专利名称：气体直接接触式冰浆制取系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及能源空调领域，尤其涉及一种气体直接接触式冰浆制取系统。
背景技术：
传统的直接接触法制取冰浆是指将液体制冷剂与制冰溶液直接接触换热制 取冰浆。但是，该方法存在着以下问题1.冰浆生成器喷嘴处容易发生冰堵2. 制冷剂蒸汽中可能会夹带部分水蒸气进入制冷系统，破坏制冷系统性能3.制冷 剂可能会夹带部分润滑油进入冰浆生成器破坏冰浆生成器中的传热性能并使压 縮机缺油。因此，可考虑采用气体载冷剂。然而气体载冷剂在与制冷系统蒸发 器换热时，热阻过大，影响系统整体性能。
发明内容
本发明的目的是解决直接接触法制取冰浆系统实用化所面临的问题，提出 一种高效、实用的气体直接接触式冰浆制取系统。。
本发明拟采用如下技术方案来实现本发明的目的
气体直接接触式冰浆制取系统，其特征在于，它由制冷剂循环、气体循环 和制冰溶液循环三个部分组成制冷剂循环包括依次连接的制冷机组、干燥过 滤器、电磁阀、热力膨胀阀、 一级换热器，其中制冷机组出口和干燥过滤器进 口通过第一截止阀连接，电磁阀和热力膨胀阀中间设有第一压力表，热力膨胀 阀和一级换热器制冷剂进口通过第二截止阀连接， 一级换热器制冷剂进口设有 第二压力表和第一温度传感器， 一级换热器上设有第二温度传感器， 一级换热 器制冷剂出口设有第三温度传感器和第三压力表， 一级换热器制冷剂出口通过 第三截止阀、第四截止阀与制冷机组进口连接；气体循环包括依次连接的一级 换热器、气泵、冰桨生成器以及电动三通阀，其中一级换热器进气口设有第四 压力表、第一双金属温度计， 一级换热器出气口设有第二双金属温度计和第五 压力表， 一级换热器出气口通过第六截止阀和第七截止阀以及第一软接头与气 泵进口连接，气泵进口设有第一球阀、第六压力表，气泵出口设有第七压力表， 气泵出口通过第二软接头、第八截止阀、第九截止阀与冰浆生成器进气口连接， 其中第八截止阀和第九截止阀之间设有第三双金属温度计和第一流量计，冰浆 生成器进气口设有第四温度传感器、第四双金属温度计、第八压力表，冰浆生 成器出气口设有第五双金属温度计、第五温度传感器、第九压力表，冰浆生成器气体出口通过第十截止阀、电动三通阀与第五截止阀与一级换热器进气口连 接；制冰溶液循环包括放冷循环和蓄冷循环放冷循环包括依次连接的冰浆生 成器、空调末端设备、加热器，其中冰浆生成器出口和空调末端设备进口通过 第十二截止阀、第十三截止阀连接，第十二截止阀和第十三截止阀之间设有第 六温度传感器、第六双金属温度计、第十压力表，第十三截止阀和空调末端设 备进口之间设有第七温度传感器、第七双金属温度计、第十一压力表，空调末 端设备和加热器进口通过第十四截止阀连接，空调末端设备和第十四截止阀之 间设有第十二压力表、第八温度传感器、第八双金属温度计，第十四截止阀和 加热器进口之间设有第二流量计，加热器出口和冰浆生成器制冰溶液进口之间 设有第九温度传感器、第九双金属温度计、第十三压力表，蓄冷循环包括依次 连接的冰浆生成器、蓄冰槽、制冰溶液泵、加热器，冰浆生成器出口和蓄冰槽 进口通过第十二截止阔连接，第十二截止阀和蓄冰槽进口之间设有第六温度传 感器、第六双金属温度计、第十压力表，蓄冰槽第二出口通过与制冰溶液泵进 口连接，第十五截止阔与制冰溶液泵进口之间设有第三软接头、第十四压力表， 制冰溶液泵出口与第十六截止阀之间设有第二球阀、第十五压力表、第四软接 头，第十六截止阀与加热器之间设有第二流量计,加热器和冰浆生成器制冰溶 液进口之间设有第九温度传感器、第九双金属温度计、第十三压力表，蓄冰槽 第一出口通过第十七截止阀与第十六截止阀出口连接，气体循环采用氮气。
