一種過冷液體冰漿連續製取裝置的製作方法

2023-05-28 10:19:11

專利名稱：一種過冷液體冰漿連續製取裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動態製冰系統，尤其涉及一種過冷液體冰漿連續製取裝置，本發 明所指的過冷液體是指過冷水和過冷水溶液。
背景技術：
冰漿技術是近年來冰蓄冷技術中的一個研究熱點。和靜態冰蓄冷相比，冰漿蓄 冷技術可以克服靜態蓄冰的固有缺陷。靜態蓄冰過程中隨著冰層厚度增加，冰層導熱熱 阻增大，使得製冷劑在蒸發器內的蒸發溫度降低，從而降低了制冷機的效率(COP值)。靜 態冰蓄冷系統在釋冷過程中，容器的某些角落存在著冰橋和融冰死角，使得釋冷速度減小 和不可控，降低了供冷能力；相比之，冰漿冷卻方式可以充分利用冰漿固液兩相溶液的潛 熱、流動好和強換熱的優點，避免了靜態冰蓄冷方式的固有缺陷，同時擴大了冰產品間接 冷卻的應用範圍。冰漿製取方式是冰漿研究的關鍵環節，其中尤以動態冰漿製取法最為 先進，申請號200620047224. 9,200720073247. 1和申請號200820151937. 9所公開的冰菜 製備裝置均是採用真空法來製取冰晶，這樣製冰主體部件必須始終維持高真空狀態。申 請號200510124882. 3提供一種冰漿的製造裝置以及基板處理裝置，該冰漿的製造裝置利 用防凍液(載冷劑)間接冷卻獲得過冷卻液體，然後過冷卻液體於解除過冷得氣體一起噴 入主體部，解除過冷卻狀態，使所生成的含有冰的微粒的處理液從主體部內流出。申請號 200510100815. 8提供了一種能夠高效、連續、快速的製造固液兩相混和的冰漿或者水合物 漿的裝置及該裝置在製造冰漿或水合物漿中的應用。本發明裝置的特點是採用超聲波過冷 卻解除裝置。申請號200610051606. 3和申請號200820231345. 8公開的動態製冰系統均是 採用載冷劑冷卻製冰溶液。前者的冰漿生成器採用豎直放置的管板殼管式換熱器。管板殼 管式換熱器鼓入了壓縮空氣，一方面可以強化管板殼管式換熱器的換熱，另一方面可以增 加管板殼管式換熱器內部的擾動，抑制冰晶黏附在管束上。申請號200610116978. X和申請 號200910102116. 5公開的動態製冰技術均是採用直接接觸式製冰方法，前者採用一種渦 旋直接接觸式製冰裝置，製取冰漿時，噴入穩流腔的載冷劑與水溶液形成渦旋，經充分混合 換熱使一部分水溶液生成冰漿，在渦旋離心力和重力作用下各自分離排出。後者則包括制 冷劑循環，氣體循環和製冰溶液循環三個部分組成，製冷劑冷卻溶液(乙二醇溶液)，溶液 (乙二醇溶液)與載冷劑氣體直接接觸冷卻載冷劑氣體，載冷劑氣體再與製冰溶液直接接 觸生成冰漿，採用空氣、氮氣等環境友好型氣體為載冷劑。申請號200610154953. 9公開了 一種超雙親性納米溶液動態製冰系統及其方法。它首先將超雙親性(同時具有超親水性和 超親油性)的納米顆粒作為添加劑與水均勻混合製成納米製冰流體以抑制冰晶聚結，並強 化換熱；其次將超雙疏性(同時具有超疏水性和超疏油性)的納米材料噴塗在換熱表面上， 增加表面不粘性，提高臨界熱流密度。申請號200810198172. 9與申請號200810229460. 6 公開了兩種礦井降溫系統及降溫方法，前者冰漿製備裝置採用了超聲波促晶器已解除過冷 形成冰漿，需要增加超聲波促晶器能耗；後者的冰漿製備裝置採用載冷劑間接製取冰漿，增 加了傳熱溫差，降低了裝置效率。