氣體直接接觸式冰漿製取系統的製作方法

2023-06-18 09:29:11

專利名稱：氣體直接接觸式冰漿製取系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及能源空調領域，尤其涉及一種氣體直接接觸式冰漿製取系統。
背景技術：
傳統的直接接觸法製取冰漿是指將液體製冷劑與製冰溶液直接接觸換熱制 取冰漿。但是，該方法存在著以下問題1.冰漿生成器噴嘴處容易發生冰堵2. 製冷劑蒸汽中可能會夾帶部分水蒸氣進入製冷系統，破壞製冷系統性能3.製冷 劑可能會夾帶部分潤滑油進入冰漿生成器破壞冰漿生成器中的傳熱性能並使壓 縮機缺油。因此，可考慮採用氣體載冷劑。然而氣體載冷劑在與製冷系統蒸發 器換熱時，熱阻過大，影響系統整體性能。

發明內容
本發明的目的是解決直接接觸法製取冰漿系統實用化所面臨的問題，提出 一種高效、實用的氣體直接接觸式冰漿製取系統。。
本發明擬採用如下技術方案來實現本發明的目的
氣體直接接觸式冰漿製取系統，其特徵在於，它由製冷劑循環、氣體循環 和製冰溶液循環三個部分組成製冷劑循環包括依次連接的制冷機組、乾燥過 濾器、電磁閥、熱力膨脹閥、 一級換熱器，其中制冷機組出口和乾燥過濾器進 口通過第一截止閥連接，電磁閥和熱力膨脹閥中間設有第一壓力表，熱力膨脹 閥和一級換熱器製冷劑進口通過第二截止閥連接， 一級換熱器製冷劑進口設有 第二壓力表和第一溫度傳感器， 一級換熱器上設有第二溫度傳感器， 一級換熱 器製冷劑出口設有第三溫度傳感器和第三壓力表， 一級換熱器製冷劑出口通過 第三截止閥、第四截止閥與制冷機組進口連接；氣體循環包括依次連接的一級 換熱器、氣泵、冰槳生成器以及電動三通閥，其中一級換熱器進氣口設有第四 壓力表、第一雙金屬溫度計， 一級換熱器出氣口設有第二雙金屬溫度計和第五 壓力表， 一級換熱器出氣口通過第六截止閥和第七截止閥以及第一軟接頭與氣 泵進口連接，氣泵進口設有第一球閥、第六壓力表，氣泵出口設有第七壓力表， 氣泵出口通過第二軟接頭、第八截止閥、第九截止閥與冰漿生成器進氣口連接， 其中第八截止閥和第九截止閥之間設有第三雙金屬溫度計和第一流量計，冰漿 生成器進氣口設有第四溫度傳感器、第四雙金屬溫度計、第八壓力表，冰漿生 成器出氣口設有第五雙金屬溫度計、第五溫度傳感器、第九壓力表，冰漿生成器氣體出口通過第十截止閥、電動三通閥與第五截止閥與一級換熱器進氣口連 接；製冰溶液循環包括放冷循環和蓄冷循環放冷循環包括依次連接的冰漿生 成器、空調末端設備、加熱器，其中冰漿生成器出口和空調末端設備進口通過 第十二截止閥、第十三截止閥連接，第十二截止閥和第十三截止閥之間設有第 六溫度傳感器、第六雙金屬溫度計、第十壓力表，第十三截止閥和空調末端設 備進口之間設有第七溫度傳感器、第七雙金屬溫度計、第十一壓力表，空調末 端設備和加熱器進口通過第十四截止閥連接，空調末端設備和第十四截止閥之 間設有第十二壓力表、第八溫度傳感器、第八雙金屬溫度計，第十四截止閥和 加熱器進口之間設有第二流量計，加熱器出口和冰漿生成器製冰溶液進口之間 設有第九溫度傳感器、第九雙金屬溫度計、第十三壓力表，蓄冷循環包括依次 連接的冰漿生成器、蓄冰槽、製冰溶液泵、加熱器，冰漿生成器出口和蓄冰槽 進口通過第十二截止闊連接，第十二截止閥和蓄冰槽進口之間設有第六溫度傳 感器、第六雙金屬溫度計、第十壓力表，蓄冰槽第二出口通過與製冰溶液泵進 口連接，第十五截止闊與製冰溶液泵進口之間設有第三軟接頭、第十四壓力表， 製冰溶液泵出口與第十六截止閥之間設有第二球閥、第十五壓力表、第四軟接 頭，第十六截止閥與加熱器之間設有第二流量計,加熱器和冰漿生成器製冰溶 液進口之間設有第九溫度傳感器、第九雙金屬溫度計、第十三壓力表，蓄冰槽 第一出口通過第十七截止閥與第十六截止閥出口連接，氣體循環採用氮氣。