所述的制冷剂循环和气体循环采用一级换热器耦合。
本发明与现有技术相比具有有益效果是
1) 采用气体载冷剂替代传统制冷剂，相同质量的气体能够产生更多的气泡 从而提供更大的换热面积增大了体积换热系数，而且气体更容易实现更大的进 口速度从而加快气泡在冰浆生成器中扩散，使冰桨生成器内部温度分布更加均 匀，避免局部过冷，降低冰堵发生的可能性。此外，采用空气等气体作为载冷 剂，价廉容易获得且环境友好，减少了制冷剂的使用量，节能环保。
2) 制冷剂循环与气体循环采用一级换热器耦合，由于气体与一级换热器中 的溶液直接接触换热，同时溶液与制冷系统蒸发器对流换热，气体的剧烈扰动 使得对流换热系数大大增加，解决了气体与蒸发器直接对流换热时热阻较大的 问题。同时，由于系统中采用了一级换热器，气体在进入冰浆生成器前，先经 过一级换热器冷却除湿，避免了冰浆生成器喷嘴处冰堵现象的发生。
3) 通过在传统直接接触法制取冰浆系统的基础上引进一级换热器，延续了 直接接触法换热效率高的优点并解决了其原本存在的问题。相比当前应用普遍
5的盘管式冰蓄冷系统，该系统具有更高的蒸发温度有利于制冷系统性能的提高。 而且，由于冰浆的特殊性，产生的冰浆可直接输送至空调系统末端设备上使用， 具有广阔的发展前景。
附图是气体直接接触式冰浆制取系统的结构示意图。
具体实施例方式
如附图所示，气体直接接触式冰浆制取系统由制冷剂循环、气体循环和制 冰溶液循环三个部分组成制冷剂循环包括依次连接的制冷机组l、干燥过滤器 3、电磁阀4、热力膨胀阀6、 一级换热器IO，其中制冷机组l出口和干燥过滤 器进口 3通过第一截止阀2连接，电磁阀4和热力膨胀阀6中间设有第一压力 表5，热力膨胀阀6和一级换热器10制冷剂进口通过第二截止阀7连接， 一级 换热器10制冷剂进口设有第二压力表8和第一温度传感器9， 一级换热器10上 设有第二温度传感器11， 一级换热器10制冷剂出口设有第三温度传感器12和 第三压力表13， 一级换热器IO制冷剂出口通过第三截止阀14、第四截止阀15 与制冷机组l进口连接；气体循环包括依次连接的一级换热器10、气泵26、冰 浆生成器70以及电动三通阀62，其中一级换热器IO进气口设有第四压力表17、 第一双金属温度计18， 一级换热器10出气口设有第二双金属温度计19和第五 压力表20， 一级换热器10出气口通过第六截止阀21和第七截止阀22以及第一 软接头23与气泵26进口连接，气泵26进口设有第一球阀24、第六压力表25， 气泵26出口设有第七压力表27，气泵26出口通过第二软接头28、第八截止阀 29、第九截止阔33与冰浆生成器70进气口连接，其中第八截止阀29和第九截 止阀33之间设有第三双金属温度计30和第一流量计32，冰浆生成器70进气口 设有第四温度传感器34、第四双金属温度计35、第八压力表36，冰浆生成器 70出气口设有第五双金属温度计37、第五温度传感器38、第九压力表39，冰 浆生成器70气体出口通过第十截止阀40、电动三通阀62与第五截止阀16与一 级换热器10进气口连接；制冰溶液循环包括放冷循环和蓄冷循环放冷循环包 括依次连接的冰浆生成器70、空调末端设备49、加热器66，其中冰浆生成器 70出口和空调末端设备49进口通过第十二截止阀41、第十三截止阀45连接， 第十二截止阀41和第十三截止阀45之间设有第六温度传感器42、第六双金属 温度计43、第十压力表44，第十三截止阀45和空调末端设备49进口之间设有 第七温度传感器46、第七双金属温度计47、第十一压力表48，空调末端设备 49和加热器66进口通过第十四截止阀(53)连接，空调末端设备(49)和第十四截止阀(53)之间设有第十二压力表50、第八温度传感器51、第八双金属温 度计52，第十四截止阀53和加热器66进口之间设有第二流量计65，加热器66 出口和冰桨生成器70制冰溶液进口之间设有第九温度传感器67、第九双金属温 度计68、第十三压力表69,蓄冷循环包括依次连接的冰浆生成器70、蓄冰槽
