专利名称：空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制取流态冰的装置，尤其涉及一种空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置。
背景技术：
冰蓄冷技术是目前电力“移峰填谷”和解决电力不足的重要方法之一。该技术利用夜间廉价且充裕的电力高效地制冰蓄冷，在电力尖峰时间融冰释冷。为了克服静态冰蓄冷的固有缺陷，各种动态冰蓄冷方式成为目前研究的热点。流态冰作为动态制冰的一种，它是以水为基础的悬浮冰颗粒的溶液，它可以被泵抽取，另外由于冰浆由许多微小的冰晶组成， 这使得它与传统的冰槽蓄冷相比在热交换时有较大的换热面积，能更有效地适应冷负荷的变化，而且在系统冷负荷变化时，温度控制的准确性和稳定性大大提高。从应用范围来看， 流态冰不仅可以应用到冰蓄冷空调系统中，还可以应用到食品冷藏、渔业生产、消防和临床医学等领域，其应用前景非常广阔。目前流态冰制冰方法主要有直接接触式制冰法、刮削式制冰法、真空式制冰法和过冷水法。直接接触式制冰法要求相接触的两种介质不互相溶解，因此制冷剂的选择范围较窄，且运行一段时间后存在性能的衰减问题。另外，由于不可能完全将水与冷媒分离，制成的冰被乳化污染，对于在食品保鲜相关行业中的应用是不利的，环保性差。刮削式制冰法必须配置有外部电机驱动的旋转叶片，其结构及制造工艺复杂，能耗大，故障率高。真空式制冰法在制冰过程中需要保持真空，整个装置的气密性和真空度要求较高，结构比较复杂。 过冷水法是通过水在过冷却器中被冷却至过冷状态(低于o°c )，然后进入蓄冰槽，在蓄冰槽中，过冷水过冷状态消除成为冰水混合物，其中的冰留在蓄冰槽中，水被分离出去再次进入过冷却器。过冷水动态制冰过程中，水与冷媒之间始终保持恒定的较高的换热系数，制冰率较高，能量损失较小，但水的过冷状态是一个不稳定的状态，很难保持并极易发生相变，因此过冷水经常在遇到解冷装置之前就在过冷却器内结冰，从而产生冰堵的问题，同时，对蒸发温度的控制要求非常精确，难度较大。
发明内容技术问题本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，可以解决冰堵和能效低的问题，具有很好的节能效果。技术方案为解决上述技术问题，本实用新型采用的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，包括湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件、制冷剂循环组件和蒸发制冰水循环组件，其中湿空气冷凝制冰及蒸发制冰的复合空气循环组件，包括淋激式冷凝器、 风机、风量调节阀、制冰室、第一过冷水解冷器、第一储冰槽、第一冰水分离器和蒸发制冰室，制冰室包括顶端和底端均为开口的外筒和内筒，内筒位于外筒中，并固定连接在外筒的内壁上；第一过冷水解冷器位于第一储冰槽的上部，第一冰水分离器位于第一储冰槽的底部；淋激式冷凝器的出风口通过管道与风机的进风口连通，风机的出风口通过风量调节阀与制冰室的外筒顶端连通，制冰室的外筒底端与第一储冰槽的进口连通，制冰室的内筒顶端通过管道与蒸发制冰室的进风口连通，蒸发制冰室的出风口通过管道与淋激式冷凝器的进风口连通。制冷剂循环组件，包括淋激式冷凝器、制冷压缩机、空气冷凝器、膨胀阀和制冰室，制冰室的制冷剂出口通过管道与制冷压缩机的低压进气口连通，制冷压缩机的高压排气口通过管道与淋激式冷凝器的制冷剂进口连通，淋激式冷凝器的制冷剂出口通过管道与空气冷凝器的制冷剂进口连通，空气冷凝器的制冷剂出口通过膨胀阀与制冰室制冷剂入口连通。蒸发制冰水循环组件，包括水箱、水泵、调节阀、喷嘴、蒸发制冰室、第二过冷水解冷器、第二冰水分离器和第二储冰槽；第二过冷水解冷器位于第二储冰槽的上部，第二冰水分离器位于第二储冰槽的底部；喷嘴位于蒸发制冰室的上部；蒸发制冰室的下端与第二储冰槽的进口连通，第二储冰槽的出口通过管道与水箱的进水口连通，水箱的出水口通过管道与水泵的进水口连通，水泵的出水口通过调节阀与喷嘴连通。空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，还包括热交换器，热交换器位于连通风量调节阀和制冰室外筒的管道上，同时也位于连通蒸发制冰室和淋激式冷凝器的管道上。有益效果与现有技术相比，采用本实用新型的技术方案的优点是1.有效的避免了冰堵现象，提高了制取流态冰的稳定性。