所述的製冷劑循環和氣體循環採用一級換熱器耦合。
本發明與現有技術相比具有有益效果是
1) 採用氣體載冷劑替代傳統製冷劑，相同質量的氣體能夠產生更多的氣泡 從而提供更大的換熱面積增大了體積換熱係數，而且氣體更容易實現更大的進 口速度從而加快氣泡在冰漿生成器中擴散，使冰槳生成器內部溫度分布更加均 勻，避免局部過冷，降低冰堵發生的可能性。此外，採用空氣等氣體作為載冷 劑，價廉容易獲得且環境友好，減少了製冷劑的使用量，節能環保。
2) 製冷劑循環與氣體循環採用一級換熱器耦合，由於氣體與一級換熱器中 的溶液直接接觸換熱，同時溶液與製冷系統蒸發器對流換熱，氣體的劇烈擾動 使得對流換熱係數大大增加，解決了氣體與蒸發器直接對流換熱時熱阻較大的 問題。同時，由於系統中採用了一級換熱器，氣體在進入冰漿生成器前，先經 過一級換熱器冷卻除溼，避免了冰漿生成器噴嘴處冰堵現象的發生。
3) 通過在傳統直接接觸法製取冰漿系統的基礎上引進一級換熱器，延續了 直接接觸法換熱效率高的優點並解決了其原本存在的問題。相比當前應用普遍
5的盤管式冰蓄冷系統，該系統具有更高的蒸發溫度有利於製冷系統性能的提高。 而且，由於冰漿的特殊性，產生的冰漿可直接輸送至空調系統末端設備上使用， 具有廣闊的發展前景。


附圖是氣體直接接觸式冰漿製取系統的結構示意圖。
具體實施例方式
如附圖所示，氣體直接接觸式冰漿製取系統由製冷劑循環、氣體循環和制 冰溶液循環三個部分組成製冷劑循環包括依次連接的制冷機組l、乾燥過濾器 3、電磁閥4、熱力膨脹閥6、 一級換熱器IO，其中制冷機組l出口和乾燥過濾 器進口 3通過第一截止閥2連接，電磁閥4和熱力膨脹閥6中間設有第一壓力 表5，熱力膨脹閥6和一級換熱器10製冷劑進口通過第二截止閥7連接， 一級 換熱器10製冷劑進口設有第二壓力表8和第一溫度傳感器9， 一級換熱器10上 設有第二溫度傳感器11， 一級換熱器10製冷劑出口設有第三溫度傳感器12和 第三壓力表13， 一級換熱器IO製冷劑出口通過第三截止閥14、第四截止閥15 與制冷機組l進口連接；氣體循環包括依次連接的一級換熱器10、氣泵26、冰 漿生成器70以及電動三通閥62，其中一級換熱器IO進氣口設有第四壓力表17、 第一雙金屬溫度計18， 一級換熱器10出氣口設有第二雙金屬溫度計19和第五 壓力表20， 一級換熱器10出氣口通過第六截止閥21和第七截止閥22以及第一 軟接頭23與氣泵26進口連接，氣泵26進口設有第一球閥24、第六壓力表25， 氣泵26出口設有第七壓力表27，氣泵26出口通過第二軟接頭28、第八截止閥 29、第九截止闊33與冰漿生成器70進氣口連接，其中第八截止閥29和第九截 止閥33之間設有第三雙金屬溫度計30和第一流量計32，冰漿生成器70進氣口 設有第四溫度傳感器34、第四雙金屬溫度計35、第八壓力表36，冰漿生成器 70出氣口設有第五雙金屬溫度計37、第五溫度傳感器38、第九壓力表39，冰 漿生成器70氣體出口通過第十截止閥40、電動三通閥62與第五截止閥16與一 級換熱器10進氣口連接；製冰溶液循環包括放冷循環和蓄冷循環放冷循環包 括依次連接的冰漿生成器70、空調末端設備49、加熱器66，其中冰漿生成器 70出口和空調末端設備49進口通過第十二截止閥41、第十三截止閥45連接， 第十二截止閥41和第十三截止閥45之間設有第六溫度傳感器42、第六雙金屬 溫度計43、第十壓力表44，第十三截止閥45和空調末端設備49進口之間設有 