CN100385185C - 溶液式动态制冰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种溶液式动态制冰系统。该溶液式动态制冰系统由制冷剂循环，载冷剂循环和制冰溶液循环三部分组成。连接载冷剂循环和制冰溶液循环的冰浆生成器由竖直放置的管板壳管式换热器和空压机组成。本发明可采用载冷剂，容易控制管板壳管式换热器的入口温度，制冰过程是动态的，换热效率高。冰浆生成器采用竖直放置的管板壳管式换热器。这样，生成的冰晶可以通过浮力作用上升到管板壳管式换热器的顶部，和制冰溶液混合后，流入蓄冰槽。管板壳管式换热器鼓入了压缩空气。压缩空气一方面可以强化管板壳管式换热器的换热，另一方面可以增加管板壳管式换热器内部的扰动，抑制冰晶黏附在管束上。蓄冰槽结构简单，无需配管，造价便宜。

Description

溶液式动态制冰系统
技术领域
本发明涉及一种溶液式动态制冰系统，属于能源类空调技术领域，尤其涉及冰浆生成器的结构形式。
背景技术
溶液式动态制冰系统中冰浆生成器是制冰晶的核心部件。冰浆生成器的换热情况直接影响制冰量、载冷剂和制冰溶液流量和泵功等，因此冰浆生成器结构是影响冰浆生成器性能的重要因素。无论在科学研究还是在工程应用上，冰浆生成器结构形式都显得非常重要。目前，冰浆生成器结构主要采用水平放置的壳管式换热器、盘管换热器、螺旋形换热器。对于不同换热器，其换热效果、载冷剂流速、压力损失都不一样，这些是影响制冰量和系统成本的主要因素。
发明内容
本发明的目的是提供了一种换热效果良好、结构简单、制冰溶液输送方便、压力损失小的溶液式动态制冰系统。
本发明采用如下技术方案来实现本发明的目的：
它由制冷剂循环，载冷剂循环和制冰溶液循环三部分组成；制冷剂循环具有依次连接的制冷机组、干燥过滤器、电磁阀、热力膨胀阀、箱式蒸发器、搅拌器；制冷机组与干燥过滤器连接处设有第一截止阀；电磁阀与热力膨胀阀连接处设有第一压力表；热力膨胀阀与箱式蒸发器连接处设有第二压力表和第二截止阀；箱式蒸发器与制冷机组连接处设有第一热电偶温度传感器、第三截止阀、第三压力表和第四截止阀；载冷剂循环具有依次连接的载冷剂溶液泵、第一电加热器、第二热电偶温度传感器、管板壳管式换热器、第三热电偶温度传感器、第一流量计、电动三通阀；载冷剂溶液泵与第一电加热器连接处设有第四压力表、软接头、第五截止阀和第一双金属温度计；第二热电偶温度传感器与管板壳管式换热器连接处设有第二双金属温度计和第五压力表；管板壳管式换热器与第三热电偶温度传感器连接处设有第六压力表和第三双金属温度计；第三热电偶温度传感器和第一流量计连接处设有第六截止阀；电动三通阀与箱式蒸发器连接处设有第七截止阀、第四双金属温度计和第七压力表；箱式蒸发器与载冷剂溶液泵连接处设有第八压力表、第五双金属温度计、第八截止阀、第九截止阀、软接头、第一球阀、第九压力表；第一双金属温度计与第一电加热器之间设置一旁通管路，该管路中设有第十旁通截止阀，旁通管路的另一端连接在第一流量计与电动三通阀之间；制冰溶液循环具有依次连接的管板壳管式换热器、第四热电偶温度传感器、蓄冰槽、第五热电偶温度传感器、制冰溶液泵、第二流量计、第二电加热器、第六热电偶温度传感器、冰浆生成器进出口压差、空压机、U形管；管板壳管式换热器与第四热电偶温度传感器连接处设有第十压力表和第六双金属温度计；蓄冰槽与制冰溶液泵连接处设有第五热电偶温度传感器、第七双金属温度计、第十一截止阀、软接头、第二球阀、第十一压力表；制冰溶液泵与第二流量计连接的管路上设有第十二压力表、软接头、第十二截止阀，该第十二截止阀与第二流量计之间设有旁通管路连接到蓄冰槽的底部，该旁通管路上设有第十三旁通截止阀；第六热电偶温度传感器与管板壳管式换热器连接处设有第十三压力表、第八双金属温度计；管板壳管式换热器与U形管连接处设有第十四截止阀；空压机与U形管连接处设有第十五截止阀；蓄冰溶液从蓄冰槽底部送出，通过制冰溶液泵输送到竖直放置的管板壳管式换热器，在其底部入口处进入，换热后从其上部送出；载冷剂通过载冷剂溶液泵输送到管板壳管式换热器；空压机送出的压缩空气经过第十四截止阀输送到管板壳管式换热器底部进入；压缩空气通过管板壳管式换热器自下而上鼓气，并连同蓄冰溶液一起从管板壳管式换热器部送出。
本发明的有益效果是：
1)可采用载冷剂，容易控制管板壳管式换热器的入口温度，制冰过程是动态的，换热效率高。
