CN102889721A - 冰晶传播隔断器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用电磁感应加热的冰晶传播隔断器，该冰晶传播隔断器，是属于过冷水法制取冰浆系统中的部件，主要由：金属内层(1)、非导磁层(2)、电磁加热线圈(3)、电磁加热控制器等组成，其主要特征在于：过冷水流经金属内层(1)，金属内层(1)两端分别连接至冰浆发生器和换热器的管路接口上；非导磁层(2)设置在金属内层(1)外侧；电磁加热线圈设置在非导磁层(2)外侧；电磁加热线圈(3)连接至电磁加热控制器。主要功能是，防止冰晶在流经过冷水的管路中传播，阻止冰晶从冰浆发生器中传播至过冷水管道中，进而影响到换热器。该冰晶传播隔断器具有结构简单、体积小巧、集成度高、成本低、安装方便等特点。

Description

冰晶传播隔断器

技术领域

本发明属于新型过冷水法制取冰浆系统中的部件，用途是隔断冰浆和过冷水之间的冰晶通路，阻止冰晶传播至过冷水管路内。

背景技术

温度低于冰点但仍不凝固或结晶的水称为过冷水。水凝固成冰的两个必要条件是：足够的低温和必须有凝结核，凝结核为微小的固体。过冷水是不稳定的，当投入少许冰晶或摇晃水体时，都能让过冷水迅速产生冰晶。如果保持适当的低温，例如-2℃，且防止在过冷水生成时有冰核，则水可以较长时间保持在冰点以下而不结冰。

新型过冷水法制取冰浆就是利用过冷水的物理特性来制冰。换热器的一侧流入低温的乙二醇溶液，通常是-3℃～-4℃之间，换热器的另一侧流过洁净的自来水，水不断循环被降温，温度逐渐被降至0℃以下，形成过冷水，过冷水经管道被输送至冰浆发生器，冰晶发生器提供初始的冰晶，过冷水冷量得到释放，生成冰晶与水的混合物即冰浆，由管道送入蓄冰槽。蓄冰槽内安置有一级初过滤器，可以过滤掉冰晶，槽内未结晶的水经水泵送入换热器进入下一次循环，水不断被降温生成冰浆，水的数量越来越少，冰晶越来越多，最终大部分水变为固体的雪花储存在蓄冰槽内。

过冷水法制取冰浆时，过冷水和冰浆是在同一管路内前后流动，水经过换热器降温成-2℃的过冷水，-2℃的过冷水经过输送管道送至冰浆发生器后，过冷量释放，成为冰浆进入蓄冰槽内。

我们已知过冷水是不稳定的，因扰动或其它原因极易诱发结晶或凝固，那么上述方法制冰的难点之一在于如何保持换热器出口段降温后的过冷水的稳定，避免受到冰浆发生器产生的冰晶影响，使得过冷水只在冰浆发生器内生成冰浆，冰浆内的冰晶不传播至过冷水输送管，即同一管路内，前段是过冷水，后段是冰水混合物，后段不能影响前段的稳定，一旦前段的过冷水受到影响而结晶，会影响到整个换热器内的过冷水结晶，从而无法稳定持续地生成过冷水。

目前国外解决上述问题的方法如图8所示，把换热器(3)出口至冰浆发生器(4)的过冷水管道设置成双层管道，在管道外层(2)开有0℃～0.5℃水接口，0℃～0.5℃水沿着管壁流入冰浆发生器(4)，过冷水从管道中间流过时，四周被0℃～0.5℃的水包围，冰浆发生器(4)中的冰晶就无法沿着管壁传播至换热器(3)中。

而目前国内解决上述问题的方法是：利用热水(约30℃～35℃)在不锈钢双层管道内循环。热水循环法如图9所示，换热器(3)出口至冰浆发生器(4)的过冷水管道采用双层管道，管道夹层内流过热水，对管道内层(1)进行加热，防止冰浆发生器(4)中的冰晶沿着管壁传播至换热器(3)中。

以上解决方案需要设计0℃～0.5℃水或热水输送管道，占用空间大，管道及安装复杂、成本增加，双层管道加工难度大等问题。

发明内容

为解决上述过冷水法制取冰浆系统中的冰晶传播问题，本发明提供了一种利用电磁感应加热的冰晶传播隔断器，该冰晶传播隔断器工作原理为：利用电磁感应原理将电能转换成热能，在电磁加热控制器内部，由整流电路将50HZ/60HZ的交流电变换成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换频率为5-100KHZ的高频电压，高速变化的电流通过线圈产生高速变化的磁场，当磁场磁力线通过过冷水流经的金属内层时，金属体内产生无数的小涡流，使金属内部高速发热，当冰晶传播至冰晶传播隔断器金属内层时，冰晶遇到高于0℃管体而融化，从而起到冰晶传播隔断作用。