申請號200910108602. 8則針對冰漿在冷藏食品領域的應用，公開了一種將水製成冰晶的方法及裝置，該裝置包括製冷系統、載冷系統、水路系統、控 制系統等，也是採用間接製冷的方法。申請號200910152794. 2公開了一種利用液化氣體氣 化冷量的冰漿蓄冷系統，這種裝置必須要有液化氣體的存在，受到地域等的限制。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、操作方便的過冷液體冰漿連續製取裝置， 用以連續、穩定、高效地製取冰漿。本發明提供的一種過冷液體冰漿連續製取裝置，其特徵在於，包括製冷系統和過 冷液體循環系統；過冷液體循環系統包括過冷卻器組件、過冷液體循環處理組件和儲冰槽；過冷卻器組件包括η個並聯的過冷卻器，η為大於等於2的正整數，在每個過冷卻 器的過冷液體進口、出口及製冷劑進口處分別設有溫度傳感器，在每個過冷卻器的過冷液 體進口管道上設置有壓力傳感器和第一電磁閥，；過冷液體循環處理組件包括串接連接的過濾器、微電熱器、流量計、閥門和自吸 泵；儲冰槽中設置有過濾器、過冷解除器、攪拌器電機和攪拌器，過濾器位於儲冰槽的 出口處，過冷解除器位於儲冰槽的進口部位，攪拌器與攪拌器電機相連；過冷液體循環處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽的 出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽的進口相連；製冷系統包括壓縮機、冷凝器、儲液器、乾燥過濾器、蒸發壓力調節閥、主電磁閥、η 個節流控制組件、以及η個製冷劑流動換向組件；一個節流控制組件對應於一個過冷卻器， 一個製冷劑流動換向組件對應於一個過冷卻器，每個節流控制組件均包括第二電磁閥、膨 脹閥和第一單向閥，第二電磁閥位於膨脹閥的進口端；每個製冷劑流動換向組件均包括電 磁三通閥、第三電磁閥、第二單向閥和第四電磁閥；壓縮機的出口通過主電磁閥與冷凝器的製冷劑進口相連，冷凝器的製冷劑出口與 儲液器的進口相連，儲液器的出口與乾燥過濾器的進口相連，各節流控制組件的進口端均 與乾燥過濾器的出口相連；節流控制組件的出口端與對應的過冷卻器的製冷劑進口相連； 過冷卻器的製冷劑出口與對應的電磁三通閥的第一接口相連，第二接口與蒸發壓力調節閥 的進口相連，蒸發壓力調節閥的出口與壓縮機的進口相連；第三電磁閥的一端與對應的節流控制組件的出口端相連，另一端與對應第二單向 閥的進口相連，第二單向閥的出口均與儲液器的進口相連；第四電磁閥的一端均連接在壓 縮機的出口與主電磁閥的連接管道上，另一端與電磁三通閥的第三接口相連。本發明的優點在於採用製冷劑在過冷卻器中直接蒸發冷卻過冷水溶液，減小了 溫差損失，提高了製冷性能；採用兩個或兩個以上過冷卻器並聯，可以實現製取冰漿和融冰 切換工作，並通過實現閥門流過過冷卻器製取冰漿的水或水溶液的切換，從而克服過冷水 或過冷水溶液製取冰漿容易發生冰堵而難以實現連續製取的缺點，實現連續製取冰漿；過 冷卻器的融冰熱源為製冷系統的製冷劑冷凝熱量，無須額外消耗電能，降低了裝置的能耗。 同時，該裝置簡單、造價低，即可利用廉價的自來水又可另用乙二醇水溶液等溶液作為製取 冰漿的原料，製取出的冰漿有很好的流動性和較高的含冰率，可以直接泵送至用戶處。本發明可以進一步推進冰漿的商業應用。


