基於渦流管的連續冰粒射流清洗裝置的製作方法

2023-09-15 15:29:40 3

本發明涉及一種冰粒射流清洗裝置，尤其是基於渦流管的連續冰粒射流清洗裝置。

背景技術：

冰粒射流是將製備好的冰粒加入到流體射流中形成的，冰粒在很低的溫度下也具有一定的硬度和粒度，冰粒射流的強度在相同條件下是純水射流的7倍，更是遠遠超過空氣射流的強度，用於清洗效果更好。從工程應用方面來看，在表面清洗、零件表面去毛刺、除鏽、食品加工等行業獲得成功應用。

尋找能夠連續、即時製備一定溫度、粒徑的冰粒方法，減少冰粒儲存環節以及促進冰粒流態化是加速冰射流技術工業化應用的關鍵。其中連續製備冰粒是指能夠連續不斷地直接製備出冰粒，即在完成水的液態到固態的相變過程中，使水滴成為固狀的冰粒。

渦流管是一種結構簡單的能量分離裝置，高壓流體進入渦流管後，在渦流室內高速旋轉，在渦流管冷端成為低溫流體，在渦流管熱端成為高溫流體，渦流管應用於製冷場合，具有無運動部件、不用電、不用任何化學物質、沒電火花產生、低成本、免維護、體積小、重量輕、產冷氣迅速，並可通過閥門快速調節等優點。

散熱器往往利用空氣帶走熱量，需要裸露在空氣中工作，在民用、工業等領域應用較廣，像電廠空冷島、車輛冷卻系統等，該類空冷翅片管長期暴露於空氣中，沙塵、植物等多種雜質附著於表面，進入散熱器間隙，會堆積在翅片內，散熱能力下降，浪費能源也縮短了系統壽命，必須及時清洗，保持空氣流動暢通。以電廠空冷凝汽器為例，經過徹底清洗的空冷凝汽器可以使空冷機組背壓降低大約8kpa，有效地提高了機組運行的經濟性和安全性。

已有專利（201310206089換熱器清洗裝置）利用渦流管實現冷熱交替空氣流變溫清洗剝離附著力強的汙垢的換熱器清洗方法，由於空氣介質的物性限制，清洗強度較低；已有專利（200710055348大型空冷系統空冷散熱器的乾式吹掃裝置）利用含洗珠的空氣射流進行大型空冷系統清洗，需要大量輔機進行供料和回收洗珠，結構複雜，成本高，自動化程度低，洗珠可能會滯留在設備的縫隙及角落，造成二次汙染，在結合行進系統自動清洗存在限制。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有清洗技術的缺點，利用渦流管制冷得到的冰粒射流，提供一種冰粒射流結合高溫氣流交替變溫的清洗裝置，清洗強度大，結構簡單，節約能源。

本發明的技術方案是基於渦流管的連續冰粒射流清洗裝置，包括霧化噴嘴、旋流噴嘴、製冰室、空心管、中空環流噴嘴、混合室、冰粒射流噴嘴、預冷腔、旋流隔板、渦流管、渦流管調節閥和閥門，所述霧化噴嘴和所述旋流噴嘴分別布置在所述製冰室前部中心和周向，所述製冰室尾部設置所述空心管，所述空心管外部為所述中空環流噴嘴，所述中空環流噴嘴後部為所述混合室，所述混合室尾部設置所述冰粒射流噴嘴，外部包圍有所述預冷腔，所述預冷腔的尾部和前部分別設有高壓氣體的進口和出口，所述預冷腔內設有所述旋流隔板，高壓氣體流過所述預冷腔並給所述渦流管供氣，所述渦流管冷端同時引至所述霧化噴嘴和所述旋流噴嘴，所述渦流管設置所述渦流管調節閥，各管路中均設置有所述閥門，改變所述渦流管的結構參數可改變高低溫氣流的額定熱工參數，改變所述霧化噴嘴、所述旋流噴嘴和冰粒射流噴嘴的結構參數能變化生成的冰粒和冰粒射流參數。

水通過所述霧化噴嘴霧化生成水滴，高壓氣體經所述預冷腔預冷降溫，回收冷量，減少並消除低溫氣流熱損失，節約能源，所述旋流隔板起到支撐作用並強化流動和傳熱，預冷後的低溫氣流經所述渦流管分離為高溫氣流和低溫氣流，低溫氣流分成兩流路，一流路經所述旋流噴嘴在所述製冰室內直接與霧化水滴旋流混合併立即凍結生成冰粒，生成的冰粒氣流通過空心管，另一流路經所述中空環流噴嘴與生成的冰粒氣流混合，由於所述中空環流噴嘴的引射、卷吸和摻混作用，冰粒在所述混合室進一步凍結定型，上述流路設置可大大提高凍結速度，並打散防止粘連，連續生成的冰粒通過所述冰粒射流噴嘴形成冰粒射流，改變霧化水滴的生成壓力和流量，可在線控制冰粒的粒徑和流量，控制所述渦流管調節閥和所述閥門可改變低溫氣流和高溫氣流的溫度和流量，冰粒射流和高溫氣流交替噴射待清洗表面，完成清洗。

