一種具有製冰功能的熱源塔裝置及方法與流程

2024-03-28 10:06:05 1

本發明涉及熱交換裝置技術領域，具體涉及一種具有製冰功能的熱源塔裝置及方法。

背景技術：

國家中長期科技發展規劃綱要中明確指出，應將「建築節能和綠色建築」作為優先主題，重點研究開發建築節能技術與設備。我國長江中下遊區域(夏熱冬冷地區)夏季炎熱，冬季溼冷，全年潮溼，建築空調能耗大，熱源塔熱泵系統就是在夏熱冬冷地區特有的氣候特徵及現有的國家節能政策下迅速發展出來的。其在夏季按照常規的水冷冷水機組製冷模式運行，而在冬季冷卻塔轉化為吸熱設備—熱源塔運行，塔中循環防凍液從空氣中吸收熱量，熱泵機組冷凝器為用戶提供熱量，是一種極其適合夏熱冬冷地區的節能性熱泵系統。

熱源塔在冬季作為吸熱設備，從空氣中吸收熱量，如何提高熱源塔換熱性能，成為相關研究人員的重點。東南大學提出採用預凝式熱源塔，提出在溶液進入熱源塔之前採用翅片管換熱器先進行預熱、提高換熱量，減少水分進入熱源塔的量。另外不少專家對熱源塔和冷卻塔換熱特性進行對比分析，提出擴大熱源塔換熱面積、同時採用變流量噴頭實現儘可能在大負荷變化工況下換熱面積最大。

本專利則根據熱源塔換熱過程中進出口溶液溫度低於0℃的特性，提出了一種具有製冰功能的熱源塔裝置及方法。

技術實現要素：

本發明提出了一種具有製冰功能的熱源塔裝置及方法，利用水相變凝固為冰的特性，將水包裹在軟性可膨脹的塑料中，塑料球中的水與溶液換熱，實現溶液溫度的升高。

本發明提供的技術方案是：

一種具有製冰功能的熱源塔裝置，包括熱源塔系統和製冰系統，所述熱源塔系統包括風機、噴頭、填料層和儲液槽，所述製冰系統包括輸送電機、活動繩、固定杆、活動杆和儲冰槽；所述風機安裝於熱源塔塔頂，在熱源塔上部設有液體進口，所述液體進口通過管路連接風機下側的噴頭；所述熱源塔的中部區域為填料層，所述填料層下部與熱源塔塔底的儲液槽相連通，所述儲液槽底部設有液體出口；所述熱源塔側壁設有輸送口，在熱源塔裝置內設有左輸送電機和右輸送電機，所述左輸送電機和右輸送電機分別通過左活動繩和右活動繩連接固定杆的兩端，在所述固定杆上設有平行於固定杆並可沿固定杆滑動的活動杆，所述活動杆上沿杆體均勻的設有若干掛槽，所述活動杆及活動杆掛槽上懸掛的小球通過輸送口進出熱源塔裝置。

進一步的，所述固定杆和活動杆通過所述左輸送電機和右輸送電機上下移動，所述固定杆和活動杆上移至輸送口處時，所述固定杆和活動杆的右側高、左側低。

進一步的，在所述輸送口外側下方設有儲冰槽。

進一步的，所述活動杆上設有一端連接掛槽的掛鈎，所述掛鈎的另一端連接在設有掛孔或掛柄的小球上。

進一步的，所述小球為軟性塑料球。

採用上述熱源塔裝置製冰的方法，熱源塔換熱過程為：從液體進口進入熱源塔的低溫溶液通過噴頭噴入熱源塔填料層中，在填料層中空氣與溶液進行熱質交換，溶液溫度升高，熱質交換後溶液流入儲液槽，儲液槽內的小球在溶液中製冰，最後溶液通過液體出口流出熱源塔。

其中，製冰過程為：

(1)製冰過程：通過輸送電機下降固定杆和活動杆，將裝有水的小球浸入熱源塔儲液槽底部，小球內的水釋放熱量給儲液槽內的低溫溶液，小球內的水凝固成為固態冰；

(2)取冰過程：左輸送電機、右輸送電機分別拉動固定杆和活動杆兩端的活動繩，將活動杆上凝固的冰球拉至輸送口處，且使活動杆右側高、左側低；

(3)移冰過程：通過左、右兩側高度差，使活動杆沿固定杆滑動，活動杆攜帶冰球從輸送口處移出熱源塔；

(4)儲冰過程：取下掛在活動杆上的冰球，冰球落入下方的儲冰槽中；

重新在活動杆上掛上裝有水的小球，將小球通過活動杆運送至儲液槽中，重複進行上述製冰過程。

其中，所述低溫溶液為冰點低於零度的載體介質。所述儲液槽內的溶液溫度為-5℃以下。

本發明利用水在0℃會發生相變並凝固為冰的特性，將水包裹在軟性可膨脹的塑料中實現其與溶液隔離，並通過活動杆、固定杆將水球放置熱源塔溶液槽底。通過塑料球中的水與溶液換熱，實現溶液溫度的升高。一方面可以實現提高熱源塔出口溶液溫度提高換熱效果的目的，另一方面，軟性塑料中所產生的冰可以用於娛樂場所、廚房等短時間高密度熱流的場所。