55、 制冰溶液泵58、加热器66，冰浆生成器70出口和蓄冰槽55进口通过第十 二截止阀41连接，第十二截止阀41和蓄冰槽55进口之间设有第六温度传感器 42、第六双金属温度计43、第十压力表44，蓄冰槽55第二出口通过与制冰溶 液泵58进口连接，第十五截止阀54与制冰溶液泵58进口之间设有第三软接头
56、 第十四压力表57，制冰溶液泵58出口与第十六截止阀61之间设有第二球 阀59、第十五压力表63、第四软接头60，第十六截止阀61与加热器66之间设 有第二流量计65，加热器66和冰浆生成器70制冰溶液进口之间设有第九温度 传感器67、第九双金属温度计68、第十三压力表69,蓄冰槽55第一出口通过 第十七截止阀64与第十六截止阀61出口连接，气体循环采用氮气。
所述的制冷剂循环和气体循环采用一级换热器耦合。
本发明的工作原理为夜间用电低谷时，开启制冷机组和制冰溶液泵蓄存 冰浆。制冷系统通过一级换热器中的溶液将冷量传输给气体，气体吸收冷量温 度降低经过气体泵到达冰浆生成器底部喷射进入制冰溶液中。制冰溶液吸收气 体中的冷量温度不断下降直至达到冰点生成冰浆。同时气体吸收制冰溶液中的 热量温度升高返回一级换热器中。冰浆生成器中的冰浆进入蓄冰槽后由于密度 差自动分离，上层冰浆，下层溶液，制冰溶液再通过溶液泵回到冰浆生成器中。 此外，也可将制取的冰浆直接输送至空调系统末端实现冷量交换。
权利要求
1.一种气体直接接触式冰浆制取系统，其特征在于，它由制冷剂循环、气体循环和制冰溶液循环三个部分组成制冷剂循环包括依次连接的制冷机组(1)、干燥过滤器(3)、电磁阀(4)、热力膨胀阀(6)、一级换热器(10)，其中制冷机组(1)出口和干燥过滤器进口(3)通过第一截止阀(2)连接，电磁阀(4)和热力膨胀阀(6)中间设有第一压力表(5)，热力膨胀阀(6)和一级换热器(10)制冷剂进口通过第二截止阀(7)连接，一级换热器(10)制冷剂进口设有第二压力表(8)和第一温度传感器(9)，一级换热器(10)上设有第二温度传感器(11)，一级换热器(10)制冷剂出口设有第三温度传感器(12)和第三压力表(13)，一级换热器(10)制冷剂出口通过第三截止阀(14)、第四截止阀(15)与制冷机组(1)进口连接；气体循环包括依次连接的一级换热器(10)、气泵(26)、冰浆生成器(70)以及电动三通阀(62)，其中一级换热器(10)进气口设有第四压力表(17)、第一双金属温度计(18)，一级换热器(10)出气口设有第二双金属温度计(19)和第五压力表(20)，一级换热器(10)出气口通过第六截止阀(21)和第七截止阀(22)以及第一软接头(23)与气泵(26)进口连接，气泵(26)进口设有第一球阀(24)、第六压力表(25)，气泵(26)出口设有第七压力表(27)，气泵(26)出口通过第二软接头(28)、第八截止阀(29)、第九截止阀(33)与冰浆生成器(70)进气口连接，其中第八截止阀(29)和第九截止阀(33)之间设有第三双金属温度计(30)和第一流量计(32)，冰浆生成器(70)进气口设有第四温度传感器(34