CN101551177A - 一种提高水过冷度的方法及其应用和采用该方法的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高水过冷度的方法及其应用和采用该方法的装置。它用交变磁场作用于过冷水，引起水分子的振动，从而使其在一定的温度下也不会结冰。其方法为：它由静磁场和交变磁场叠加产生一个单一方向磁场，其中静磁场在1－20000Gs之间，交变磁场以静磁场值为参考交替变化，变动幅值在静磁场值的5％到15％；交变电磁场作用于水分子上，诱导水分子内由于电子自旋产生的磁矩呈规则排列，以利于水分子内电子的运动，提高热传导性能，使热量迅速在水内传递；在水被冷却的过程中施加磁场作用，可以增强水分子的热运动，在水分子到达过冷态后，进一步冷却从而提高水的过冷度。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高水过冷度的方法及其应用和采用该方法的装置。
背景技术
过冷水动态制冰是一种新的制冰方式。与传统的静态制冰方式相比，传热效率高，能耗低；而制取的动态冰(冰浆)可以用泵直接输送，减小了系统管路尺寸。目前该方法存在的问题是如何提高水的过冷度，从而防止水在过冷器中结冰发生冰堵。已有的提高过冷度的方法包括超声波法(ZL200520066480.8)、表面涂层法(00103341.7)等，都不能很好的控制水的过冷度。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用交变磁场作用于过冷水，引起水分子的振动，从而使其在一定的温度下也不会结冰的提高水过冷度的方法及其应用和采用该方法的装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种提高水过冷度的方法，它由静磁场和交变磁场叠加产生一个单一方向磁场，其中静磁场在1-20000Gs之间，交变磁场以静磁场值为参考交替变化，变动幅值在静磁场值的5％到15％；交变电磁场作用于水分子上，诱导水分子内磁矩产生规则排列，以利于水分子内电子的运动，提高热传导性能，使热量迅速在水内传递；在水被冷却的过程中施加磁场作用，在水分子到达过冷态后，进一步冷却从而提高水的过冷度。
所述静磁场由永久磁铁或者恒定电流通过电磁线圈产生；交变磁场可由交变磁场或交变电场或电磁辐射直接产生。
所述交变磁场的频谱范围在1kHz到1000kHz。
一种提高水过冷度的方法在过冷水连续法生产冰浆中的应用，在通常的过冷器上加上电磁场，调整电磁场强度，可控制及提高过冷水过冷度，从而解决冰堵。
一种采用提高水过冷度方法的过冷装置，该装置包括过冷器内管，过冷器内管外部是过冷器外管，过冷器外管的上部设有冷水进口，过冷器外管的下部设有过冷水出口，过冷器内管中充有冷媒；所述过冷器外管上套装磁场装置，该装置包括永久磁铁和电磁线圈。
本发明所述磁场由静磁场和交变磁场叠加产生的单一方向磁场，静磁场要求在1-20000Gs之间，交变磁场以静磁场值为参考交替变化，变动幅值在静磁场值的5％到15％。静磁场可由永久磁铁或者恒定电流通过电磁线圈产生；交变磁场可由交变磁场、交变电场或电磁辐射直接产生。磁场频谱范围在1kHz到1000kHz。交变磁场作用于分子上，会诱导分子内磁矩产生规则排列，有利于分子内电子的运动，从而能够提高热传导性能，从而热量能够迅速在水内传递。在水被冷却的过程中施加磁场作用，水分子会很快到达过冷态。而进一步的冷却会使过冷水开始冻结。当自由水分子被冷却的时候，随着温度的降低，其热运动逐渐变弱。当温度接近零度的时候，热运动变得更弱。此时由于电子旋转所引起的热运动就占据统治地位。然而，由于电子自旋的成对出现，其对热运动的影响通常被相互削弱了。因此自由的水分子被固定在氢键上，冰晶开始形成。但是，在施加单一方向电磁场的情况下，由于电子自旋都变为同向，此时由于电子自旋引起的热运动不是被相互削弱，反而相互增强，从而增强了分子的热运动。当温度被降低到通常冰晶开始形成的时候，由于磁场对分子热运动的加强此时结晶并没有开始，水分子被带到一个过冷状态，而且其过冷度比通常结冰所需过冷度更低。当温度再进一步降低，冰晶才开始形成。因而单一方向的磁场作用于过冷水，可以增加水的过冷度，防止结冰。
