用于速冻、冷藏的翅管式换热器阵列式超声波防除霜技术的制作方法

本发明属于制冷与速冻技术领域，具体涉及用于食品加工速冻、冷藏的翅管式换热器阵列式超声波防除霜技术。

背景技术：

近年来，在食品保鲜及速冻等领域，由于低温、高湿工况使冷库、速冻设备等换热器表面结霜。结霜增加了制冷剂与环境间的换热热阻，使冷库或速冻柜内很难维持低温工况，影响了食品的储藏与食物的保鲜，因此必须对换热器表面进行周期性除霜。

在冷库或速冻设备除霜过程中，常采用停机后以热氨融霜或水冲霜来除去换热器表面结霜，除霜完成后，残留在机组换热器上的液滴在机组恢复制冷后会迅速冻结，在换热器表面形成基础冰层，从而加速了换热器表面的二次结冰现象；此外，除霜过程中引起库内温度波动将影响食物品质，甚至造成食物变质损坏，而速冻柜除霜过程中必须对机组进行停机，待除霜完成后重新开始工作，降低了速冻设备的使用率，从而影响经济效益。

由于食品加工速冻及冷藏设备工作环境相对湿度较大，翅片表面霜层的形成及生长速度相应也较快，为保证机组的正常运行，迫切需要有效的在线除霜技术，从而减少除霜过程对食品品质的影响以及速冻设备的非计划停机，以提高机组的运行效率，从而减少不必要的经济损失。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供用于食品加工速冻、冷藏的翅管式换热器阵列式超声波防除霜技术，通过传振板将阵列式超声换能器的高频机械振动传递至翅片表面，在翅片与霜层界面处激发破碎与剥离两种界面应力，去除换热器表面结霜，维持换热器换热效率，提高系统的稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

用于食品加工速冻、冷藏的翅管式换热器阵列式超声波防除霜技术，包括安装在换热器表面1的一条以上的传振板5，每条传振板5上安装的阵列式超声波换能器4通过导线7和一个分时间歇式控制器3连接为一个换能器组，每个换能器组并联接入具有频率跟踪功能的超声波发生器2，每个换能器组设有一个换能器防护罩6。

所述的换热器表面1的翅片间距应大于3mm，且翅片采用未开缝的直翅或波纹翅；如果翅片间距小于3mm时，超声除霜时风机应反转吹霜。

所述的超声波发生器2具有频率跟踪功能，通过工作电流反馈来实现电源与换能器谐振频率间的自适应，提高换能器的工作效率。

所述的分时间歇式控制器3对阵列式超声波换能器4的加载方式为间歇式加载，间歇时间介于10s至200s，工作时间介于10s至50s，阵列式超声波换能器4采用喇叭状或柱状，谐振频率介于20khz～80khz，具体根据运行工况及霜晶体生长速度决定。

所述的阵列式超声波换能器4的布置方式包括线性阵列、矩形阵列及环形阵列，阵列式超声波换能器4安装形式与间距由阵列式超声波换能器4结构形式及运行工况决定。

所述的传振板5为直板型、l型、t型、u型及m型，将直板型传振板焊缝与制冷管对齐焊接，并对焊接表面进行打磨，方便换能器的安装；对l型、t型、u型及m型传振板，将传振板5与迎风面前排制冷管进行胀接，胀接排数由运行工况及换热器结构决定，胀接应保证翅片、传振板5与制冷管接触区有翻边结构出现，且不出现相互滑动，松动现象，同组阵列式超声波换能器4的安装间距及参数由运行工况及阵列式超声波换能器4结构决定，相邻两条传振板5上的阵列式超声波换能器4应交错布置。

所述的传振板5安装平面宽度略宽于阵列式超声波换能器4安装面直径，胀接型传振板胀接于阵列式超声波换能器4迎风面前排制冷管上，传振板5间距介于40cm至60cm，具体根据运行工况及阵列式超声波换能器4结构决定。