圖1為本發明的一種實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發明提供的過冷液體冰漿連續製取裝置，包括製冷系統和過冷液體循環系統。下面以二個過冷卻器為例對本發明作進一步詳細的說明。如圖1所示，過冷液體循環系統包括過冷卻器組件、過冷液體循環處理組件和儲 冰槽。過冷卻器組件的結構為過冷卻器8a、8b並聯，各過冷卻器即可同時工作有可切 換工作。在過冷卻器8a的過冷液體進、出口處及製冷劑進口處分別設有溫度傳感器15a、 17a、16a,在過冷卻器8b的過冷液體進、出口處及製冷劑進口處分別設有溫度傳感器15b、 17b、16b，可以進行相關部位流體溫度的檢測，在過冷卻器8a、8b的過冷液體進口管道上分 別設置有壓力傳感器19a、19b和第一電磁閥18a、18b，壓力傳感器19a、19b用於判斷該過 冷卻器是否發生冰堵需要進行切換到融冰狀態，第一電磁閥18a、18b用於控制製冰液體流 量。過濾器20、微電熱器21、流量計22、閥門23和自吸泵24串聯在一起(各部件的前 後順序可以互換)，構成過冷液體循環處理組件。儲冰槽25中設置有過濾器26、過冷解除器29、攪拌器電機28和攪拌器27，過濾 器26位於儲冰槽25的出口處，過冷解除器29位於儲冰槽25的進口部位，攪拌器27與攪 拌器電機28相連，由過冷卻器8出來的經過低溫製冷劑冷卻的過冷卻水溶液撞擊過冷解除 器29產生冰晶30 ；過冷液體循環處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽25 的出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽25的進口相連。製冷系統包括壓縮機1、冷凝器2、儲液器3、乾燥過濾器4、節流控制組件、製冷劑 流動換向組件、蒸發壓力調節閥10和主電磁閥11。蒸發壓力調節閥10能夠保持過冷卻器 8中的蒸發壓力穩定，亦即保持過冷卻器8中的蒸發溫度穩定。壓縮機1的出口通過主電磁閥11與冷凝器2的製冷劑進口相連，冷凝器2的製冷 劑出口與儲液器3的進口相連，儲液器3的出口與乾燥過濾器4的進口相連，乾燥過濾器4 的出口與節流控制組件的進口端相連；節流控制組件的出口端與過冷卻器8a、8b的製冷劑 進口相連。過冷卻器8a、8b的製冷劑出口與電磁三通閥9a、9b的第一接口 a相連，第二接 口 b與蒸發壓力調節閥10的進口相連，蒸發壓力調節閥10的出口與壓縮機1的進口相連。節流控制組件包括第二電磁閥5a、5b、膨脹閥6a、6b、第一單向閥7a、7b，各個閥之 間的順序可以互換，但第二電磁閥5a、5b必須位於膨脹閥6a、6b的進口端。製冷劑流動換向組件包括電磁三通閥9a、9b、第三電磁閥12a、12b、第二單向閥 13a、13b和第四電磁閥14a、14b，第三電磁閥12a、12b的一端與節流控制組件的出口端相 連，另一端與第二單向閥13a、13b的進口相連，第二單向閥13a、13b的出口與儲液器3的進 口相連；第四電磁閥14a、14b)的一端均連接在壓縮機1的出口與主電磁閥11的連接管道上，另一端與電磁三通閥9a、9b的第三接口 c相連。過冷卻器8可以是板式換熱器、套管式換熱器、板管式換熱器和殼管式換熱器或 者上述換熱器的組合。電磁三通閥9a、9b均可以採用二個電磁閥替代。本發明通過合理調節製冷劑換向組件可以實現過冷卻器從製冷狀態切換到熱氣 融冰狀態，解除該過冷卻器的冰堵現象。