2)冰浆生成器采用竖直放置的固定管板壳管式换热器。这样，生成的冰晶可以通过浮力作用上升到管板壳管式换热器的顶部，和制冰溶液混合后，流入蓄冰槽。
3)管板壳管式换热器鼓入了压缩空气。压缩空气一方面可以强化管板壳管式换热器的换热，另一方面可以增加换热器内部的扰动，抑制冰晶黏附在管束上。
4)蓄冰槽结构简单，无需配管，造价便宜。
附图说明
附图是溶液式动态制冰系统的结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，溶液式动态制冰系统由它由制冷剂循环，载冷剂循环和制冰溶液循环三部分组成；制冷剂循环具有依次连接的制冷机组1、干燥过滤器2、电磁阀3、热力膨胀阀4、箱式蒸发器5、搅拌器6；制冷机组1与干燥过滤器2连接处设有第一截止阀16；电磁阀3与热力膨胀阀4连接处设有第一压力表18；热力膨胀阀4与箱式蒸发器5连接处设有第二压力表19和第二截止阀20；箱式蒸发器5与制冷机组1连接处设有第一热电偶温度传感器68、第三截止阀21、第三压力表22和第四截止阀17；载冷剂循环具有依次连接的载冷剂溶液泵7、第一电加热器8、第二热电偶温度传感器65、管板壳管式换热器9、第三热电偶温度传感器66、第一流量计60、电动三通阀10；载冷剂溶液泵7与第一电加热器8连接处设有第四压力表31、软接头34、第五截止阀32和第一双金属温度计33；第二热电偶温度传感器65与管板壳管式换热器9连接处设有第二双金属温度计44和第五压力表47；管板壳管式换热器9与第三热电偶温度传感器66连接处设有第六压力表46和第三双金属温度计45；第三热电偶温度传感器66和第一流量计60连接处设有第六截止阀38；电动三通阀10与箱式蒸发器5连接处设有第七截止阀23、第四双金属温度计24和第七压力表25；箱式蒸发器5与载冷剂溶液泵7连接处设有第八压力表26、第五双金属温度计27、第八截止阀28、第九截止阀29、软接头36、第一球阀35、第九压力表30；第一双金属温度计33与第一电加热器8之间设置一旁通管路，该管路中设有第十旁通截止阀37，旁通管路的另一端连接在第一流量计60与电动三通阀10之间；制冰溶液循环具有依次连接的管板壳管式换热器9、第四热电偶温度传感器67、蓄冰槽12、第五热电偶温度传感器64、制冰溶液泵13、第二流量计63、第二电加热器14、第六热电偶温度传感器62、冰浆生成器进出口压差61、空压机11、U形管15；管板壳管式换热器9与第四热电偶温度传感器67连接处设有第十压力表40和第六双金属温度计39；蓄冰槽12与制冰溶液泵13连接处设有第五热电偶温度传感器64、第七双金属温度计49、第十一截止阀50、软接头51、第二球阀52、第十一压力表53；制冰溶液泵13与第二流量计63连接的管路上设有第十二压力表54、软接头55、第十二截止阀56，该第十二截止阀56与第二流量计63之间设有旁通管路连接到蓄冰槽12的底部，该旁通管路上设有第十三旁通截止阀48；第六热电偶温度传感器62与管板壳管式换热器9连接处设有第十三压力表43、第八双金属温度计42；管板壳管式换热器9与U形管15连接处设有第十四截止阀57；空压机11与U形管15连接处设有第十五截止阀58；蓄冰溶液从蓄冰槽12底部送出，通过制冰溶液泵13输送到竖直放置的管板壳管式换热器9，在其底部入口处进入，换热后从其上部送出；载冷剂通过载冷剂溶液泵7输送到管板壳管式换热器9；空压机11送出的压缩空气经过第十四截止阀57输送到管板壳管式换热器9底部进入；压缩空气通过管板壳管式换热器9自下而上鼓气，并连同蓄冰溶液一起从管板壳管式换热器9上部送出。
所述管板壳管式换热器9竖直放置。管板壳管式换热器9和空压机11组成冰浆生成器。管板壳管式换热器9的壳管内部一共有30根管子呈正三角形排列，管间距为管径的1.5倍。
箱式蒸发器5内设有搅拌器6，强化制冷剂循环和载冷剂循环的换热，为载冷剂流体提供所需要的冷量。载冷剂循环采用25％乙二醇溶液，其管板壳管式换热器入口温度65可通过电动三通阀10调节流量来控制。制冰溶液循环采用7％乙二醇溶液，其流量通过截止阀48、截止阀55来控制。
根据冰浆生成器的管板壳管式换热器进出口压差、制冰溶液流量、乙二醇凝固点温度来判断是否结冰。冰浆生成器的的管板壳管式换热器鼓气量由U形管15的压差来调节空压机的流量。
