一种可通过性的跨临界CO2两相流喷射器

技术领域

本发明属于喷射器技术领域，具体为一种可通过性的跨临界CO

背景技术

清华大学祝银海

刘恒

在跨临界CO

现有技术的缺陷和不足：

在目前的跨临界CO

参考文献：

[1]Yinhai Zhu,Peixue Jiang. Theoretical model of transcriticalCO

[2]Yinhai Zhu,Conghui Li, Fuzhen Zhang. Comprehensive experimentalstudy on a transcritical CO

[3]Yinhai Zhu,Zhecheng Wang, Yiping Yang. Flow visualization ofsupersonic two-phase transcritical flow of CO

[4]Yinhai Zhu,Peixue Jiang. Experimental and analytical studies onthe shock wave length in convergent and convergent–divergent nozzle ejectors.Energy Conversion andManagement. (2014) (04)907–914；

[5]Yinhai Zhu,Peixue Jiang. Experimental and numerical investigationof the effect of shock wave characteristics on the ejector performance.international journal ofrefrigeration. (2014)(07) 31-42；

[6]刘恒. 基于沸腾空化的跨临界CO

[7]刘圣春, 马一太, 刘秋菊.含润滑油CO

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种可通过性的跨临界CO

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种可通过性的跨临界CO

进一步的，主动进口的最底部连接有收集装置，收集装置与主动进口的连接处设置有选择性透过膜。

更进一步，所述的选择性透过膜为氧化锆陶瓷改性膜。

进一步的，微纳复合结构分布在主动进口至喷嘴前6mm的内表面。

进一步的，所述喷嘴连接有调节喷针；所述调节喷针的外表面为所述的微纳复合结构。

更进一步的，梳齿状凹槽区采用有机硅、硅基纳米层、有机硅纳米涂层、有机硅树脂中的一种材料制备。

更进一步，光滑区和梳齿状凹槽区的长度沿着主动进口的内壁长度和调节喷针的外壁长度设置，每一个光滑区宽度为500μm，每一个梳齿状凹槽区的宽度为1000μm，梳齿状凹槽区内每一个凹槽的深度由齿尖到齿根宽度逐渐增加0.2μm -2.2μm。

更进一步，在主动进口的内壁以及调节喷针的外壁利用飞秒激光直写加工技术，依据不同腔室直径进行表面等分形成光滑区和梳齿状凹槽区。

进一步的，主动进口包括相连接的竖向段和横向段，横向段的前端与喷嘴连接，主动进口的横向段的正下方区域为光滑区，横向段以轴向中心线为中心微纳复合结构采取左右对称布置。

进一步的，混合腔与出口扩散腔相连接，用于将混合流体进行增压排出

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

1、本发明利用梳齿状微槽，可以实现驱油的效果，迫使油滴向亲油区移动，使油滴尽可能聚集在同一位置，利于后续的排油。

2、本发明利用氧化锆陶瓷膜，该膜对润滑油具有可通性，对二氧化碳则拒绝通过，因此可以很好的排出润滑油。

3、本发明所述的喷射器采用可调节式，对喷嘴喉部的面积通过针阀来控制，便于控制喷射器的流量大小。

附图说明

图1为本发明所述的可通过性的跨临界CO

图2为主动进口内壁润滑区与梳齿状凹槽区相间排列的结构示意图。

图中，10-主动进口、20-引射进口、30-混合腔、40-出口扩散腔40、50-调节喷针、60-喷嘴、70-选择性透过膜、80-收集装置、90-微纳复合结构、901-光滑区、902-梳齿状凹槽区。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

参见图1和图2，本实施例提出一种可通过性的跨临界CO

本实施例中最大的改进之处在于，在主动进口10位于混合腔30外的一部分的最底部连接有收集装置80，收集装置80与主动进口10的连接处设置有选择性透过膜70。选择性透过膜70为氧化锆陶瓷改性膜，使工作流体中的润滑油通过选择性透过膜70排至收集装置80内，同时选择性透过膜70阻止CO

为了促进润滑油向选择性透过膜70的方向移动，本实施例还对主动进口10的内壁以及调节喷针50的外壁进行结构改进，因为主动进口10的内壁以及调节喷针50的外壁与工作流体的接触最大；即在主动进口10的内壁以及调节喷针50的外壁设置微纳复合结构90；为了不影响喷嘴60的喷射，主动进口10上的微纳复合结构90分布在主动进口10至喷嘴60前6mm的内表面。

微纳复合结构90为相间排列的光滑区901和梳齿状凹槽区902，工作流体进入主动进口10在微纳复合结构表面流动，梳齿状凹槽区902作用于工作流体中的润滑油，梳齿状微槽作用于润滑油的非平衡表面力，是润滑油滴稳态时形成椭球冠形状，使得润滑油油滴更容易快速经过光滑区901流向选择性透过膜70。

光滑区901和梳齿状凹槽区902的长度沿着主动进口10的内壁以及调节喷针50的外壁长度设置，每一个光滑区901宽度为500μm，每一个梳齿状凹槽区902的宽度为1000μm，梳齿状凹槽区902内每一个凹槽的深度由齿尖到齿根的宽度逐渐增加0.2μm -2.2μm，齿根宽度约为 40μm。该梳齿状凹槽由于截面尺寸的变化对来自润滑区的液体的铺展有明显的阻碍作用，形成了表观条状亲油表面。

梳齿状凹槽区902采用有机硅、硅基纳米层、有机硅纳米涂层、有机硅树脂中的一种材料制备。本实施例中，在主动进口10的内壁以及调节喷针50的外壁利用飞秒激光直写加工技术，依据不同腔室直径进行表面等分形成光滑区901和梳齿状凹槽区902。

在加工的过程中，在主动进口10的横向管道至喷嘴60前6mm这一部分加工时，主动进口10的横向管道的正下方区域应为光滑区901，以主动进口10的横向管道轴向中心线为中心采取左右对称加工。对主动进口10的入口竖直投影下至主动进口10横向管道的位置，进行钻孔直至到喷射器外部，喷射器外部设置收集装置80与孔连接，同时对孔表面进行氧化锆陶瓷改性膜覆盖。

氧化锆陶瓷改性膜由以下方法制成：

1、将三甲基氯硅烷溶于氯仿溶剂中的形成有机前驱体溶液。

2、将陶瓷氧化锆膜浸泡在浓度3mol/L氢氧化钠溶液中15min进行预处理，用去离子水润洗3遍，后在150℃温度下强制干燥2h，降至常温备用。

3、将预处理的陶瓷氧化锆膜完全浸置于第一步配置的有机前驱体溶液里进行改性，改性时间为24h，需完全浸没陶瓷氧化锆膜。

4、将改性后的陶瓷氧化锆膜用去离子水进行冲洗3～5次，直到表面有机溶剂完全被清洗干净。

5、将改性后的陶瓷氧化锆膜进行100℃热处理，干燥时间72h，自然冷却至室温。

本实施例所述的喷射器的工作过程为：

步骤1：超临界CO

步骤2：高压一次流通过主动进口10，在光滑区901和梳齿状凹槽区902两种区域的表面流动，梳齿状凹槽区902作用于润滑油的非平衡表面力，促进润滑油进入光滑区901，稳态时形成椭球冠形状，流向选择性透过膜70位置，通过氧化锆陶瓷膜与外界的收集装置相连，从而排出润滑油。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。