本技术方案中的制取流态冰的装置，在制冰室中设置了外筒和内筒，高湿空气在内筒和外筒之间的通道中，凝结过冷制取冰晶，制冰室外筒中的低温制冷剂与制冰室中的高湿空气发生热交换，湿空气冷凝时产生的水滴比较均勻并且粒径很小，增加了水滴的换热面积，水滴在下落过程中与冷凝后的空气继续进行换热，实现过冷，经过冷水解冷器解冷后形成冰晶。这种结构的制取流态冰的装置克服了传统过冷水法动态制冰装置容易发生冰堵的缺陷，提高了制取流态冰的稳定性。2.提高了制取流态冰的效率。在本实用新型的技术方案中，除了设置湿空气冷凝制冰室来制取流态冰，还设置了蒸发制冰室。从湿空气冷凝制冰室排出的低温低湿空气，进入蒸发制冰室中，低温低湿空气与从喷嘴喷射的雾化水滴发生热质交换，雾化水滴在低温低湿空气内蒸发冷却生成过冷水，经过第二冷水解冷器解冷后生成冰晶。在湿空气冷凝制冰室的基础上，增加设置蒸发制冰室，使得湿空气冷凝制冰室和蒸发制冰室中都有冰晶生成，大大提高了整个装置的制冰效率。3. 二次换热，增大了换热面积，提高了换热效率。本技术方案中的制冰室内部设一个内筒空气通道，高湿空气由制冰室的上部进入，在制冰室外筒内壁面和内筒外壁面之间的通道内流动，通过制冰室的壁面与壁外的低温制冷剂换热，空气到达制冰室的底部后，经内筒空气通道再向上运动排出制冰室，内筒通道中向上运动的低温低湿空气与进入制冰室的高湿空气通过内筒壁面同样进行热交换，使进入制冰室的高湿空气被冷却，因为增加了二次换热，增大了换热面积，提高了换热效率。4.节能效果显著。本技术方案中，利用淋激式冷凝器来加热加湿制冰所用的循环空气，这不仅解决了循环空气的加湿问题，而且充分利用了制冷循环的大部分冷凝废热，整个装置的节能效果显著。5.有效的提高了热交换效率。本技术方案还可以包括热交换器，该热交换器位于连通淋激式冷凝器和风机的管道上，同时也位于连通制冰室内筒和淋激式冷凝器的管道上。经淋激式冷凝器加热加湿后的高湿空气经热交换器与制冰室排出的低温低湿空气经行换热后被冷却，增加相对湿度后，进入制冰室进行冷凝过冷制取冰晶。由于采用了热交换器，整个装置的热交换效率得到了较大提高。
图1是本实用新型的装置结构组成框图。图2是本实用新型的一种改进方案的结构组成框图。图3是本实用新型的另一种改进方案的结构组成框图。图中有淋激式冷凝器1、风机2、风量调节阀3、制冰室4、外筒401、内筒402、第一过冷水解冷器5、第一储冰槽6、第一冰水分离器7、制冷压缩机8、空气冷凝器9、膨胀阀10、 水箱11、水泵12、调节阀13、喷嘴14、蒸发制冰室15、第二过冷水解冷器16、第二冰水分离器17、第二储冰槽18、热交换器19、水流量调节阀20、回水管21、旁通阀22。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实例进行详细的阐述。如图1所示，本实用新型的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，包括湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件、制冷剂循环组件和蒸发制冰水循环组件。湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件，包括淋激式冷凝器1、风机2、风量调节阀3、制冰室4、第一过冷水解冷器5、第一储冰槽6、第一冰水分离器7和蒸发制冰室15。 该制冰室4包括顶端和底端均为开口的外筒401和内筒402，内筒402位于外筒401中，并固定连接在外筒401的内壁上。第一过冷水解冷器5位于第一储冰槽6的上部，第一冰水分离器7位于第一储冰槽6的底部。该淋激式冷凝器1的出风口通过管道与风机2的进风口连通，风机2的出风口通过风量调节阀3与制冰室4的外筒401顶端连通，制冰室4的外筒401底端与第一储冰槽6的进口连通，制冰室4的内筒402顶端通过管道与蒸发制冰室 15的进风口连通，蒸发制冰室15的出风口通过管道与淋激式冷凝器1的进风口连通。制冷剂循环组件，包括淋激式冷凝器1、制冷压缩机8、空气冷凝器9、膨胀阀10和制冰室4，该制冰室4的制冷剂出口通过管道与制冷压缩机8的低压进气口连通，制冷压缩机8的高压排气口通过管道与淋激式冷凝器1的制冷剂进口连通，淋激式冷凝器1的制冷剂出口通过管道与空气冷凝器9的制冷剂进口连通，空气冷凝器9的制冷剂出口通过膨胀阀10与制冰室4制冷剂入口连通。