CN100523673C - 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置 - Google Patents

双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100523673C
CN100523673C CNB2008100192716A CN200810019271A CN100523673C CN 100523673 C CN100523673 C CN 100523673C CN B2008100192716 A CNB2008100192716 A CN B2008100192716A CN 200810019271 A CN200810019271 A CN 200810019271A CN 100523673 C CN100523673 C CN 100523673C
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
layer
ice
cold
ice making
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2008100192716A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101216232A (zh
Inventor
李秀伟
张小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIANGSU FOCUS SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CNB2008100192716A priority Critical patent/CN100523673C/zh
Publication of CN101216232A publication Critical patent/CN101216232A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100523673C publication Critical patent/CN100523673C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/85—Food storage or conservation, e.g. cooling or drying

Abstract

双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置，涉及一种利用过冷水制取流态冰的方法及其装置。本发明包括以下步骤：将用于制冷的水经过制冷循环单元初步冷却，并喷淋在蒸发过冷层内，同时经过处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层内，上述空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；上述水通入过冷解除制冰层，并被喷淋在过冷解除装置上产生冰晶和水的混合物；从蒸发过冷层出来的制冰空气通入过冷解除制冰层内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元中；上述冰晶和水的混合物经过冰水分离器后分离，得到流态冰；分离后的水回到水箱单元。本发明实现了能量损失少、制冰效率高、不会产生冰堵的目的。

