CN102679654B - 一种采用高压水射流方式的过冷解除装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用高压水射流方式的过冷解除装置，此过冷解除装置通过触发高压水产生装置通过射流喷嘴在筒体内产生高压射流，高压射流在周围的水体中产生撕裂，撕裂产生的微空穴或者气泡即成为过冷水的结晶核，使得过冷水在过冷解除器中获得完全解除，并输送入蓄冰槽内，此装置在有效节省过冷解除装置制作成本的同时，在过冷水的过冷解除过程中也不会造成装置堵塞的情况，此发明用于冰浆制作领域。

Description

一种采用高压水射流方式的过冷解除装置
技术领域
本发明涉及过冷水状态解除领域，特别是涉及一种过冷水解除装置。
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其制冰系统，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、粗糙壁面等作用下，容易解除过冷状态。若过冷水在水中解除过冷状态，产生分散冰晶，相互不粘结，易于流动，不堵塞管道；但是若过冷水在管道壁面，例如弯头位、接管台阶、粗糙壁面等位置解除过冷状态，冰晶将着在管道壁面处，且冰晶相互粘结长大，流体冲刷不脱落，最终易造成管道堵塞。
过冷水在强烈扰动下产生冰晶，该冰晶作为晶核使其它过冷水结晶，短时间内完成过冷状态解除，就不会在下游的弯头位、接管台阶、粗糙壁面解除，所以也不会堵塞管道。
超声波辐射是常用解除过冷状态的方法，用于过冷水的解除也是有效的，但因为超声波设备包含电子元件较大，在冰浆制造系统中放置该设备需要非常谨慎，必须做好防水处理，否则影响超声波设备使用，所有采用超声波辐射解除过冷状态的方法成本较高，对现场环境要求较高。
发明内容
    为解决上述问题，本发明提供一种可有效降低成本并不堵塞管道的过冷水解除装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种采用高压水射流方式的过冷解除装置，包括蓄冰槽及过冷换热器，过冷换热器的进口侧与蓄冰槽间连接有交换管，过冷换热器的出口侧与蓄冰槽间连接有制冰管，制冰管上安装有过冷解除器，过冷解除器包括一两端与制冰管相通的筒体，筒体内设有至少一射流喷嘴，筒体外设有与射流喷嘴相通的高压水产生装置。
进一步作为本发明技术方案的改进，高压水产生装置与筒体间设有入口管及与射流喷嘴相通的高压水射出管。
进一步作为本发明技术方案的改进，筒体的外壁上环绕筒体设有一与高压水射出管相通的连接管，各射流喷嘴的进水端均与连接管的管体相通。
进一步作为本发明技术方案的改进，各射流喷嘴的延长线与筒体内水流方向间的夹角为锐角。
进一步作为本发明技术方案的改进，各射流喷嘴的延长线与筒体内水流方向间的夹角均大于15度。
进一步作为本发明技术方案的改进，筒体的内壁还涂设有憎水涂层，筒体的内壁上还设有温度传感器。
进一步作为本发明技术方案的改进，高压水射出管上还设有一电磁阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，交换管上安装有一制冰泵。
进一步作为本发明技术方案的改进，制冰管上在过冷换热器的出口侧与过冷解除器间设有一防冰晶传播器。
本发明的有益效果：此过冷解除装置通过触发高压水产生装置通过射流喷嘴在筒体内产生高压射流，高压射流在周围的水体中产生撕裂，撕裂产生的微空穴或者气泡即成为过冷水的结晶核，使得过冷水在过冷解除器中获得完全解除，并输送入蓄冰槽内，此装置在有效节省过冷解除装置制作成本的同时，在过冷水的过冷解除过程中也不会造成装置堵塞的情况。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例整体结构示意图；
图2是本发明实施例中过冷解除器的内部结构示意图；
图3是本发明实施例中射流喷嘴安装结构示意图；
图4是本发明实施例中射流喷嘴另一安装结构示意图；
图5是本发明实施例中过冷解除器横剖面结构示意图；
图6是本发明另一实施例中过冷解除器横剖面结构示意图。
具体实施方式
参照图1～图6，本发明为一种采用高压水射流方式的过冷解除装置，包括蓄冰槽1及过冷换热器2，过冷换热器2的进口侧与蓄冰槽1间连接有交换管3，过冷换热器2的出口侧与蓄冰槽1间连接有制冰管4，制冰管4上安装有过冷解除器5，过冷解除器5包括一两端与制冰管4相通的筒体51，筒体51内设有至少一射流喷嘴52，筒体51外设有与射流喷嘴52相通的高压水产生装置53。
此过冷解除装置通过触发高压水产生装置53通过射流喷嘴52在筒体51内产生高压射流，高压射流在周围的水体中产生撕裂，撕裂产生的微空穴或者气泡即成为过冷水的结晶核，使得过冷水在过冷解除器5中获得完全解除，并输送入蓄冰槽1内，此装置在有效节省过冷解除装置制作成本的同时，在过冷水的过冷解除过程中也不会造成装置堵塞的情况。