當過冷卻器發生冰堵時，實現該過冷卻器融冰的熱量來自於冰漿連續製取裝置制 冷系統的冷凝熱量，避免消耗其它能源，提高了冰漿連續製取裝置的能源利用效率，達到節 能目的。動態製冰過程電磁閥18a打開，電磁閥18b關閉，過冷卻器8a中的冷水(溶液)被製冷劑冷卻至 過冷狀態而不發生結晶，過冷液體在出口處撞擊過冷解除裝置29形成細小的冰晶粒子30， 過冷液體就變成了冰漿儲存在儲冰槽25中。在過冷液體循環迴路上裝有過濾器20去除水 中雜質從而可獲得更高的過冷度，微電熱器21消除冷水中攜帶的少量冰晶，流量計22和閥 門23檢測和調節水流量，自吸泵24為過冷水循環提供動力。攪拌器27使冰漿在儲冰槽不 發生凍結，儲冰槽底部的過濾器26可阻止槽中雜質進入過冷液體循環流道。此時，製冷系 統的管路中，電磁閥5b、12a、12b、14a、14b關閉，電磁閥5a和11打開，電磁三通閥9a中a_b 通，a-c不通，電磁三通閥9b中a-b不通，a-c通，則由壓縮機1排出的高溫高壓的製冷劑蒸 汽經過電磁閥11進入冷凝器2中冷卻冷凝成高壓液體進入儲液器3，儲液器3中的液體經 過乾燥過濾器4乾燥過濾後經電磁閥5a後，再經膨脹閥6a節流降壓後，經過單向閥7a進 入過冷卻器8a蒸發製冷，將進入過冷卻器8a的製冰冷液體過冷，而吸熱氣化後製冷劑蒸汽 經過電磁三通閥9a中a-b通路進入蒸發壓力調節閥10，蒸發壓力調節閥10穩定過冷卻器 8a中的製冷劑蒸發壓力，亦即保持過冷卻器8a製冷劑蒸發溫度的穩定，避免由於蒸發溫度 的波動導致冰堵的出現，製冷劑蒸汽離開蒸發壓力調節閥10後回到壓縮機1，完成一個循 環。融冰過程過冷卻器8a經過長期工作以後當壓力傳感器19a的值突然升高時，表示過冷卻器 8a發生冰堵，必須進行融冰過程。關閉電磁閥5a、18a,電磁三通閥9a打到a_c通，a-b不 通位置，打開電磁閥5b、18b，電磁三通閥9b打到a-b通，a-c不通位置，其餘閥門維持原狀， 此時過冷卻器8a停止工作，而過冷卻器8b開始製取冰漿，實現連續製取冰漿。接著，同時 關閉電磁閥11，打開電磁閥14a、12a，此時由壓縮機1排出的高溫高壓的製冷劑蒸汽經過電 磁閥14a和電磁三通閥9a的a_c通路進入過冷卻器8a中冷卻冷凝成高壓液體後經過電磁 閥12a、單向閥13a進入儲液器3，儲液器3中的液體經過乾燥過濾器4乾燥過濾後經電磁 閥5b後，再經膨脹閥6b節流降壓後，經過單向閥7b進入過冷卻器8b蒸發製冷，將進入過 冷卻器8b的製冰液體過冷，而吸熱氣化後製冷劑蒸汽經過電磁三通閥9b中a-b通路進入 蒸發壓力調節閥10，再回到壓縮機1，完成一個循環。當過冷卻器8b發生冰堵時，通過合理調節製冰液體進過冷卻器的電磁閥18a、18b 和製冷劑流動換向組件，同樣可以實現過冷卻器8b熱氣融冰，同時，過冷卻器8a製冰的切 換，從而實現連續、穩定、高效的冰漿製取過程。由此，上述由兩個過冷卻器8並聯構成的冰漿製取系統，可以實現一個過冷卻器熱氣融冰、另一個過冷卻器製取冰漿的切換運行，從而實現連續、穩定、高效的冰漿製取過程。採用三個及三個以上過冷卻器8並聯時，通過合理調節製冰冷水進各個過冷卻器 的電磁閥和製冷劑流動換向組件，可以實現一個及多個過冷卻器熱氣融冰，同時，其餘的過 冷卻器製取冰漿的切換，從而有效地實現連續、穩定、高效的冰漿製取過程。本發明不僅局限於上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據本發明公開的內 容，可以採用其它多種具體實施方式