本发明工作原理为：利用夜间用电低谷时，制冷机组和制冰溶液泵开启，制冰溶液被溶液泵从蓄冰槽底部抽送至冰浆生成器的管板壳管式换热器，放出热量后在管壁上和制冰溶液内部凝结成细小的冰晶。部分粘附在管壁上的冰晶被流动的溶液冲下，与制冰溶液一起，在泵的作用下被送到蓄冰槽，最后由密度差的作用悬浮于蓄冰槽上部，与溶液分离。溶液动态制冰系统的关键在于冰浆生成器的管板壳管式换热器构造，换热表面材料和二元制冰溶液的搭配。

Claims (3)

1.一种溶液式动态制冰系统，其特征在于，它由制冷剂循环，载冷剂循环和制冰溶液循环三部分组成；制冷剂循环具有依次连接的制冷机组(1)、干燥过滤器(2)、电磁阀(3)、热力膨胀阀(4)、箱式蒸发器(5)、搅拌器(6)；制冷机组(1)与干燥过滤器(2)连接处设有第一截止阀(16)；电磁阀(3)与热力膨胀阀(4)连接处设有第一压力表(18)；热力膨胀阀(4)与箱式蒸发器(5)连接处设有第二压力表(19)和第二截止阀(20)；箱式蒸发器(5)与制冷机组(1)连接处设有第一热电偶温度传感器(68)、第三截止阀(21)、第三压力表(22)和第四截止阀(17)；载冷剂循环具有依次连接的载冷剂溶液泵(7)、第一电加热器(8)、第二热电偶温度传感器(65)、管板壳管式换热器(9)、第三热电偶温度传感器(66)、第一流量计(60)、电动三通阀(10)；载冷剂溶液泵(7)与第一电加热器(8)连接处设有第四压力表(31)、软接头(34)、第五截止阀(32)和第一双金属温度计(33)；第二热电偶温度传感器(65)与管板壳管式换热器(9)连接处设有第二双金属温度计(44)和第五压力表(47)；管板壳管式换热器(9)与第三热电偶温度传感器(66)连接处设有第六压力表(46)和第三双金属温度计(45)；第三热电偶温度传感器(66)和第一流量计(60)连接处设有第六截止阀(38)；电动三通阀(10)与箱式蒸发器(5)连接处设有第七截止阀(23)、第四双金属温度计(24)和第七压力表(25)；箱式蒸发器(5)与载冷剂溶液泵(7)连接处设有第八压力表(26)、第五双金属温度计(27)、第八截止阀(28)、第九截止阀(29)、软接头(36)、第一球阀(35)、第九压力表(30)；第一双金属温度计(33)与第一电加热器(8)之间设置一旁通管路，该管路中设有第十旁通截止阀(37)，旁通管路的另一端连接在第一流量计(60)与电动三通阀(10)之间；制冰溶液循环具有依次连接的管板壳管式换热器(9)、第四热电偶温度传感器(67)、蓄冰槽(12)、第五热电偶温度传感器(64)、制冰溶液泵(13)、第二流量计(63)、第二电加热器(14)、第六热电偶温度传感器(62)、冰浆生成器进出口压差(61)、空压机(11)、U形管(15)；管板壳管式换热器(9)与第四热电偶温度传感器(67)连接处设有第十压力表(40)和第六双金属温度计(39)；蓄冰槽(12)与制冰溶液泵(13)连接处设有第五热电偶温度传感器(64)、第七双金属温度计(49)、第十一截止阀(50)、软接头(51)、第二球阀(52)、第十一压力表(53)；制冰溶液泵(13)与第二流量计(63)连接的管路上设有第十二压力表(54)、软接头(55)、第十二截止阀(56)，该第十二截止阀(56)与第二流量计(63)之间设有旁通管路连接到蓄冰槽(12)的底部，该旁通管路上设有第十三旁通截止阀(48)；第六热电偶温度传感器(62)与管板壳管式换热器(9)连接处设有第十三压力表(43)、第八双金属温度计(42)；管板壳管式换热器(9)与U形管(15)连接处设有第十四截止阀(57)；空压机(11)与U形管(15)连接处设有第十五截止阀(58)；蓄冰溶液从蓄冰槽(12)底部送出，通过制冰溶液泵(13)输送到竖直放置的管板壳管式换热器(9)，在其底部入口处进入，换热后从其上部送出；载冷剂通过载冷剂溶液泵(7)输送到管板壳管式换热器(9)；空压机(11)送出的压缩空气经过第十四截止阀(57)输送到管板壳管式换热器(9)底部进入；压缩空气通过管板壳管式换热器(9)自下而上鼓气，并连同蓄冰溶液一起从管板壳管式换热器(9)上部送出。
2.根据权利要求1所述的溶液式动态制冰系统，其特征在于，所述管板壳管式换热器(9)和空压机(11)组成冰浆生成器。
3.根据权利要求1或2所述的溶液式动态制冰系统，其特征在于，所述的管板壳管式换热器(9)的壳管内部一共有30根管子呈正三角形排列，管间距为管径的1.5倍。
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