本發明的有益效果是：

第一、具有製冰功能的熱源塔裝置，可以實現將軟性塑料球中水的熱量釋放的低溫溶液中，提高熱源塔出口溶液溫度，提高熱源塔換熱效率。

第二、具有製冰功能的熱源塔裝置，通過低溫溶液實現軟性塑料小球中的液態水冷凝為固態冰，使得熱源塔具有製冰的能力，固態冰可用於餐飲、娛樂等高熱流密度的場所。

第三、具有製冰功能的熱源塔裝置，採用左右輸送電機和活動繩自動實現冰球獲取和移出熱源塔，實現製冰過程較為方便。

附圖說明

圖1：本發明的熱源塔裝置的結構示意圖。

圖中：1-熱源塔系統，2-製冰系統，3-風機，4-噴頭，5-填料層，6-左輸送電機，7-右輸送電機，8-左活動繩，9-右活動繩，10-固定杆，11-活動杆，12-儲冰槽，13-儲液槽，14-液體進口，15-液體出口，16-輸送口，17-小球。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

一種具有製冰功能的熱源塔裝置，包括熱源塔系統1和製冰系統2，所述熱源塔系統1包括風機3、噴頭4、填料層5和儲液槽13；所述製冰系統2包括輸送電機、活動繩、固定杆10、活動杆11和儲冰槽12；所述風機3安裝於熱源塔塔頂，在熱源塔上部設有液體進口14，所述液體進口14通過管路連接風機3下側的噴頭4；所述熱源塔的中部區域為填料層5，所述填料層5下部與熱源塔塔底的儲液槽12相連通，所述儲液槽12底部設有液體出口15，從噴頭4噴灑入填料層內的溶液在重力作用下流入熱源塔塔底的儲液槽，最後從液體出口15流出熱源塔。

所述熱源塔側壁設有輸送口16，在熱源塔裝置內設有左輸送電機6和右輸送電機7，所述左輸送電機6和右輸送電機7分別通過左活動繩8和右活動繩9連接固定杆10的兩端，在所述固定杆10上設有平行於固定杆10並可沿固定杆滑動的活動杆11，所述活動杆11上沿杆體均勻的設有若干掛槽，所述活動杆及活動杆掛槽上懸掛的小球17通過輸送口16進出熱源塔裝置。

進一步的，所述固定杆10和活動杆11通過所述左輸送電機6和右輸送電機7上下移動，所述固定杆10和活動杆11上移至輸送口處時，所述固定杆和活動杆的右側高、左側低。

進一步的，在所述輸送口16外側下方設有儲冰槽12。

進一步的，所述活動杆11上設有一端連接掛槽的掛鈎，所述掛鈎的另一端連接在設有掛孔或掛柄的小球17上。

進一步的，所述小球17為軟性塑料球。

採用上述熱源塔裝置製冰的方法，熱源塔換熱過程為：從液體進口進入熱源塔的低溫溶液通過噴頭噴入熱源塔填料層中，填料層中空氣與溶液進行熱質交換，溶液溫度升高，流入儲液槽，儲液槽內的溶液最後通過液體出口流出熱源塔，製冰過程為：

(1)製冰過程：通過輸送電機下降固定杆和活動杆，將裝有水的小球浸入熱源塔儲液槽底部，小球內的水釋放熱量給儲液槽內的低溫溶液，小球內的水凝固成為固態冰；

(2)取冰過程：左輸送電機、右輸送電機分別拉動固定杆和活動杆兩端的活動繩，將活動杆上凝固的冰球拉至輸送口處，且活動杆右側高、左側低；

(3)移冰過程：通過左、右兩側高度差，活動杆沿固定杆滑動，活動杆攜帶冰球從輸送口處移出熱源塔；

(4)儲冰過程：取下掛在活動杆上的冰球，冰球落入下方的儲冰槽中；

重新在活動杆上掛上裝有水的小球，將小球通過活動杆運送至儲液槽中，重複進行上述製冰過程。

其中，所述低溫溶液為冰點低於零度的載體介質。所述儲液槽內的溶液溫度為-5℃以下。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，依據本發明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍之內。