實施本發明，因此，凡是採用本發明的設計結構和思 路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發明保護的範圍。
權利要求
一種過冷液體冰漿連續製取裝置，其特徵在於，包括製冷系統和過冷液體循環系統；過冷液體循環系統包括過冷卻器組件、過冷液體循環處理組件和儲冰槽；過冷卻器組件包括n個並聯的過冷卻器，n為大於等於2的正整數，在每個過冷卻器的過冷液體進口、出口及製冷劑進口處分別設有溫度傳感器，在每個過冷卻器的過冷液體進口管道上設置有壓力傳感器和第一電磁閥，；過冷液體循環處理組件包括串接連接的過濾器、微電熱器、流量計、閥門和自吸泵；儲冰槽中設置有過濾器、過冷解除器、攪拌器電機和攪拌器，過濾器位於儲冰槽的出口處，過冷解除器位於儲冰槽的進口部位，攪拌器與攪拌器電機相連；過冷液體循環處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽的出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽的進口相連；製冷系統包括壓縮機、冷凝器、儲液器、乾燥過濾器、蒸發壓力調節閥、主電磁閥、n個節流控制組件、以及n個製冷劑流動換向組件；一個節流控制組件對應於一個過冷卻器，一個製冷劑流動換向組件對應於一個過冷卻器，每個節流控制組件均包括第二電磁閥、膨脹閥和第一單向閥，第二電磁閥位於膨脹閥的進口端；每個製冷劑流動換向組件均包括電磁三通閥、第三電磁閥、第二單向閥和第四電磁閥；壓縮機的出口通過主電磁閥與冷凝器的製冷劑進口相連，冷凝器的製冷劑出口與儲液器的進口相連，儲液器的出口與乾燥過濾器的進口相連，各節流控制組件的進口端均與乾燥過濾器的出口相連；節流控制組件的出口端與對應的過冷卻器的製冷劑進口相連；過冷卻器的製冷劑出口與對應的電磁三通閥的第一接口相連，第二接口與蒸發壓力調節閥的進口相連，蒸發壓力調節閥的出口與壓縮機的進口相連；第三電磁閥的一端與對應的節流控制組件的出口端相連，另一端與對應第二單向閥的進口相連，第二單向閥的出口均與儲液器的進口相連；第四電磁閥的一端均連接在壓縮機的出口與主電磁閥的連接管道上，另一端與電磁三通閥的第三接口相連。
2.根據權利要求1所述的過冷液體冰漿連續製取裝置，其特徵在於，過冷卻器為板式 換熱器、套管式換熱器、板管式換熱器和殼管式換熱器中的一種或幾種的組合。
3.根據權利要求1或2所述的過冷液體冰漿連續製取裝置，其特徵在於，電磁三通閥由 二個電磁閥替代。
全文摘要
本發明公開了一種過冷液體冰漿連續製取裝置，包括製冷循環系統和過冷水液體循環系統。過冷液體循環系統包括過冷卻器組件、過冷液體循環處理組件和儲冰槽，過冷卻器組件由n個過冷卻器並聯；製冷系統包括壓縮機、冷凝器、儲液器、乾燥過濾器、蒸發壓力調節閥、主電磁閥、n個節流控制組件、以及n個製冷劑流動換向組件。在某個過冷卻器發生冰堵的時候，關閉此流道上的閥門，並通過調節製冷劑流動換向組件，實現製冷劑熱氣融冰，在冰堵被消除之後，再將閥門開啟。而在此過程中，其它流道上的過冷卻器依然正常工作，這樣就可以實現連續製取冰漿的目的。過冷卻器的融冰熱源為製冷系統的製冷劑冷凝熱量，無須額外消耗電能，降低了裝置的能耗。
文檔編號F25B47/02GK101922830SQ20101024614
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者何國庚 申請人:華中科技大學