)、第四双金属温度计(35)、第八压力表(36)，冰浆生成器(70)出气口设有第五双金属温度计(37)、第五温度传感器(38)、第九压力表(39)，冰浆生成器(70)气体出口通过第十截止阀(40)、电动三通阀(62)与第五截止阀(16)与一级换热器(10)进气口连接；制冰溶液循环包括放冷循环和蓄冷循环放冷循环包括依次连接的冰浆生成器(70)、空调末端设备(49)、加热器(66)，其中冰浆生成器(70)出口和空调末端设备(49)进口通过第十二截止阀(41)、第十三截止阀(45)连接，第十二截止阀(41)和第十三截止阀(45)之间设有第六温度传感器(42)、第六双金属温度计(43)、第十压力表(44)，第十三截止阀(45)和空调末端设备(49)进口之间设有第七温度传感器(46)、第七双金属温度计(47)、第十一压力表(48)，空调末端设备(49)和加热器(66)进口通过第十四截止阀(53)连接，空调末端设备(49)和第十四截止阀(53)之间设有第十二压力表(50)、第八温度传感器(51)、第八双金属温度计(52)，第十四截止阀(53)和加热器(66)进口之间设有第二流量计(65)，加热器(66)出口和冰浆生成器(70)制冰溶液进口之间设有第九温度传感器(67)、第九双金属温度计(68)、第十三压力表(69)，蓄冷循环包括依次连接的冰浆生成器(70)、蓄冰槽(55)、制冰溶液泵(58)、加热器(66)，冰浆生成器(70)出口和蓄冰槽(55)进口通过第十二截止阀(41)连接，第十二截止阀(41)和蓄冰槽(55)进口之间设有第六温度传感器(42)、第六双金属温度计(43)、第十压力表(44)，蓄冰槽(55)第二出口通过与制冰溶液泵(58)进口连接，第十五截止阀(54)与制冰溶液泵(58)进口之间设有第三软接头(56)、第十四压力表(57)，制冰溶液泵(58)出口与第十六截止阀(61)之间设有第二球阀(59)、第十五压力表(63)、第四软接头(60)，第十六截止阀(61)与加热器(66)之间设有第二流量计(65)，加热器(66)和冰浆生成器(70)制冰溶液进口之间设有第九温度传感器(67)、第九双金属温度计(68)、第十三压力表(69)，蓄冰槽(55)第一出口通过第十七截止阀(64)与第十六截止阀(61)出口连接，气体循环采用氮气。
2.根据权利要求1所述的一种气体直接接触式冰浆制取系统，其特征在于所 述的制冷剂循环和气体循环采用一级换热器耦合。
全文摘要
本发明公开了一种气体直接接触式冰浆制取系统。该系统由制冷剂循环，气体循环和制冰溶液循环三个部分组成。其中，载冷剂采用空气、氮气等环境友好型气体。相比液体载冷剂，相同质量的气体在冰浆生成器内会产生更多的气泡从而增大换热面积，同时，气体更容易实现较大的进气速度从而促进气泡的扩散，使得冰浆生成器内部温度分布更加均匀，避免局部过冷，降低冰堵现象发生的可能性。此外，系统中采用了一级换热器。制冷系统蒸发器置于一级换热器中，载冷剂气体与一级换热器中的溶液(乙二醇溶液)直接接触换热。由于气体的剧烈扰动作用，载冷剂与蒸发器的对流换热系数大大增加，解决了气体与制冷系统蒸发器直接对流换热热阻较大的问题。此外，温度较高的气体通过温度较低的载冷剂溶液，达到了除去气体中水分的目的，进一步降低了系统冰堵的可能性。
文档编号F25C1/00GK101629771SQ20091010211
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月13日 优先权日2009年8月13日
发明者张学军, 田新建, 邱利民, 郑克晴 申请人:浙江大学