Description

双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置
技术领域
本发明涉及一种利用过冷水制取流态冰的方法及其装置。
背景技术
随着能源紧张局面的凸现，制冷空调设备的广泛应用导致的空调系统能耗问题引起了当前社会界的普遍关注，节能成为制冷领域内在新形势下的迫切需求，我国也提出可持续性发展的建国战略。冰蓄冷作为一种节能设计的思路有着重要的意义，而流态冰以其良好的热力特性成为冰蓄冷的首选。
现有冰蓄冷空调中采用过冷水动态制取流态冰方式与传统的静态制冰方式相比，由于冷媒与水之间的传热热阻较小，而且不会随着制出冰量的增加而增加，所以减少了一定的能量损失，提高了制冰的效率。过冷水动态制冰流程为：水在过冷却器中冷却至过冷状态，水温低于0℃。然后经过过冷水解除装置消除其过冷状态，成为冰水混合物，经过冰水分离后，将冰储存起来，水循环利用。此种过冷水动态制取流态冰方法的重要缺陷在于过冷水易于在管内冻结并产生冰堵，导致系统稳定性大大降低，甚至无法运行。
空气与水滴直接接触时，在水滴的周围会形成一个温度等于水滴表面温度的饱和空气边界层，此时边界层内水蒸汽分子的浓度或水蒸汽分压力只取决于水滴表面的温度，当这个饱和水蒸汽分子的浓度或饱和水蒸汽分压力大于外界空气的水蒸气分子浓度或水蒸气分压力时，水滴会在这个压力差的作用下持续的蒸发直到达到二者的平衡，而在蒸发的过程中，水滴的水蒸汽饱和压力会不断下降，而与之对应的水滴温度也会不断的下降，也就是通常蒸发会导致降温的原因；所以，如果外界空气的水蒸汽分压力低于水的三相点(0℃)对应的饱和水蒸汽压611.7Pa，当蒸发达到压力平衡时，水滴的水蒸汽压也会降到611.7Pa以下，而相应的水滴的温度也会降到0℃以下，在水滴未结冰的情况下达到了使水滴被过冷的效果。
发明内容
本发明目的是提供一种能量损失少、制冰效率高、不会产生冰堵的双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明包括以下步骤：
第一步：用于制冷的水经过制冷循环单元被初步冷却，冷却后水的温度在0℃以上；
第二步：上述冷却后的水喷淋在蒸发过冷层内，同时经过空气处理单元处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层内，该制冰空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；
第三步：上述经过蒸发制冰层后的水通入过冷解除制冰层，并被喷淋在过冷解除制冰层内的过冷解除装置上，产生冰晶和水的混合物；
第四步：完成上述第三步的同时，从蒸发过冷层出来的制冰空气通入过冷解除制冰层内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元中；
第五步：上述第三步的冰晶和水的混合物经过冰水分离器后分离，得到所需的流态冰；分离后的水回到水箱单元，水箱单元提供了用于制冰的水；
第六步：重复上述步骤。
本发明包括水箱单元、制冷循环单元、空气处理单元、过冷水制冰单元、冰水分离器，水箱单元的水输出口与制冷循环单元连接，制冷循环单元的制冷水输出口与过冷水制冰单元连接，过冷水制冰单元的冰水混合物输出口与冰水分离器连接，冰水分离器上分别设有水输出口、冰输出口，水输出口与水箱单元连接；上述过冷水制冰单元包括蒸发过冷层、过冷解除制冰层，蒸发过冷层设置在过冷解除制冰层的上端，蒸发过冷层的水输入口与制冷循环单元的制冷水输出口连接，蒸发过冷层的过冷水出口和过冷解除制冷层的过冷水入口连通；过冷解除制冰层内设置过冷解除装置，过冷解除制冷层的冰水混合物输出口与冰水分离器连接；空气处理单元的空气输出口与蒸发过冷层的空气输入口连接，上述蒸发过冷层上设置空气输出口，上述过冷解除制冰层上设置空气输入口，所述蒸发过冷层的空气输出口与过冷解除制冰层的空气输入口连接，过冷解除制冰层的空气输出口与空气处理单元的空气输入口连接。
在制冷的过程中，空气与水滴直接接触时，在水滴的周围会形成一个温度等于水滴表面温度的饱和空气边界层，此时边界层内水蒸汽分子的浓度或水蒸汽分压力只取决于水滴表面的温度，当这个饱和水蒸汽分子的浓度或饱和水蒸汽分压力大于外界空气的水蒸汽分子浓度或水蒸汽分压力时，水滴会在这个压力差的作用下持续的蒸发直到达到二者的平衡，而在蒸发的过程中，水滴的水蒸汽饱和压力会不断下降，而与之对应的水滴温度也会不断的下降，也就是通常蒸发会导致降温的原因；所以，如果外界空气的水蒸汽分压力低于水的三相点(0℃)对应的饱和水蒸汽压611.7Pa，当蒸发达到压力平衡时，水滴的水蒸汽压也会降到611.7Pa以下，而相应的水滴的温度也会降到0℃以下，在水滴未结冰的情况下达到了使水滴被过冷的效果。
本发明采用上述技术方案，运行过程中，在第一阶段，用于制冰的水经过制冷循环单元得到冷却，但始终保持0℃以上的温度，然后以水滴的形态在制冰单元的第一层——蒸发过冷层中进行喷淋；同时，用于制冰的空气在通入过冷水制冰单元之前先经过了空气处理单元的处理，使得自身的水蒸汽分压力低于水的三相点对应的饱和水蒸汽压，之后，制冰空气也被通入了过冷水制冰单元的蒸发过冷层。在第二阶段，从第一层出来的水已变为过冷水，进入了过冷水制冷单元的第二层——过冷解除制冰层，并被淋在该层的过冷解除装置上，从而解除过冷状态，产生冰晶和水的混合物；同时从第一层出来的制冰空气，其温度在第一层也有所降低，也通入第二层以维持第二层较低的环境温度。接下来，冰水混合物在分离器中被分离，得到了我们需要的流态冰。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：
1、系统利用了水在很低水蒸汽压的环境中蒸发的效果从而改进了传统的过冷水制流态冰的方法，使得水的过冷处理在管外进行，避免了管内过冷可能造成的冰堵，提高了制流态冰系统运行的稳定性和可靠性。
2、由于本系统中经过制冷循环进行冷却后的水温高于0℃，而过冷到0℃以下的状态，从而减小了冷量，节省了该部分能量的消耗。
3、制冷循环单元和空气处理单元可以因地制宜的使用低位热源参与完成，从而大大降低了对电能的依赖，对节能有着一定的意义。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
本发明包括以下步骤：
第一步：用于制冷的水经过制冷循环单元2被初步冷却，冷却后水的温度在0℃以上；
第二步：上述冷却后的水喷淋在蒸发过冷层4—1内，同时经过空气处理单元3处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层4—1内，该制冰空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；
第三步：上述经过蒸发制冰层4—1后的水通入过冷解除制冰层4—2，并被喷淋在过冷解除制冰层4—2内的过冷解除装置4—3上，产生冰晶和水的混合物；
第四步：完成上述第三步的同时，从蒸发过冷层4—1出来的制冰空气通入过冷解除制冰层4—2内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元3中；
第五步：上述第三步的冰晶和水的混合物经过冰水分离器5后分离，得到所需的流态冰；分离后的水回到水箱单元1，水箱单元1提供了用于制冰的水；
第六步：重复上述步骤。
如图1所示，本发明包括水箱单元1、制冷循环单元2、空气处理单元3、过冷水制冰单元4、冰水分离器5，水箱单元1的水输出口1—1与制冷循环单元2连接，制冷循环单元2的制冷水输出口2—1与过冷水制冰单元4连接，过冷水制冰单元4的冰水混合物输出口4—4与冰水分离器5连接，冰水分离器5上分别设有水输出口5—2、冰输出口5—3，水输出口5—2与水箱单元1连接；上述过冷水制冰单元4包括蒸发过冷层4—1、过冷解除制冰层4—2，蒸发过冷层4—1设置在过冷解除制冰层4—2的上端，蒸发过冷层4—1的水输入口4—1—1与制冷循环单元2的制冷水输出口2-1连接，蒸发过冷层4—1的过冷水出口和过冷解除制冷层4—2的过冷水入口连通；过冷解除制冰层4—2内设置过冷解除装置4—3，过冷解除制冷层4—2的冰水混合物输出口4—4与冰水分离器5连接；空气处理单元3的空气输出口3—1与蒸发过冷层4—1的空气输入口4—1—2连接，上述蒸发过冷层4—1上设置空气输出口4—1—3，上述过冷解除制冰层4—2上设置空气输入口4—2—1，所述蒸发过冷层4—1的空气输出口4—1—3与过冷解除制冰层4—2的空气输入口4—2—1连接，过冷解除制冰层4—2的空气输出口4—2—2与空气处理单元3的空气输入口3—2连接。
供水源向水箱1内输送制冰用水，用于制冰的水从水箱1流向制冷循环单元2，制冷循环单元2可由各种制冷系统完成，可以根据实际情况利用低位热源驱动的制冷系统。水经过制冷循环单元2后得到冷却，但始终保持在0℃以上的温度，然后以水滴的形态在制冰单元4的第一层——蒸发过冷层4—1中进行喷淋；同时，用于制冰的空气在通入过冷水制冰单元4之前先经过了空气处理单元3的处理，使得自身的水蒸汽分压力低于水的三相点对应的饱和水蒸汽压611.7Pa(可以低位能源驱动的除湿循环或其他处理方法)，之后，制冰空气也被通入了过冷水制冰单元4的蒸发过冷层4—1。从第一层出来的水已经变为过冷水，进入了过冷水制冷单元4的第二层——过冷解除制冰层4—2，并被淋在该层的过冷解除装置4—3上，从而解除过冷状态，产生冰晶和水的混合物；同时，从第一层出来的制冰空气，其水蒸汽分压力提高，但是温度在第一层也被降低，因此也通入第二层以维持第二层较低的适宜过冷水解冷成冰的环境温度。接下来，冰水混合物在冰水分离器5中被分到了我们需要的流态冰，可以储存运输，而多量的水被送入水箱1循环利用，同时，从第二层出来的空气被送回空气处理单元3再次处理，从而使系统连续运行。

