出，而到后部汽体量减少，较小直径的喷射小孔即可满足要求，太大直径的喷射小孔反而会使得大量液体喷出。在同时实现上述两种功能的同时，由于在环形狭缝中汽膜的存在，可以构成一层绝热层，从而减少漏热。在只需要快速冷却和汽膜绝热功能时，等内管内全部为液体时，将支管阀门关闭即可。而当需要连续汽液分离和汽膜绝热时，可保持支管阀门为常开状态。当只需要汽膜绝热时可以保持支管阀门为常闭状态。本技术的有益效果是通过一种简单的套管结构，可以实现三种功能快速预冷，汽液分离和汽膜绝热。当汽液两相流经内管时，汽相由内管壁面上的喷射小孔喷出，迅速通过支管和支管阀门排出，从而实现快速预冷整个管路，预冷结束后即可关闭支管阀门。此时，由于套管内部充满气体，可起到汽膜绝热效果。需要连续汽液分离时，可以保持支管阀门为常开状态，乏汽由支管连续排出。附图说明图1为本技术结构示意图具体实施方式如图1所示，本技术包括内管1、外管2、环形狭缝3、喷射小孔4、支管5、支管阀门6，内管1和外管2构成套管，内管1和外管2之间形成环形狭缝3，在内管1上设有喷射小孔4，外管2后部与支管5连接，支管5上设有支管阀门6。所述的套管的长度范围为0.3至6米。所述的环形狭缝3两端封闭，其宽度范围为1至4毫米。所述的喷射小孔4，是指沿内管1周向设置的喷射小孔4为1-6排，其直径相同，沿内管1轴向设置的喷射小孔4每排至少10个，其直径范围为0.3至0.8毫米。所述的喷射小孔4与内管1轴向成直角或锐角。权利要求1.一种快速预冷汽液分离套管，其特征在于，包括内管(1)、外管(2)、环形狭缝(3)、喷射小孔(4)、支管(5)、支管阀门(6)，内管(1)和外管(2)构成套管，内管(1)和外管(2)之间形成环形狭缝(3)，在内管(1)上设有喷射小孔(4)，外管(2)后部与支管(5)连接，支管(5)上设有支管阀门(6)。2.根据权利要求1所述的快速预冷汽液分离套管，其特征是，所述的套管的长度范围为0.3至6米。3.根据权利要求1所述的快速预冷汽液分离套管，其特征是，所述的环形狭缝(3)两端封闭，其宽度范围为1至4毫米。4.根据权利要求1所述的快速预冷汽液分离套管，其特征是，所述的喷射小孔(4)，是指沿内管(1)周向设置的喷射小孔(4)为1-6排，其直径相同，沿内管(1)轴向设置的喷射小孔(4)每排至少10个，其直径范围为0.3至0.8毫米。5.根据权利要求1或者4所述的快速预冷汽液分离套管，其特征是，所述的喷射小孔(4)与内管(1)的轴向成直角或锐角。专利摘要一种机械工程
的快速预冷汽液分离套管，本技术包括内管、外管、环形狭缝、喷射小孔、支管、支管阀门，内管和外管构成套管，内管和外管之间形成环形狭缝，在内管上设有喷射小孔，外管后部与支管连接，支管上设有支管阀门。本技术在大型低温管路中实现系统快速预冷；同时，将汽液两相流体在管路流动过程中将汽液分离，避免两相流动中的波动现象和阻塞，无需再安装单独汽液两相分离器；由内管喷射小孔排放出的汽气体会充满整个环形狭缝，包裹内管，形成具有良好绝热效果的汽膜，从而减少漏热。文档编号B01D19/00GK2762862SQ20052003927公开日2006年3月8日 申请日期2005年1月27日 优先权日2005年1月27日专利技术者齐守良, 张鹏, 王如竹 申请人:上海交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速预冷汽液分离套管，其特征在于，包括：内管（１）、外管（２）、环形狭缝（３）、喷射小孔（４）、支管（５）、支管阀门（６），内管（１）和外管（２）构成套管，内管（１）和外管（２）之间形成环形狭缝（３），在内管（１）上设有喷射小孔（４），外管（２）后部与支管（５）连接，支管（５）上设有支管阀门（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：齐守良，张鹏，王如竹，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]