蒸发制冰水循环组件，包括水箱11、水泵12、调节阀13、喷嘴14、蒸发制冰室15、 第二过冷水解冷器16、第二冰水分离器17和第二储冰槽18 ；该第二过冷水解冷器16位于第二储冰槽18的上部，该第二冰水分离器17位于第二储冰槽18的底部；该喷嘴14位于蒸发制冰室15的上部；该蒸发制冰室15的下端与第二储冰槽18的进口连通，第二储冰槽18 的出口通过管道与水箱11的进水口连通，水箱11的出水口通过管道与水泵12的进水口连通，水泵12的出水口通过调节阀13与喷嘴14连通。在上述三个循环组件中，湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件与制冷剂循环组件共用相同的淋激式冷凝器1和制冰室4，湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件与蒸发制冰水循环组件共用相同的蒸发制冰室15。使用该结构的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，包括了湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环、制冷剂循环和蒸发制冰水循环。这三个循环过程是同时进行的。制冷剂循环为湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环提供冷源，湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环为蒸发制冰水循环提供在蒸发制冰室15中制冰所需的低温低湿空气。湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环是高湿空气在风机2的作用下，经过风量调节阀3的调节后，进入制冰室4的外筒401内壁和制冰室4的内筒402外壁之间的通道中；高湿空气在该通道中与制冰室4外筒401壁外处的低温制冷剂进行热交换，湿空气冷却凝结，从空气中凝结出来的细小水滴在下降过程中与冷凝后的湿空气继续发生热量交换而进一步冷却；冷却过冷后的水滴，经过第一冷水解冷器5解冷后产生冰晶，未结冰的水滴经第一储冰槽6下部的第一冰水分离器7分离后流出第一储冰槽6 ；冷凝过后的低温低湿空气通过制冰室4内筒402排出；在排出的过程中，低温低湿空气通过内筒402壁面与送入制冰室4的高湿空气进行换热，使高湿空气冷却效果得到进一步强化；然后将制冰室4内筒 402中排出的低温低湿空气送入蒸发制冰室15中；蒸发制冰室15中的喷嘴14喷射的雾化水滴，在低温低湿空气中蒸发冷却结为冰晶；低温低湿空气与雾化水滴发生热质交换后，蒸发制冰室15排出低温空气，该低温空气进入淋激式冷凝器1中；低温空气吸收制冷剂循环的部分冷凝热，并被加热加湿成为高湿空气；在风机2的作用下，高湿空气被再一次送入制冰室4中冷凝制冰，从而完成了一个完整的湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环。此循环可以往复进行。制冷剂循环是制冷压缩机8将高温高压气态制冷剂排入淋激式冷凝器1中，从制冰室4排出的低温低湿空气及淋激式冷凝器1中循环水对制冷剂冷却后；制冷剂进入空气冷凝器9中，制冷剂进一步冷凝液化，形成高压液态制冷剂；高压液态制冷剂流经膨胀阀10 节流后，进入制冰室4 ；通过外筒401的壁面，制冷剂与制冰室4内的高湿空气发生热量交换，吸收高湿空气的热量并汽化后，从制冰室4上部排出，制冷压缩机8吸入制冷剂，从而完成了一个完整的制冷剂循环。此循环可以往复进行。蒸发制冰水循环是蒸发制冰室15中的喷嘴14喷射的雾化水滴在低温低湿空气内蒸发冷却生成过冷水，经第二过冷水解冷器16解冷后生成冰晶，未结冰的水经第二冰水分离器17分离后，流入水箱11中；在水泵12的压力作用下，经调节阀13调节流量后，水箱 11中的水再一次进入喷嘴14雾化喷淋，从而完成了一个完整的蒸发制冰水循环。此循环可以往复进行。该结构的制取流态冰的装置，在制冰室4中设置了外筒401和内筒402，高湿空气在内筒402和外筒401之间的通道中，凝结过冷制取冰晶，制冰室4外筒401中的低温制冷剂与制冰室4中的高湿空气发生热交换，湿空气冷凝时产生的水滴比较均勻并且粒径很小，增加了水滴的换热面积，水滴在下落过程中与冷凝后的空气继续进行换热，实现过冷， 经第一过冷水解冷器5解冷后形成冰晶。这种结构的制取流态冰的装置克服了传统过冷水法动态制冰装置容易发生冰堵的缺陷，提高了制取流态冰的稳定性和效率。同时，冷凝过后的低温低湿空气，从制冰室4排出，进入蒸发制冰室15中，低温低湿空气与从喷嘴14喷射的雾化水滴发生热质交换，雾化水滴在低温低湿空气内蒸发冷却生成过冷水，经第二过冷水解冷器16解冷后生成冰晶，未结冰的水经第二冰水分离器17分离后，流入水箱11中。