第七溫度傳感器46、第七雙金屬溫度計47、第十一壓力表48，空調末端設備 49和加熱器66進口通過第十四截止閥(53)連接，空調末端設備(49)和第十四截止閥(53)之間設有第十二壓力表50、第八溫度傳感器51、第八雙金屬溫 度計52，第十四截止閥53和加熱器66進口之間設有第二流量計65，加熱器66 出口和冰槳生成器70製冰溶液進口之間設有第九溫度傳感器67、第九雙金屬溫 度計68、第十三壓力表69,蓄冷循環包括依次連接的冰漿生成器70、蓄冰槽
55、 製冰溶液泵58、加熱器66，冰漿生成器70出口和蓄冰槽55進口通過第十 二截止閥41連接，第十二截止閥41和蓄冰槽55進口之間設有第六溫度傳感器 42、第六雙金屬溫度計43、第十壓力表44，蓄冰槽55第二出口通過與製冰溶 液泵58進口連接，第十五截止閥54與製冰溶液泵58進口之間設有第三軟接頭
56、 第十四壓力表57，製冰溶液泵58出口與第十六截止閥61之間設有第二球 閥59、第十五壓力表63、第四軟接頭60，第十六截止閥61與加熱器66之間設 有第二流量計65，加熱器66和冰漿生成器70製冰溶液進口之間設有第九溫度 傳感器67、第九雙金屬溫度計68、第十三壓力表69,蓄冰槽55第一出口通過 第十七截止閥64與第十六截止閥61出口連接，氣體循環採用氮氣。
所述的製冷劑循環和氣體循環採用一級換熱器耦合。
本發明的工作原理為夜間用電低谷時，開啟制冷機組和製冰溶液泵蓄存 冰漿。製冷系統通過一級換熱器中的溶液將冷量傳輸給氣體，氣體吸收冷量溫 度降低經過氣體泵到達冰漿生成器底部噴射進入製冰溶液中。製冰溶液吸收氣 體中的冷量溫度不斷下降直至達到冰點生成冰漿。同時氣體吸收製冰溶液中的 熱量溫度升高返回一級換熱器中。冰漿生成器中的冰漿進入蓄冰槽後由於密度 差自動分離，上層冰漿，下層溶液，製冰溶液再通過溶液泵回到冰漿生成器中。 此外，也可將製取的冰漿直接輸送至空調系統末端實現冷量交換。
權利要求
1.一種氣體直接接觸式冰漿製取系統，其特徵在於，它由製冷劑循環、氣體循環和製冰溶液循環三個部分組成製冷劑循環包括依次連接的制冷機組(1)、乾燥過濾器(3)、電磁閥(4)、熱力膨脹閥(6)、一級換熱器(10)，其中制冷機組(1)出口和乾燥過濾器進口(3)通過第一截止閥(2)連接，電磁閥(4)和熱力膨脹閥(6)中間設有第一壓力表(5)，熱力膨脹閥(6)和一級換熱器(10)製冷劑進口通過第二截止閥(7)連接，一級換熱器(10)製冷劑進口設有第二壓力表(8)和第一溫度傳感器(9)，一級換熱器(10)上設有第二溫度傳感器(11)，一級換熱器(10)製冷劑出口設有第三溫度傳感器(12)和第三壓力表(13)，一級換熱器(10)製冷劑出口通過第三截止閥(14)、第四截止閥(15)與制冷機組(1)進口連接；氣體循環包括依次連接的一級換熱器(10)、氣泵(26)、冰漿生成器(70)以及電動三通閥(62)，其中一級換熱器(10)進氣口設有第四壓力表(17)、第一雙金屬溫度計(18)，一級換熱器(10)出氣口設有第二雙金屬溫度計(19)和第五壓力表(20)，一級換熱器(10)出氣口通過第六截止閥(21)和第七截止閥(22)以及第一軟接頭(23)與氣泵(26)進口連接，氣泵(26)進口設有第一球閥(24)、第六壓力表(25)，氣泵(26)出口設有第七壓力表(27)，氣泵(26)出口通過第二軟接頭(28)、第八截止閥(29)、第九截止閥(33)與冰漿生成器(70)進氣口連接，其中第八截止閥(29)和第九截止閥(33)之間設有第三雙金屬溫度計(30)和第一流量計(32)，冰漿生成器(70)進氣口設有