CN102012139A - 间接换热式防冰晶传播器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种间接换热式防冰晶传播器，包括射流管及换热管，射流管包括后端的增速段及前端的射流段，换热管外套设于射流管的射流段并与射流段形成换热结构，换热管内为换热腔，换热管上设有换热进口及换热出口，换热腔通过换热进口及换热出口与外界相通。本发明结构简单，并可以有效的阻断冰晶的快速逆向传播。

Description

间接换热式防冰晶传播器
技术领域
本发明属于冰将制造领域，具体涉及一种间接换热式防冰晶传播器。
背景技术
冰蓄冷空调是一种对电网负荷移峰填谷具有显著作用的用户侧管理技术，该技术利用夜间富余电力开启制冷机组制冰，把冷量以冰的形式储存起来，在白天用电高峰时段则通过融冰的方式释放出冷量以供空调用户需求，从而避免或减少使用高峰时段的电力，实现对电网负荷的移峰填谷，减轻电网负荷的峰谷差矛盾，提高发电厂的运行效率，最终实现全局性的节能减排效益。
冰蓄冷空调的核心就是制冰系统，传统的冰蓄冷技术主要包括冰球式和盘管式两种，这两种冰蓄冷技术的制冰过程都是在相对静止的状态下由来自制冷主机的低温不冻液把冷量传递给水而结冰，因此统称为静态冰蓄冷。在静态制冰过程中热量的传递需要克服塑料或金属管壁以及冰层的较大热阻，因而具有传热效率低，制冰速度慢，制冷主机能耗高等诸多缺点。
针对静态冰蓄冷的固有技术缺点而发展起来的过冷水式动态冰蓄冷技术则从根本上解决了上述技术缺点，动态冰蓄冷的制冰过程是利用水具有一定过冷度的原理，首先在换热器中制取低于0℃的过冷水，同时通过特殊技术确保过冷水不在换热器中发生结冰(否则会堵塞换热器)，然后等过冷水排出换热器之后再进入冰浆生成器，解除过冷状态，生成冰浆。生成的冰浆被泵送进入蓄冰槽，然后在密度差的作用下冰水自然分层，冰被储存在槽内，水则继续循环送入过冷热交换器制取过冷水，如此循环，实现连续不断的动态制冰过程。动态冰蓄冷制冰过程中的换热是在过冷换热器中通过液--液强制对流方式实现的，因此具有远高于静态制冰的换热系数，从而克服了传统静态冰蓄冷所固有的换热系数低，能耗高等技术缺点。
确保动态冰蓄冷制冰过程稳定运行的关键在于有效防止过冷换热器中的结冰冻结问题。过冷水是一种非稳态的物质形态，在各种扰动如搅拌、冲击、超声波辐射等作用下，或者存在成核中心如粗糙壁面、杂质颗粒、冰晶颗粒等情况下都极易在瞬间解除过冷，生成冰浆。由于过冷热交换器中流道狭小，一旦生成冰浆不但会堵塞流道，还会因结冰后发生的体积膨胀而造成对换热器结构的破坏，所以，过冷换热器出口与冰浆生成器入口之间的冰晶传播阻断是关键技术之一。冰晶对于过冷水来说是最好的成核剂，过冷水一旦遇到冰晶将迅速围绕冰晶生成新的冰晶，这种生成冰晶的过程具有强烈的传播趋势。在动态制冰系统中，冰浆发生器中存在的大量冰晶具有沿过冷水管道向上游(过冷热交换器)传播的强烈趋势，如不采用有效的阻断，冰晶将迅速传播到过冷换热器中，从而冻结换热器，造成制冰循环中断。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种间接换热式防冰晶传播器，本发明结构简单，并可以有效的阻断冰晶的快速逆向传播。
其技术方案如下：
一种间接换热式防冰晶传播器，包括射流管及换热管，射流管包括后端的增速段及前端的射流段，换热管外套设于射流管的射流段并与射流段形成换热结构，换热管内为换热腔，换热管上设有换热进口及换热出口，换热腔通过换热进口及换热出口与外界相通。
前述技术方案进一步细化的技术方案可以是：
在所述射流管及流腔壁的内壁均设有憎水涂层。
所述射流管前端的横截面积小于后端的横截面积。
所述射流管呈喇叭状。
在所述增速段后端的管口及射流段的前端管口处均设有连接法兰。
所述换热管呈环状，换热管内形成环腔，该环腔将所述射流管的射流段环绕。
所述环腔与所述射流管同轴设置。
所述换热进口入换热出口相互错开，且沿所述环状换热管的切向方向设置，以加强换热效果。
本发明中，所述过冷水流动时前进的方向为前端，其相反方向为后端。
本发明中，射流管的增速段与射流段可以通过焊接或其它方式连接成一体，并且连接部位需平滑过渡，以防止过冷水在此产生局部阻力和剧烈扰动；憎水涂层可以采用聚四氟乙烯或其它相似材料，射流管的射流段可以为直管，但不限于直管，管口与外界管道的连接可以采用连接法兰来实现，也可以采用卡箍来实现。
综上所述，本发明的优点是：
1、当过冷水从增速段进入射流段时，其流速增加，较高流速的过冷水通过射流段进入冰浆发生器，当冰浆发生器内的冰晶向上游传播到本发明所述防冰晶传播器时，在射流管射流段的内壁及靠近内壁的区域生成大量的冰晶，此时由于在射流管射流段的外壁设有换热管，换热管内的水温较高，换热管内的水与射流管进行换热，使接触到射流管射流段内壁的冰晶快速融化，从而使靠近射流管射流段内壁的冰晶与管内壁的附着力大幅削弱，冰晶在射流管射流段高速过冷水的冲刷下快速向下游流动，避免了冰晶向上游的传播；