作为本发明优选的实施方式，高压水产生装置53与筒体51间设有入口管54及与射流喷嘴52相通的高压水射出管55。
作为本发明优选的实施方式，筒体51的外壁上环绕筒体51设有一与高压水射出管55相通的连接管56，各射流喷嘴52的进水端均与连接管56的管体相通。
高压水产生装置53将筒体51内的水通过入口管54直接吸入高压水产生装置53，并通过高压水射出管55经射流喷嘴52喷出。
此高压水产生装置53能产生5～10Mpa的高压水，同时通过射流喷嘴52喷出的各射流束的直径在0.1mm～0.3mm之间。
当筒体51的直径较小时，在筒体51的内壁上仅设置一个射流喷嘴52，当筒体51的直径较大时，可在筒体51内壁的四周设置多个射流喷嘴52，并将各射流喷嘴52通过连接管56进行连接，在启动时同时向筒体51内喷射水流。
作为本发明优选的实施方式，各射流喷嘴52的延长线与筒体51内水流方向间的夹角为锐角。
作为本发明优选的实施方式，各射流喷嘴52的延长线与筒体51内水流方向间的夹角均大于15度。
将射流喷嘴52的延长线与筒体51内水流方向的夹角设置为锐角，且大于15度，是为了防止在射流喷嘴52喷射水流时，水流冲击到筒体51的筒壁上。
作为本发明优选的实施方式，筒体51的内壁还涂设有憎水涂层，憎水涂层可防止在过冷水的过冷解除过程中冰晶在筒体51的内壁上粘结，筒体51的内壁上还设有温度传感器58。
作为本发明优选的实施方式，高压水射出管55上还设有一电磁阀57。
作为本发明优选的实施方式，交换管3上安装有一制冰泵41。
作为本发明优选的实施方式，制冰管4上在过冷换热器2的出口侧与过冷解除器5间设有一防冰晶传播器6。
蓄冰槽1与过冷换热器2之间形成制冰循环，当蓄冰槽1中取出的低温水通过制冰泵41送入过冷换热器2后，被冷却成低于0℃但仍然保持液态的过冷水，上述过冷水从过冷换热器2中流出后，即进入防冰晶传播器6，过冷水在流通过程中流经温度传感器58，当温度传感器58检测到过冷水的温度低于0℃，或者达到设定温度时，将触发高压水产生装置53及电磁阀57在筒体51内产生高压射流，经过防冰晶传播器6后的过冷水在进入过冷解除器5中进行过冷解除，然后生成冰浆，通过制冰管4被送回蓄冰槽1内，冰浆在蓄冰槽1内因为冰水密度的差别而自动分层，冰浮在上层，而水沉在下层，下层的水继续被循环送入过冷换热器2中，如此反复循环，蓄冰量将不断增加，直到蓄满停机。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：包括蓄冰槽(1)及过冷换热器(2)，所述过冷换热器(2)的进口侧与蓄冰槽(1)间连接有交换管(3)，所述过冷换热器(2)的出口侧与蓄冰槽(1)间连接有制冰管(4)，所述制冰管(4)上安装有过冷解除器(5)，所述过冷解除器(5)包括一两端与制冰管(4)相通的筒体(51)，所述筒体(51)内设有至少一射流喷嘴(52)，所述筒体(51)外设有与射流喷嘴(52)相通的高压水产生装置(53),所述高压水产生装置(53)与筒体(51)间设有入口管(54)及与射流喷嘴(52)相通的高压水射出管(55),所述筒体(51)的外壁上环绕筒体(51)设有一与高压水射出管(55)相通的连接管(56)，所述各射流喷嘴(52)的进水端均与连接管(56)的管体相通,所述各射流喷嘴(52)的延长线与筒体(51)内水流方向间的夹角为锐角。
2.根据权利要求1所述的采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：所述各射流喷嘴(52)的延长线与筒体(51)内水流方向间的夹角均大于15度。
3.根据权利要求1所述的采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：所述筒体(51)的内壁还涂设有憎水涂层，所述筒体(51)的内壁上还设有温度传感器(58)。
4.根据权利要求1所述的采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：所述高压水射出管(55)上还设有一电磁阀(57)。
5.根据权利要求1所述的采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：所述交换管(3)上安装有一制冰泵(41)。
6.根据权利要求1所述的采用高压水射流方式的过冷解除装置，其特征在于：所述制冰管(4)上在过冷换热器(2)的出口侧与过冷解除器(5)间设有一防冰晶传播器(6)。
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