CN102927730B - 气体直接接触式冰浆制取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气体直接接触式冰浆制取装置，其主要包括压缩机、膨胀机、冰浆制取器和蓄冰槽，冰浆制取器上部的载冷剂气体被压缩机吸入加压后，通过气体冷却器和回热器降温后，在膨胀机中膨胀，载冷剂气体温度降低，然后通入冰浆制取器下部，载冷剂气体与冰浆制取器中水混合后生成冰浆。通过本发明直接对载冷剂气体进行降温，省却了其他制冷装置，大大简化了设备的复杂性。
Description
技术领域
本发明属于能源利用技术领域，涉及一种冰蓄冷节能装置，尤特别涉及到气体直接接触式冰浆制取装置。
背景技术
冰蓄冷技术是电力“移峰填谷”和解决尖峰电力不足的重要方法之一，而基于冰浆的动态蓄能方式是目前蓄冷领域最新的技术之一。动态冰浆由微小的冰晶和溶液组成，冰晶粒子的直径一般在几十微米到几百微米，而溶液通常是由水和冰点调节剂（如乙二醇、乙醇或氯化钠等）构成。这种混和溶液有着很好的传输性能，能够像普通流体一样在管道内运输或者在冰槽中贮存，冰晶在传热过程具有相变特性，冰晶粒子的瞬间相变将释放出大量的冷量，可以快速降温及快速响应冷负荷的变化，使得动态冰浆的单位容积冷容量比同等冷水的冷容量要高出许多，因而可以大幅度地减小输送管直径、降低泵功消耗、减小换热器的结构尺寸。制冰技术一般分为静态制冰和动态制冰。静态制冰技术发展得比较早，它与动态制冰技术的最大区别就是静态制取的冰不参与输送，并且制冰不连续进行，难以用于制取冰浆。动态制冰的主要方法目前有过冷水法、冷冻蒸汽法、真空闪蒸法和气体直接接触法等。特别是直接接触法传热热阻小传热效率高，所以近年来广受关注。目前气体直接接触法也存在多种方式，例如直接将制冷剂通入溶液中或者将空气、氮气或二氧化碳降温后通入溶液中，前者会造成制冷剂浪费或油污染，后者又会增加系统的复杂性。例如，中国专利200910102116.5“气体直接接触式冰浆制取系统”中将蒸汽压缩式制冷循环与气体接触制冰系统通过换热器耦合在一起，从而形成一种高效的冰浆制取系统，但是显然由于为了获取较低温度的气体，需要采用蒸发制冷循环，其不仅增加了系统的复杂性，同时蒸发器和载冷剂气体之间存在的换热温差也降低了系统的性能。
发明内容
本发明的目的是优化气体直接接触制取冰浆系统的制冷循环部分，用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，简化设备，降低成本，节约能源消耗。
本发明拟采用以下技术方案来实现本发明的目的：
这种气体直接接触式冰浆制取装置，包括压缩机1、膨胀机4、冰浆制取器7和蓄冰槽10，其特征在于：来自冰浆制取器7上部的载冷剂气体被压缩机1吸入加压后，通过气体冷却器2和回热器3降温后，在膨胀机4中膨胀，载冷剂气体温度降低，然后通入冰浆制取器7下部，载冷剂气体与冰浆制取器7中水混合后生成冰浆，所生成的冰浆被引入蓄冰槽10中，在冰浆循环泵12的推动下，冰浆在空调末端13中融化释放冷量变成冷水进入回热器9进一步释放冷量用于冷却压缩机1出口的载冷剂气体，最终冷水回到冰浆制取器7中。
压缩机1出口至冰浆制取器7下部气体入口之间顺次通过管路连接有气体冷却器2热侧通道、回热器3热侧通道、膨胀机4、三通阀5和气液分离器6，压缩机1入口通过管道分别与三通阀5及脱水器8的出口连接，冰浆制取器7气体出口通过管道与脱水器8入口连接，脱水器8出水口通过管道与冰浆制取器7上部返水口连接，冰浆制取器7冰浆出口与蓄冰槽10冰浆入口连接，蓄冰槽10下部水出口与冰浆制取器7回水口之间通过管道串接了水泵11，蓄冰槽10冰浆出口与冰浆制取器7中下部水入口之间通过管道依次串接了冰浆循环泵12、空调末端13、回热器3冷侧通道及加热器9，气体冷却器2冷侧通道流过外界环境空气。
上述压缩机1和膨胀机4结构形式为离心式、轴流式。
上述载冷剂气体为空气、氮气或二氧化碳。
附图说明
图1是气体直接接触式冰浆制取装置示意图；