将该方法应用于过冷水连续法生产冰浆，其实施实例如下：在通常的过冷器上加上磁场，调整磁场强度和频率，可控制及提高过冷水过冷度，从而解决冰堵问题。
本发明的有益效果是：方法简单，可有效提高过冷水的过冷度，从而防止冰堵现象的发生。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1.冷水进口，2.电磁线圈，3.固定杆，4.永久磁铁，5.过冷器外管，6.过冷器内管，7.内管进口，8.过冷水出口，9.内管出口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种提高水过冷度的方法，它由静磁场和交变磁场叠加产生一个单一方向磁场，其中静磁场在1-20000Gs之间，交变磁场以静磁场值为参考交替变化，变动幅值在静磁场值的5％到15％；交变电磁场作用于水分子上，诱导水分子内磁矩产生规则排列，以利于水分子内电子的运动，提高热传导性能，使热量迅速在水内传递；在水被冷却的过程中施加磁场作用，在水分子到达过冷态后，进一步冷却从而提高水的过冷度。
静磁场由永久磁铁或者恒定电流通过电磁线圈产生；交变磁场可由交变磁场或交变电场或电磁辐射直接产生。交变磁场的频谱范围在1kHz到1000kHz。
提高水过冷度的方法在过冷水连续法生产冰浆中的应用，它在通常的过冷器上加上磁场，调整磁场强度，可控制及提高过冷水过冷度，从而解决冰堵。
图1中，一种采用提高水过冷度方法的过冷装置，该装置包括过冷器内管6，过冷器内管6外部是过冷器外管5，过冷器外管5的上部设有冷水进口1，过冷器外管5的下部设有过冷水出口8，过冷器内管6中充有冷媒，冷媒从内管进口7进入，从内管出口9流出；过冷器外管5上套装磁场装置，该装置包括永久磁铁4，与固定杆3所固定的电磁线圈2相配合。
本发明的技术方案及其应用和装置包括但不限于上述实例，凡是采用本发明权利要求限定的技术构思的以及在此基础上的其他简单变换或增添的技术方案均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提高水过冷度的方法，其特征是，它由静磁场和交变磁场叠加产生一个单一方向磁场，其中静磁场在1-20000Gs之间，交变磁场以静磁场值为参考交替变化，变动幅值在静磁场值的5％到15％；交变电磁场作用于水分子上，诱导水分子内磁矩产生规则排列，以利于水分子内电子的运动，提高热传导性能，使热量迅速在水内传递；在水被冷却的过程中施加磁场作用，增强水分子的热运动，在水分子到达过冷态后，进一步冷却从而提高水的过冷度。
2.如权利要求1所述的提高水过冷度的方法，其特征是，所述静磁场由永久磁铁或者恒定电流通过电磁线圈产生；交变磁场可由交变磁场或交变电场或电磁辐射直接产生。
3.如权利要求1或2所述的提高水过冷度的方法，其特征是，所述交变磁场的频谱范围在1kHz到1000kHz。
4.一种权利要求1所述的提高水过冷度的方法在过冷水连续法生产冰浆中的应用，其特征是，在通常的过冷器上加上磁场，调整磁场强度，可控制及提高过冷水过冷度，从而解决冰堵。
5.一种采用权利要求1所述提高水过冷度方法的过冷装置，该装置包括过冷器内管，过冷器内管外部是过冷器外管，过冷器外管的上部设有冷水进口，过冷器外管的下部设有过冷水出口，过冷器内管中充有冷媒；其特征是，所述过冷器外管上套装磁场装置，该装置包括永久磁铁，电磁线圈和电磁线圈的固定杆；固定杆由不可磁化且导热性差的材料加工制作。
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