本发明的有益效果为：

本发明利用阵列式超声波换能器4，通过传振板5将高频交变电流信号转换成高频振动信号，通过机械振动方式在霜层与阵列式超声波换能器4表面界面处产生剪切应力，除去换热器表面结霜；本发明能在机组运行过程中对机组进行除霜，维持了冷库及速冻柜内的超低温工况，提高了系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为阵列式超声波换能器在相邻两传振板上的安装示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1，用于食品加工速冻、冷藏的翅管式换热器阵列式超声波防除霜技术，包括安装在换热器表面1的一条以上的传振板5，每条传振板5上安装的阵列式超声波换能器4通过导线7和一个分时间歇式控制器3连接为一个换能器组，每个换能器组并联接入具有频率跟踪功能的超声波发生器2，每个换能器组设有一个换能器防护罩6；在每次开机时，打开阵列式超声波换能器4，通过分时间歇式控制器3对阵列式超声波换能器4施加间歇式超声激励，防止食品加工速冻、冷藏工况下翅管式换热器表面结霜。

所述的换热器表面1的翅片间距应大于3mm，且翅片采用未开缝的直翅或波纹翅；如果翅片间距小于3mm时，超声除霜时风机应反转吹霜。

所述的超声波发生器2具有频率跟踪功能，通过工作电流反馈来实现电源与换能器谐振频率间的自适应，提高换能器的工作效率。

为使超声能够高效、低能耗除霜，所述的分时间歇式控制器3对阵列式超声波换能器4的加载方式为间歇式加载，间歇时间介于10s至200s，工作时间介于10s至50s，阵列式超声波换能器4采用喇叭状或柱状，谐振频率介于20khz～80khz，具体根据运行工况及霜晶体生长速度决定。各换能器组采用分时间歇式控制，以实现对换热器内超声合成声束的相位控制，消除超声驻波在换热器表面形成的除霜死角。

所述的阵列式超声波换能器4的布置方式包括线性阵列、矩形阵列及环形阵列，阵列式超声波换能器4安装形式与间距由阵列式超声波换能器4结构形式及运行工况决定。

用玻璃胶，热缩管将阵列式超声波换能器4接线端子密封，并在每条传振板5中间阵列式超声波换能器4处引出供电导线，同时将阵列式超声波换能器4与导线7用换能器防护罩6密封，在底部开孔将导线7引出接于超声波发生器2上，保证食品加工速冻、冷藏的高湿度运行工况及除霜工况下超声振子的绝缘特性。

为使阵列式超声波换能器4始终工作于其谐振状态，超声波发生器2应具有频率跟踪功能，通过工作电流反馈来实现电源与阵列式超声波换能器4谐振频率间的自适应，提高换能器的工作效率。

对超声工作过程中的电流进行跟踪，通过调节串联在回路中的电感以抵消阵列式超声波换能器4的电抗，使整个电路为纯阻电路，匹配超声波发生器2的工作频率与阵列式超声波换能器4实际工作的谐振频率，提高阵列式超声波换能器4的机电转换效率。

参照图2，所述的传振板5为直板型、l型、t型、u型及m型，将直板型传振板焊缝与制冷管对齐焊接，并对焊接表面进行打磨，方便换能器的安装；对l型、t型、u型及m型传振板，将传振板5与迎风面前排制冷管进行胀接，胀接排数由运行工况及换热器结构决定，胀接应保证翅片、传振板5与制冷管接触区有翻边结构出现，且不出现相互滑动，松动现象。

保证传振板5上阵列式超声波换能器4安装区域平整，通过紧固螺钉、环氧树脂胶将阵列式超声波换能器4固定在传振板5表面，尽量保证安装的一致性，防止胶水层出现空泡现象，同组阵列式超声波换能器4的安装间距及参数由运行工况及阵列式超声波换能器4结构决定，且相邻两条传振板5上的阵列式超声波换能器4应交错布置，抑制超声指向性形成的除霜死区。

所述的传振板5安装平面宽度略宽于阵列式超声波换能器4安装面直径，胀接型传振板胀接于阵列式超声波换能器4迎风面前排制冷管上，传振板5间距介于40cm至60cm，具体根据运行工况及阵列式超声波换能器4结构决定。