Claims (2)

1、双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：用于制冷的水经过制冷循环单元(2)被初步冷却，冷却后水的温度在0℃以上；
第二步：上述冷却后的水喷淋在蒸发过冷层(4—1)内，同时经过空气处理单元(3)处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层(4—1)内，该制冰空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；
第三步：上述经过蒸发制冰层(4—1)后的水通入过冷解除制冰层(4—2)，并被喷淋在过冷解除制冰层(4—2)内的过冷解除装置(4—3)上，产生冰晶和水的混合物；
第四步：完成上述第三步的同时，从蒸发过冷层(4—1)出来的制冰空气通入过冷解除制冰层(4—2)内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元(3)中；
第五步：上述第三步的冰晶和水的混合物经过冰水分离器(5)后分离，得到所需的流态冰；分离后的水回到水箱单元(1)，水箱单元(1)提供了用于制冰的水；
第六步：重复上述步骤。
2、一种完成权利要求1所述的双层蒸发式过冷水制取流态冰方法的制取装置，其特征在于：包括水箱单元(1)、制冷循环单元(2)、空气处理单元(3)、过冷水制冰单元(4)、冰水分离器(5)，水箱单元(1)的水输出口(1—1)与制冷循环单元(2)连接，制冷循环单元(2)的制冷水输出口(2—1)与过冷水制冰单元(4)连接，过冷水制冰单元(4)的冰水混合物输出口(4—4)与冰水分离器(5)连接，冰水分离器(5)上分别设有水输出口(5—2)、冰输出口(5—3)，水输出口(5—2)与水箱单元(1)连接；上述过冷水制冰单元(4)包括蒸发过冷层(4—1)、过冷解除制冰层(4—2)，蒸发过冷层(4—1)设置在过冷解除制冰层(4—2)的上端，蒸发过冷层(4—1)的水输入口(4—1—1)与制冷循环单元(2)的制冷水输出口(2-1)连接，蒸发过冷层(4—1)的过冷水出口和过冷解除制冷层(4—2)的过冷水入口连通；过冷解除制冰层(4—2)内设置过冷解除装置(4—3)，过冷解除制冷层(4—2)的冰水混合物输出口(4—4)与冰水分离器(5)连接；空气处理单元(3)的空气输出口(3—1)与蒸发过冷层(4—1)的空气输入口(4—1—2)连接，上述蒸发过冷层(4—1)上设置空气输出口(4—1—3)，上述过冷解除制冰层(4—2)上设置空气输入口(4—2—1)，所述蒸发过冷层(4—1)的空气输出口(4—1—3)与过冷解除制冰层(4—2)的空气输入口(4—2—1)连接，过冷解除制冰层(4—2)的空气输出口(4—2—2)与空气处理单元(3)的空气输入口(3—2)连接。
CNB2008100192716A 2008-01-18 2008-01-18 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置 Expired - Fee Related CN100523673C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2008100192716A CN100523673C (zh) 2008-01-18 2008-01-18 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2008100192716A CN100523673C (zh) 2008-01-18 2008-01-18 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101216232A CN101216232A (zh) 2008-07-09
CN100523673C true CN100523673C (zh) 2009-08-05