在制冰室4的基础上，增加设置蒸发制冰室15，使得制冰室4和蒸发制冰室15中都有冰晶生成，大大提高了整个装置的制冰效率。另外，高湿空气由制冰室4的上部进入，在制冰室4外筒401内壁面和内筒402外壁面之间的通道内流动，通过制冰室4的壁面与壁外的低温制冷剂换热，空气到达制冰室4的底部后，经内筒402空气通道再向上运动排出制冰室4，内筒402通道中向上运动的低温低湿空气与进入制冰室4的高湿空气通过内筒402壁面同样进行热交换，使进入制冰室4的高湿空气被冷却。因为增加了二次换热，所以增大了换热面积，提高了换热效率。另外，利用淋激式冷凝器1来加热加湿制冰所用的循环空气，这不仅解决了循环空气的加湿问题，而且充分利用了制冷循环的大部分冷凝废热，整个装置的节能效果显著。进一步，如图2所示，所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，还包括热交换器19，该热交换器19位于连通风量调节阀3和制冰室4外筒401的管道上，同时也位于连通蒸发制冰室15和淋激式冷凝器1的管道上。该热交换器19可以采用现有的气体与气体热交换器结构。安装热交换器19后，从蒸发制冰室15排出的低温湿空气，通过热交换器 19与进入制冰室4的高湿空气发生显热交换，进入制冰室4的高湿空气被冷却的同时其相对湿度也得到提高，而从蒸发制冰室15排出的低温湿空气经热交换器19换热升温后，进入淋激式冷凝器1中。由于采用了热交换器19，整个装置的热交换效率得到了很大的提高。进一步，如图3所示，所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，还包括回水管21和水流量调节阀20。回水管21 —端与第一冰水分离器7的出水口连接，另一端与淋激式冷凝器1的储水槽连接。水流量调节阀20设置在回水管21上。在第一储冰槽6中， 未形成冰的水滴通过第一冰水分离器7分离后，可以经水流量调节阀20返回到淋激式冷凝器1的储水槽中被再次利用。这样可以减少外部对淋激式冷凝器1的注水量，有效循环利用水资源。进一步，所述的制冰室4的制冷剂入口位于制冰室4的下部，制冰室4的制冷剂出口位于制冰室4的上部。由于制冰室4的进风口位于上部，出风口位于下部，即空气在外筒和内筒之间的通道上的流动方向是自上而下，所以当制冷剂在制冰室4外筒中的流动方向是自下而上的时候，可以增加制冷剂和通道中的气体的换热效果。进一步，所述的蒸发制冰室15的进风口位于蒸发制冰室15的下部，蒸发制冰室15 的出风口位于蒸发制冰室15的上部。由于蒸发制冰室15的进风口位于下部，出风口位于上部，即空气在蒸发制冰室15中的流动方向是自下而上，所以，当喷嘴14自上而下喷射时， 可以增加雾化水滴和气体之间的换热效果。进一步，所述的低温低湿空气循环组件还包括旁通阀22，该旁通阀22通过管道连接在水箱11和调节阀13之间。在喷嘴14水流量比较小的时候，通过旁通阀22，保证水泵 12的循环流量基本不变，使其在高效工作区运行。进一步，所述的制冷室4的外筒401和内筒402同轴心设置。这样的位置设置可以提高制冷室4的外筒401和内筒402之间的换热效果。综上所述，本实用新型无论就目的、手段及功效，都是对现有技术的重大突破。上述实施例仅仅是对本实用新型的原理和功效的示例性说明，而非对本实用新型保护范围的限制。任何熟悉此项技术的人士均可在不违背本实用新型的技术原理及精神下，对实施例做出修改与变化。本实用新型的保护范围应如所述的权利要求所述。
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权利要求1.一种空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，该装置包括湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件、制冷剂循环组件和蒸发制冰水循环组件，其中所述的湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件，包括淋激式冷凝器(1)、风机O)、风量调节阀(3)、 制冰室G)、第一过冷水解冷器(5)、第一储冰槽(6)、第一冰水分离器(7)和蒸发制冰室 (15)，制冰室(4)包括顶端和底端均为开口的外筒(401)和内筒(402)，内筒(402)位于外筒G01)中，并固定连接在外筒G01)的内壁上；第一过冷水解冷器(5)位于第一储冰槽 (6)的上部，第一冰水分离器(7)位于第一储冰槽(6)的底部；淋激式冷凝器(1)的出风口通过管道与风机O)的进风口连通，风机O)的出风口通过风量调节阀C3)与制冰室(4) 的外筒(401)顶端连通，制冰室⑷的外筒(401)底端与第一储冰槽(6)的进口连通，制冰室的内筒(40 顶端通过管道与蒸发制冰室(1 的进风口连通，蒸发制冰室(15)的出风口通过管道与淋激式冷凝器(1)的进风口连通；所述的制冷剂循环组件，包括淋激式冷凝器(1)、制冷压缩机(8)、空气冷凝器(9)、膨胀阀(10)和制冰室(4)，制冰室(4)的制冷剂出口通过管道与制冷压缩机(8)的低压进气口连通，制冷压缩机(8)的高压排气口通过管道与淋激式冷凝器(1)的制冷剂进口连通，淋激式冷凝器(1)的制冷剂出口通过管道与空气冷凝器(9)的制冷剂进口连通，空气冷凝器(9)的制冷剂出口通过膨胀阀(10)与制冰室(4)制冷剂入口连通；所述的蒸发制冰水循环组件，包括水箱(11)、水泵(12)、调节阀 (13)、喷嘴(14)、蒸发制冰室(1 、第二过冷水解冷器(16)、第二冰水分离器(17)和第二储冰槽(18)；第二过冷水解冷器(16)位于第二储冰槽(18)的上部，第二冰水分离器(17)位于第二储冰槽(18)的底部；喷嘴(14)位于蒸发制冰室(15)的上部；蒸发制冰室(15)的下端与第二储冰槽(18)的进口连通，第二储冰槽(18)的出口通过管道与水箱(11)的进水口连通，水箱(11)的出水口通过管道与水泵(1 的进水口连通，水泵(1 的出水口通过调节阀(13)与喷嘴(14)连通。
2.按照权利要求1所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，还包括热交换器(19)，热交换器(19)位于连通风量调节阀C3)和制冰室(4)外筒001)的管道上，同时也位于连通蒸发制冰室(1 和淋激式冷凝器(1)的管道上。
3.按照权利要求2所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，所述的热交换器(19)是气体与气体热交换器。
4.按照权利要求1、2或3所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于， 还包括回水管和水流量调节阀(20)，回水管—端与第一冰水分离器(7)的出水口连接，另一端与淋激式冷凝器(1)的储水槽连接；水流量调节阀00)设置在回水管上。
5.按照权利要求4所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，所述的制冰室的制冷剂入口位于制冰室的下部，制冰室的制冷剂出口位于制冰室的上部。
6.按照权利要求5所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，所述的蒸发制冰室(1 的进风口位于蒸发制冰室(1 的下部，蒸发制冰室(1 的出风口位于蒸发制冰室(1 的上部。
7.按照权利要求6所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，所述的蒸发制冰水循环组件还包括旁通阀(22)，旁通阀0 通过管道连接在水箱(11)和调节阀(13)之间。
8.按照权利要求7所述的空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，其特征在于，所述的制冷室(4)的外筒(401)和内筒(402)同轴心设置。
专利摘要本实用新型公开了一种空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的装置，包括湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件、制冷剂循环组件和蒸发制冰水循环组件，其中湿空气冷凝复合蒸发式制冰空气循环组件，主要包括淋激式冷凝器、制冰室、第一过冷水解冷器、第一储冰槽、第一冰水分离器和蒸发制冰室，制冷剂循环组件，主要包括淋激式冷凝器、制冷压缩机、空气冷凝器和制冰室，蒸发制冰水循环组件，主要包括水箱、喷嘴、蒸发制冰室、第二过冷水解冷器、第二冰水分离器和第二储冰槽。本实用新型实现了系统稳定、制冰效率高、系统节能以及不会产生冰堵的目的。
文档编号F25C1/00GK201935496SQ20102066787
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者张小松, 闫俊海 申请人:东南大学