所述高壓氣體是通過內置壓縮機提供或者通過由外部氣源提供。

所述渦流管的高低溫氣流的溫度、壓力及流量大小通過所述高壓氣體和所述渦流調節閥控制。

本發明的有益效果是系統連續製取冰粒射流，參數可在線調節和改變；利用冰粒射流清洗，清洗強度大，水消耗量少，無二次汙染；冰粒射流和高溫氣流交替噴射實現變溫清洗可進一步剝離附著力強的汙垢；利用渦流管實現製冷，體積小、無運動件、成本低，並可同時得到冷熱氣流；旋流噴嘴旋流混合能力強，大大提高凍結速度，保證冰粒生成速度；中空環流噴嘴接觸面積大，卷吸、摻混和引射作用強，保證冰粒定型強度；冰粒射流噴嘴提升射流參數，保證清洗強度；低溫氣流直接與溫度最低的初步生成的冰粒接觸，保證傳熱驅動溫差，可使初步生成的冰粒進一步降溫定型，並打散防止粘連；外部設置預冷室，能消除減少熱損失，高壓氣體預冷降溫，節約能源，並且旋流隔板使高壓氣體在預冷腔內形成逆向旋流流動，強化傳熱；系統應用於散熱器清洗，無需停止工作，在線清洗，效率高；結合行進系統，可實現自動移動場合清洗；結構簡單、體積小、重量輕，節約能源，能應用於各種表面清洗和處理場合，尤其是翅片散熱器。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是基於渦流管的連續冰粒射流清洗裝置原理示意圖。

圖中：1霧化噴嘴，2旋流噴嘴，3製冰室，4空心管，5中空環流噴嘴，6混合室，7冰粒射流噴嘴，8預冷腔，9旋流隔板，10渦流管，11渦流管調節閥，12閥門，13壓縮機。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳述，籍由以下實施例來說明本發明之內容，而非限制本發明之範圍。

如圖1所示的基於渦流管的連續冰粒射流清洗裝置，包括霧化噴嘴1、旋流噴嘴2、製冰室3、空心管4、中空環流噴嘴5、混合室6、冰粒射流噴嘴7，預冷腔8、旋流隔板9、低溫制冷機10、渦流管調節閥11、閥門12和壓縮機13。霧化噴嘴1和旋流噴嘴2布置在製冰室3前部，霧化噴嘴1布置在中心，旋流噴嘴1布置在霧化噴嘴1四周，製冰室3尾部設置空心管4，空心管4外部為中空環流噴嘴5，中空環流噴嘴5後部為混合室6，混合室6尾部為冰粒射流噴嘴8，外部包圍有預冷腔7，預冷腔7的尾部和前部分別設有高壓空氣的進口和出口，預冷腔7內設有旋流隔板8，空氣經壓縮機13壓縮為0.1~50mpa的高壓空氣，高壓空氣依次流過預冷腔7和渦流管10，渦流管10的冷端同時連接霧化噴嘴1和旋流噴嘴2，渦流管10設置渦流管調節閥11，各管路中均設置有閥門12，改變渦流管10的結構參數可改變高低溫氣流的額定熱工參數，改變霧化噴嘴1、旋流噴嘴2和冰粒射流噴嘴7的結構參數能變化生成的冰粒和冰粒射流參數。

經處理後的低鹽水通過超聲波霧化噴嘴1霧化生成粒徑0.01~2mm的水滴，高壓空氣經預冷腔8預冷降溫，回收冷量，減少並消除低溫氣流熱損失，節約能源，旋流隔板9起到支撐作用並強化流動和傳熱，預冷後的低溫氣流通過渦流管10分離出高溫氣流和低溫氣流，其中高溫氣流通過高溫氣流噴嘴噴射，其中低溫氣流降低到設定低溫-10~-50℃，分成兩流路，一流路經旋流噴嘴1在製冰室2內直接與最高溫度的霧化水滴旋流混合併立即凍結生成冰粒，冰粒氣流通過空心管4，另一流路經中空環流噴嘴5與生成的冰粒在混合室6進一步混合，由於中空環流噴嘴5的卷吸、摻混和引射作用，冰粒進一步降溫、凍結定型，上述流路設置保證了傳熱強度，可大大提高凍結速度，保證傳熱驅動溫差，並打散防止粘連，連續生成的冰粒通過所述冰粒射流噴嘴7噴射冰粒射流。改變霧化水滴的生成壓力和流量，可在線控制冰粒的粒徑和流量，控制渦流管調節閥11和閥門12可改變低溫氣流和高溫氣流的溫度和流量。

應用於空冷島的翅片散熱器的清洗，冰粒射流和高溫氣流噴嘴排列成清洗陣列，清洗陣列可通過自動行進機構沿空冷島移動，進而清洗陣列沿散熱芯體表面往復平移，運動軌跡覆蓋散熱芯體的全部表面，冰粒射流和高溫氣流交替噴射散熱表面，完成在線清洗。