Family

ID=39622716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2008100192716A Expired - Fee Related CN100523673C (zh) 2008-01-18 2008-01-18 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100523673C (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102042728B (zh) * 2010-12-20 2012-01-18 东南大学 一种流态冰的制取方法及其装置
CN102052812B (zh) * 2010-12-20 2012-11-28 东南大学 空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的方法及装置
CN102620462B (zh) * 2011-01-31 2015-12-16 杭州三花研究院有限公司 热源驱动的真空制冷系统
CN102643939A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 山东省冶金设计院股份有限公司 给高炉鼓风机提供恒湿的空气的方法及装置
CN102538331B (zh) * 2012-03-30 2013-12-18 常熟南师大发展研究院有限公司 从真空法流态冰制取室中取出流态冰方法与装置
CN105571230A (zh) * 2016-03-11 2016-05-11 何建东 一种快速液氮制冰装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101216232A (zh) 2008-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103148629B (zh) 用于双温直冷式电冰箱的气液两相流喷射器增效制冷系统
CN108211648B (zh) 热回收式冷凝及变温变压吸附组合工艺油气回收装置
CN100552323C (zh) 太阳能-空气源蓄能型溶液热泵装置
CN100523673C (zh) 双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置
CN105546863A (zh) 一种采用喷射器增效的自复叠单温或双温制冷循环系统
CN101825372A (zh) 喷射制冷与蒸汽压缩制冷联合循环装置及方法
CN112158903B (zh) 基于溶液除湿的海水淡化装置
CN102230681B (zh) 一种蒸发器出口零过热度运行的制冷系统
CN101776353A (zh) 基于冷却塔的溶液型冷热水机组
CN208920650U (zh) 一种制冷系统
CN102062507B (zh) 基于溴化锂吸收式制冷循环的流态冰制取方法与装置
CN102080898A (zh) 一种溴化锂吸收式蒸发冷凝冷水机组
CN109724289B (zh) 多效再生无霜热泵系统装置及方法
CN201181142Y (zh) 双层蒸发式过冷水制取流态冰装置
CN202885326U (zh) 双机双级压缩冷冻机组
CN202092360U (zh) 一种两相流引射制冷系统
CN201463433U (zh) 多组并联蒸发器制冷系统的热气冲霜装置
CN101871702A (zh) 双热源高效吸收式制冷装置
CN101464070B (zh) 一种喷射式低温制冷机
CN201973952U (zh) 一种溴化锂吸收式蒸发冷凝冷水机组
CN104019591B (zh) 新型氨制冷集油器
CN106352586A (zh) 一种双机头热源塔热泵机组
CN202133171U (zh) 一种蒸发器出口零过热度运行的制冷系统
CN201637017U (zh) 一种热泵型冷热水供给装置
CN105805970B (zh) 一种热泵机组及气液两相均匀分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SOWTHEAST UNIV.

Effective date: 20131017

Owner name: JIANGSU FOCUS MACHINERY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: SOWTHEAST UNIV.

Effective date: 20131017

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210096 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 226600 NANTONG, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131017

Address after: CSG Haian County town of 226600 Jiangsu East Road No. 10, building 2, city of Nantong Province

Patentee after: JIANGSU FOCUS SOLAR ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Patentee after: Southeast University

Address before: 210096 Jiangsu city Nanjing Province four pailou No. 2

Patentee before: Southeast University

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090805

Termination date: 20170118