第四溫度傳感器(34)、第四雙金屬溫度計(35)、第八壓力表(36)，冰漿生成器(70)出氣口設有第五雙金屬溫度計(37)、第五溫度傳感器(38)、第九壓力表(39)，冰漿生成器(70)氣體出口通過第十截止閥(40)、電動三通閥(62)與第五截止閥(16)與一級換熱器(10)進氣口連接；製冰溶液循環包括放冷循環和蓄冷循環放冷循環包括依次連接的冰漿生成器(70)、空調末端設備(49)、加熱器(66)，其中冰漿生成器(70)出口和空調末端設備(49)進口通過第十二截止閥(41)、第十三截止閥(45)連接，第十二截止閥(41)和第十三截止閥(45)之間設有第六溫度傳感器(42)、第六雙金屬溫度計(43)、第十壓力表(44)，第十三截止閥(45)和空調末端設備(49)進口之間設有第七溫度傳感器(46)、第七雙金屬溫度計(47)、第十一壓力表(48)，空調末端設備(49)和加熱器(66)進口通過第十四截止閥(53)連接，空調末端設備(49)和第十四截止閥(53)之間設有第十二壓力表(50)、第八溫度傳感器(51)、第八雙金屬溫度計(52)，第十四截止閥(53)和加熱器(66)進口之間設有第二流量計(65)，加熱器(66)出口和冰漿生成器(70)製冰溶液進口之間設有第九溫度傳感器(67)、第九雙金屬溫度計(68)、第十三壓力表(69)，蓄冷循環包括依次連接的冰漿生成器(70)、蓄冰槽(55)、製冰溶液泵(58)、加熱器(66)，冰漿生成器(70)出口和蓄冰槽(55)進口通過第十二截止閥(41)連接，第十二截止閥(41)和蓄冰槽(55)進口之間設有第六溫度傳感器(42)、第六雙金屬溫度計(43)、第十壓力表(44)，蓄冰槽(55)第二出口通過與製冰溶液泵(58)進口連接，第十五截止閥(54)與製冰溶液泵(58)進口之間設有第三軟接頭(56)、第十四壓力表(57)，製冰溶液泵(58)出口與第十六截止閥(61)之間設有第二球閥(59)、第十五壓力表(63)、第四軟接頭(60)，第十六截止閥(61)與加熱器(66)之間設有第二流量計(65)，加熱器(66)和冰漿生成器(70)製冰溶液進口之間設有第九溫度傳感器(67)、第九雙金屬溫度計(68)、第十三壓力表(69)，蓄冰槽(55)第一出口通過第十七截止閥(64)與第十六截止閥(61)出口連接，氣體循環採用氮氣。
2.根據權利要求1所述的一種氣體直接接觸式冰漿製取系統，其特徵在於所 述的製冷劑循環和氣體循環採用一級換熱器耦合。
全文摘要
本發明公開了一種氣體直接接觸式冰漿製取系統。該系統由製冷劑循環，氣體循環和製冰溶液循環三個部分組成。其中，載冷劑採用空氣、氮氣等環境友好型氣體。相比液體載冷劑，相同質量的氣體在冰漿生成器內會產生更多的氣泡從而增大換熱面積，同時，氣體更容易實現較大的進氣速度從而促進氣泡的擴散，使得冰漿生成器內部溫度分布更加均勻，避免局部過冷，降低冰堵現象發生的可能性。此外，系統中採用了一級換熱器。製冷系統蒸發器置於一級換熱器中，載冷劑氣體與一級換熱器中的溶液(乙二醇溶液)直接接觸換熱。由於氣體的劇烈擾動作用，載冷劑與蒸發器的對流換熱係數大大增加，解決了氣體與製冷系統蒸發器直接對流換熱熱阻較大的問題。此外，溫度較高的氣體通過溫度較低的載冷劑溶液，達到了除去氣體中水分的目的，進一步降低了系統冰堵的可能性。
文檔編號F25C1/00GK101629771SQ20091010211
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月13日 優先權日2009年8月13日
發明者張學軍, 田新建, 邱利民, 鄭克晴 申請人:浙江大學