用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备的制作方法

本发明属于超高压设备技术领域，尤其是涉及一种用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备。

背景技术：

超高压冷冻技术是一种新的冷冻技术，将物料放入充满液体介质的超高压容器内，密封后加压至200mpa左右，通过制冷将容器冷却降温至设定温度(-20℃)，当物料充分冷却到设定温度(-20℃)后，突然泄压到一个大气压，物料瞬时结冰冷冻。物料在冻结的过程中，冻结速度越快，物料内部形成的冰晶就越小越均匀，对物料的品质影响越小。

为了实现超高压冷冻加工中会使用超高压装置及制冷装置，如图1所示，传统的超高压缸筒外层设置一个夹层套，冷媒在夹层套内循环，将超高压缸筒内的液体及物料的热量通过内外缸筒传热吸收过来逐渐冷却，当温度达到冻结温度后突然泄压，物料瞬间冻结，冰晶细微，没有晶粒长大的过程，因此对细胞的破坏小，保证物料的冻结质量。

影响超高压冷冻生产效率的是制冷设备的换热效率，但是，目前超高压设备采用的是外置换热，其换热效率不高、冷冻时间长、生产成本高、浪费能源。

因此，亟需设计一种能够解决上述技术问题的用于超高压冷冻设备的换热系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、换热效率高。节省能源、生产效率高的用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备。

本发明的技术方案如下：

一种用于超高压冷冻设备的换热系统，包括设置在超高压冷冻设备的高压冷冻腔外的外置换热组件和设置在高压冷冻腔内的内置换热组件，所述内置换热组件盘旋设置在高压冷冻腔的内壁上，所述内置换热组件的冷媒进口与冷媒出口均设置在所述高压冷冻腔底部的底堵上，且该内置换热组件的冷媒进口与冷媒出口穿过该底堵与外部的水泵连接以进行强制循环而直接冷却高压冷冻腔内的介质，在高压冷冻腔内建立促使介质流动的热动力场，一方面加速高压冷冻腔内介质的冷却，另一方面使热场均匀。

在上述技术方案中，所述内置换热组件的换热管绕所述高压冷冻腔的内壁的轴线盘旋且沿所述高压冷冻腔的轴向延伸，当内置换热组件的换热管内的冷媒在外部压力作用下沿着内置换热组件内部流动，将高压冷冻腔内流体的热量带走，由于比重的关系，上部的介质被冷却后会沿着高压冷冻腔向下流动，而高压冷冻腔下部及中间的介质温度较高且比重较轻，从而形成向上流动的趋势，以在高压冷冻腔内构成了一个循环流动的热动力场。

在上述技术方案中，所述内置换热组件的换热管的一端与冷媒进口连通，另一端与冷媒出口连通。

在上述技术方案中，所述外置换热组件为夹层套，所述外置换热组件套装在所述高压冷冻腔的外侧。

在上述技术方案中，所述外置换热器的冷媒进口与冷媒出口分别设置在夹层套的上下两端。

在上述技术方案中，所述外置换热组件内的介质为防冻的水溶液或防冻的介质。

本发明的另一个目的是提供一种基于如所述的换热系统的超高压冷冻设备，包括所述的换热系统、超高压反应釜和对超高压反应釜加压的增压器；

所述超高压反应釜内设有超高压容器，所述超高压容器内形成有高压冷冻腔以用于盛放物料，所述的外置换热组件套设在超高压容器的外侧，所述的内置换热组件设置在超高压容器的高压冷冻腔内，所述超高压容器的底部设有安装架以用于固定在超高压反应釜内。

在上述技术方案中，所述超高压反应釜的底部设有支撑板以用于固定。

在上述技术方案中，所述高压冷冻腔内可拆卸地安装有料筐，所述料筐的中间设有导流管以用于循环高压冷冻腔内的热动力场。

在上述技术方案中，所述料筐为圆桶状，所述料筐的顶部形成有挂钩以用于与高压冷冻腔连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.在超高压冷冻设备的高压冷冻腔内设置了内置换热组件，内置换热组件的换热管沿高压冷冻腔的内壁轴线盘旋设置，能够直接冷却放置在高压冷冻腔内的介质，由于比重的关系，高压冷冻腔内上部的介质与下部的介质形成循环流动的热动力场，一方面通过对流加强热交换，另一方面使得热动力场的温度均匀，达到热平衡。