其中：1为压缩机、2为气体冷却器、3为回热器、4为膨胀机、5为三通阀、6为气液分离器、7为冰浆制取器、8为脱水器、9为加热器、10为蓄冰槽、11为水泵、12为冰浆循环泵、13为空调末端
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述：
如图所示，压缩机1出口至冰浆制取器7下部气体入口之间顺次通过管路连接有气体冷却器2热侧通道、回热器3热侧通道、膨胀机4、三通阀5和气液分离器6，压缩机1入口通过管道分别与三通阀5及脱水器8的出口连接，冰浆制取器7气体出口通过管道与脱水器8入口连接，脱水器8出水口通过管道与冰浆制取器7上部返水口连接，冰浆制取器7冰浆出口与蓄冰槽10冰浆入口连接，蓄冰槽10下部水出口与冰浆制取器7回水口之间通过管道串接了水泵11，蓄冰槽10冰浆出口与冰浆制取器7中下部水入口之间通过管道依次串接了冰浆循环泵12、空调末端13、回热器3冷侧通道及加热器9，气体冷却器2冷侧通道流过外界环境空气。
本实施例中压缩机1和膨胀机4为离心式压缩机和膨胀机。载冷剂气体为空气。
本发明的工作原理如下：开启压缩机1后，冰浆制取器7上部的载冷剂气体通过脱水器8将气体携带的部分液态水脱除后进入压缩机1，所脱除的液态水返回冰浆制取器7中，压缩机1对气体加压后，通过气体冷却器2由外界环境空气降温，然后气体进入回热器3中，由来自空调末端13进一步冷却，降温后的气体通过膨胀机4降压后，温度降低后的气体通过三通阀根据负荷进行分配，部分气体返回压缩机入口，部分通过气液分离器去除水分后进入冰浆制取器7生成冰浆，所产生的冰浆被引入蓄冰槽10中，在冰浆循环泵12的作用下流过空调末端13产生冷量，蓄冰槽中融化成水的少量冰浆由水泵11带回到冰浆制取器7中。由于直接对载冷剂气体进行降温，不依赖于其他制冷装置，可大大简化设备的复杂性。
上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求书内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。
Claims (4)
1.一种气体直接接触式冰浆制取装置，包括压缩机（1）、膨胀机（4）、冰浆制取器（7）和蓄冰槽（10），其特征在于 ：来自冰浆制取器（7）上部的载冷剂气体被压缩机（1）吸入加压后，通过气体冷却器（2）和回热器（3）降温后，在膨胀机（4）中膨胀，载冷剂气体温度降低，然后通入冰浆制取器（7）下部，载冷剂气体与冰浆制取器（7）中水混合后生成冰浆，所生成的冰浆被引入蓄冰槽（10）中，在冰浆循环泵（12）的推动下，冰浆在空调末端（13）中融化释放冷量变成冷水进入加热器（9）进一步释放冷量用于冷却压缩机（1）出口的载冷剂气体，最终冷水回到冰浆制取器（7）中。
2.根据权利要求1所述的气体直接接触式冰浆制取装置，其特征在于 ：压缩机（1）出口至冰浆制取器（7）下部气体入口之间顺次通过管路连接有气体冷却器（2）热侧通道、回热器（3）热侧通道、膨胀机（4）、三通阀（5）和气液分离器（6），压缩机（1）入口通过管道分别与三通阀（5）及脱水器（8）的出口连接，冰浆制取器（7）气体出口通过管道与脱水器（8）入口连接，脱水器（8）出水口通过管道与冰浆制取器（7）上部返水口连接，冰浆制取器（7）冰浆出口与蓄冰槽（10）冰浆入口连接，蓄冰槽（10）下部水出口与冰浆制取器（7）回水口之间通过管道串接了水泵（11），蓄冰槽（10）冰浆出口与冰浆制取器（7）中下部水入口之间通过管道依次串接了冰浆循环泵（12）、空调末端（13）、回热器（3）冷侧通道及加热器（9），气体冷却器（2）冷侧通道流过外界环境空气。
3.根据权利要求1所述的气体直接接触式冰浆制取装置，其特征在于 ：所述压缩机（1）和膨胀机（4）的结构形式为离心式或者轴流式。
4.根据权利要求 1 所述的气体直接接触式冰浆制取装置，其特征在于 ：所述载冷剂气体为空气、氮气或二氧化碳。
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