2、由于在所述射流管及流腔壁的内壁均设有憎水涂层，即使有冰晶附着在射流管及流腔壁的内壁，因其附着力小，只要过冷水的流速足够大，冰晶即可被吹离壁面并向前端流动；
3、换热管外套于射流管的射流段，并将射流段的外围环绕，使换热管与射流段形成均匀的换热；
4、在所述增速段后端的管口及射流段的前端管口处均设有连接法兰后，更方便与系统其它管道的连接。
附图说明
图1是本发明实施例所述防冰晶传播器在过冷水式冰浆制造系统中的应用图；
图2是本发明实施例所述防冰晶传播器的剖视图；
图3是图2的立体图；
附图标记说明：
1、射流管，2、换热管，3、增速段，4、射流段，5、换热进口，6、换热出口，7、换热腔，8、连接法兰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
如图2、图3所示，一种间接换热式防冰晶传播器，包括射流管1及换热管2，射流管1包括后端的增速段3及前端的射流段4，换热管2外套设于射流管1的射流段4并与射流段4形成换热结构，换热管2内为换热腔7，换热管2上设有换热进口5及换热出口6，换热腔7通过换热进口5及换热出口6与外界相通。
其中，在射流管1及流腔壁的内壁均设有憎水涂层；射流管1前端的横截面积小于后端的横截面积，射流管1呈喇叭状；在增速段3后端的管口及射流段4的前端管口处均设有连接法兰8。所述换热管2呈环状，换热管2内形成环腔，该环腔将射流管1的射流段4环绕并与射流管1同轴设置。
如图1所示为过冷水式动态冰蓄冷制冰过程的运行系统图，从蓄冰槽内取出的低温水(比如0℃)通过水泵被送入过冷换热器，在制冷主机的冷却下变成低于0℃(比如-2℃)但仍保持液态的过冷水，上述过冷水从过冷换热器出口排除之后，即进入本实施例所述防冰晶传播器，经过防冰晶传播器之后再进入冰浆发生器，解除过冷状态，生成冰浆并被送回蓄冰槽，冰浆在蓄冰槽内因冰水密度差而自然分层，冰浮在上层，水沉在下层，下层的水继续被循环送入过冷换热器，如此反复循环，蓄冰量不断增加，直到蓄满停机。
综上所述，本实施例的优点是：
1、当过冷水从增速段3进入射流段4时，其流速增加，较高流速的过冷水通过射流段4进入冰浆发生器，当冰浆发生器内的冰晶向上游传播到本实施例防冰晶传播器时，在射流管1射流段4的内壁及靠近内壁的区域生成大量的冰晶，此时由于在射流管1射流段4的外壁设有换热管2，换热管2内的水温较高，换热管2内的水与射流管1进行换热，使接触到射流管1射流段4内壁的冰晶快速融化，从而使靠近射流管1射流段4内壁的冰晶与管内壁的附着力大幅削弱，冰晶在射流管1射流段4高速过冷水的冲刷下快速向下游流动，避免了冰晶向上游的传播；
2、由于在射流管1及流腔壁的内壁均设有憎水涂层，即使有冰晶附着在射流管1及流腔壁的内壁，因其附着力小，只要过冷水的流速足够大，冰晶即可被吹离壁面并向前端流动；
3、换热管2外套于射流管1的射流段4，并将射流段4的外围环绕，使换热管2与射流段4形成均匀的换热；
4、在增速段3后端的管口及射流段4的前端管口处均设有连接法兰8后，更方便与系统其它管道的连接。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，包括射流管及换热管，射流管包括后端的增速段及前端的射流段，换热管外套设于射流管的射流段并与射流段形成换热结构，换热管内为换热腔，换热管上设有换热进口及换热出口，换热腔通过换热进口及换热出口与外界相通。
2.如权利要求1所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，在所述射流管及流腔壁的内壁均设有憎水涂层。
3.如权利要求1所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，所述射流管前端的横截面积小于后端的横截面积。
4.如权利要求3所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，所述射流管呈喇叭状。
5.如权利要求1至4中任一项所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，在所述增速段后端的管口及射流段的前端管口处均设有连接法兰。
6.如权利要求1至4中任一项所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，所述换热管呈环状，换热管内形成环腔，该环腔将所述射流管的射流段环绕。
7.如权利要求6所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，所述环腔与所述射流管同轴设置。
8.如权利要求6所述间接换热式防冰晶传播器，其特征在于，所述换热进口入换热出口相互错开，且沿所述环状换热管的切向方向设置。
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