2.由于比重的关系，冷媒在外部压力的作用下，沿着内置换热组件的换热管流动，能够快速将高压冷冻腔内的热量带走，有效提高超高压冷冻设备的换热效率，节省能源。

附图说明

图1是现有技术的超高压冷冻设备的结构示意图；

图2是本发明的用于超高压冷冻设备的换热系统的结构示意图；

图3是本发明的用于超高压冷冻设备的换热系统的对流原理示意图；

图4是本发明的超高压冷冻设备的结构示意图。

图5是实施例3中料筐的结构图。

图中：

1、超高压容器2、内置换热组件3、外置换热组件

4、底堵5、增压器6、超高压反应釜

7、安装架8、支撑板9、高压冷冻腔

10.料筐11、导流管

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图2-图3所示，本发明用于超高压冷冻设备的换热系统，包括设置在超高压冷冻设备的高压冷冻腔9外的外置换热组件3和设置在高压冷冻腔9内的内置换热组件2，所述内置换热组件2盘旋设置在高压冷冻腔9的内壁上，所述内置换热组件2的冷媒进口与冷媒出口均设置在所述高压冷冻腔9底部的底堵4上，且该内置换热组件2的冷媒进口与冷媒出口穿过该底堵4与外部的水泵连接以进行强制循环，能够直接冷却所述高压冷冻腔9内的介质，在高压冷冻腔9内建立促使介质流动的热动力场，一方面加速高压冷冻腔9内介质的冷却，另一方面使热场均匀。

进一步地说，所述内置换热组件2的换热管采用耐高温的不锈钢管，所述内置换热组件2的换热管绕所述高压冷冻腔9的内壁的轴线盘旋且沿所述高压冷冻腔9的轴向延伸，当内置换热组件2的换热管内的冷媒在外部压力作用下沿着内置换热组件2内部流动，将高压冷冻腔9内流体的热量带走，由于比重的关系，上部的介质被冷却后会沿着高压冷冻腔9向下流动，而高压冷冻腔9下部及中间的介质温度较高且比重较轻，从而形成向上流动的趋势，以在高压冷冻腔9内构成了一个循环流动的热动力场。

进一步地说，所述内置换热组件2的换热管的一端与冷媒进口连通，另一端与冷媒出口连通，所述内置换热组件2的冷媒进口与冷媒出口设置在高压冷冻腔9底部的底堵4处，并冷媒进口与冷媒出口通过底堵4与外部的水泵连接以进行强制循环，以用于内置换热组件2能够承受超高压冷冻设备的超高压，能够直接冷却高压冷冻腔9内的介质。

进一步地说，所述外置换热组件3为夹层套，所述外置换热组件3套装在所述高压冷冻腔9的外侧，所述外置换热器的冷媒进口与冷媒出口分别设置在该夹层套的上下两端。

本发明的换热系统运行时，内置换热组件2的换热管内的冷媒在外接水泵的推动下进入超高压冷冻设备的高压冷冻腔9内对高压冷冻腔9内的介质进行冷却，外接水泵强制循环换热管内的冷媒，有效地带走高压冷冻腔9内介质的热量，并通过制冷机冷却。

实施例2

如图4所示，本发明的超高压冷冻设备，包括实施例1中所述的换热系统、超高压反应釜6和对超高压反应釜6加压的增压器5；

所述超高压反应釜6内设有超高压容器1，所述超高压容器1内形成有高压冷冻腔9以用于盛放物料，所述的外置换热组件3套设在超高压容器1的外侧，所述的内置换热组件2设置在超高压容器1的高压冷冻腔9内，所述超高压容器1的底部设有安装架7以用于固定在超高压反应釜6内。

进一步地说，所述超高压反应釜6的底部设有支撑板8以用于固定。

实施例3

在实施例2的基础上，如图5所示，所述超高压冷冻设备的高压冷冻腔9内安装有可拆卸的圆桶状的料筐10，所述料筐10的中间设有导流管11以用于使得料筐10上部温度较低的介质沿着料筐10的筐壁向下流动，料筐10下部温度较高的介质可以从料筐10中部的导流管11向上流动，而形成环流，有效改善高压冷冻腔9内的导热效果。

进一步地说，所述料筐10的顶部形成有向外延伸的挂钩，以使所述料筐10与高压冷冻腔9卡装，且便于在完成超高压冷冻的工序后将冷冻的产品从料筐10中取出。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。