本发明提供的冰晶传播隔断器如图1图2所示，冰晶传播隔断器主要由：金属内层(1)、非导磁层(2)、电磁加热线圈(3)、电磁加热控制器等组成，其主要特征在于：过冷水流经金属内层(1)，金属内层(1)两端分别连接至冰浆发生器和换热器的管路接口上；非导磁层(2)设置在金属内层(1)外侧；电磁加热线圈设置在非导磁层(2)外侧；电磁加热线圈(3)连接至电磁加热控制器。

所述的金属内层(1)是可导磁的金属材料，为管体结构，形状为两端开口的空心圆柱形或空心圆锥形，金属内层壁厚0.1mm～100mm之间，可采用法兰连接或焊接方式连接。

所述的非导磁层(2)是非导磁的金属或绝缘材料，设置在金属内层(1)外侧，起到电磁加热线圈(3)与金属内层(1)隔离的作用。

所述的电磁加热线圈(3)为表面具有绝缘层的导线，设置在非导磁层(2)外侧，可以是圆周方向缠绕或轴向方向布置，电磁加热线圈(3)流过电流产生的磁场作用于金属内层(1)上，使金属内层(1)产生涡流而发热。

所述的电磁加热控制器，以并联或串联方式连接一组电磁加热线圈或多组电磁加热线圈。

本发明的作用是，防止冰晶在流经过冷水的管路中传播，阻止冰晶从冰浆发生器中传播至过冷水管道中，进而影响到换热器。本发明的有益效果是，相比过去的产品，具有结构简单、体积小巧、集成度高、成本低、安装方便等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1本发明立体视图

图2本发明截面构造图

图3本发明电气连接图

图4本发明圆柱形实施例剖面视图

图5本发明圆锥形实施例剖面视图

图6本发明第一应用视图

图7本发明第二应用视图

图8本发明背景技术剖面视图一

图9本发明背景技术剖面视图二

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述(但不仅限于此实施例)

第一实施例

本发明第一实施例采圆柱形结构进行实施，如图4图6所示，本发明应用在换热器(4)与冰浆发生器(5)之前的连通管路上，采用焊接方式连接，电磁加热线圈(3)以圆周方向缠绕在圆柱形的非导磁层(2)上，也可采用在非导磁层(2)外表面用导线以轴向方向Z字形布置，在非导磁层(2)采用橡胶材料作为隔离。

第二实施例

本发明第二实施例采圆锥形结构进行实施，如图5图7所示，本发明应用在换热器(4)与冰浆发生器(5)之前的连通管路上，采用焊接方式连接，电磁加热线圈(3)以圆周方向缠绕在圆锥形的非导磁层(2)上，也可采用在非导磁层(2)外表面用导线以轴向方向Z字形布置非导磁层(2)采用橡胶材料作为隔离

在本发明实施中也可以是上述两种方式的组合或其它实施方式。

Claims (5)

1.冰晶传播隔断器主要由：金属内层、非导磁层、电磁加热线圈、电磁加热控制器等组成，其主要特征在于：过冷水流经金属内层，金属内层两端分别连接至冰浆发生器和换热器的管路接口上；非导磁层设置在金属内层外侧；电磁加热线圈设置在非导磁层外侧；电磁加热线圈连接至电磁加热控制器。

2.根据权利要求1所述的冰晶传播隔断器，其特征是：金属内层是可导磁的金属材料，为管体结构，形状为两端开口的空心圆柱形或空心圆锥形，金属内层壁厚0.1mm～100mm之间，可采用法兰连接或焊接方式连接。

3.根据权利要求1所述的冰晶传播隔断器，其特征是：非导磁层是非导磁的金属或绝缘材料，设置在金属内层外侧，起到电磁加热线圈与金属内层隔离的作用。

4.根据权利要求1所述的冰晶传播隔断器，其特征是：电磁加热线圈为表面具有绝缘层的导线，设置在非导磁层外侧，可以是圆周方向缠绕或轴向方向布置，电磁加热线圈(3)流过电流产生的磁场作用于金属内层(1)上，使金属内层(1)产生涡流而发热。

5.根据权利要求1所述的冰晶传播隔断器，其特征是：电磁加热控制器，以并联或串联方式连接一组电磁加热线圈或多组电磁加热线圈。

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