CN103727718A

CN103727718A - 一种海水片冰机蒸发器

Info

Publication number: CN103727718A
Application number: CN201310713438.XA
Authority: CN
Inventors: 肖荣
Original assignee: FUJIAN SHENGRONG MARINE EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: FUJIAN SHENGRONG MARINE EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2033-12-23
Also published as: CN103727718B

Abstract

本发明提供一种海水片冰机蒸发器，包括内筒和外筒，内筒与外筒之间形成环形空腔，环形空腔内设置环形上升通道形成制冷腔，环形空腔处的外筒壁上分别设有制冷剂入口和制冷剂出口，形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例为1:1.2~1.7。本发明突破常规思维模式，采用形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例值变小的技术构思，大大提高了海水片冰机蒸发器的制冰效率，节约了制冰成本。

Description

一种海水片冰机蒸发器

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，尤其是一种海水片冰机蒸发器。

背景技术

传统的海洋捕捞渔船，大都采用在岸上制淡水冰块破碎后铺在水产品上，这种方式的缺点是：淡水冰价贵；船载带冰块增加航行耗油量；捕捞周期长冰块损失率大，易伤水产品体形，加速水产品死亡，降低水产品保鲜质量。随着海洋渔业的蓬勃发展，也出现了各种各样的海水制冰设备，但是，这些制冰设备仍然存在设备制冷性能低下、换热效率低，水产品易变质等诸多问题。

授权公告号为CN2622638Y的中国专利公布了一种制冰机螺旋蒸发器，该蒸发器具有二法兰连接内筒和中筒，形成制冷剂通道，制冷剂进出口分别连接供给系统，在内筒的外壁面连设有多头螺纹，多头螺纹形成内筒为多翅片状螺旋形结构，多头螺纹的外径和中筒的内孔呈无间隙配合，多头螺纹的螺旋面、内筒外壁面和中筒内孔构成冷却剂的螺旋状流道。但是，此制冰机的制冷效率仍然较低。对于本领域的普通技术人员来说，想要提高制冰机的制冰量，往往通过采用更大功率的压缩机及/或增大制冰机蒸发器的换热面积、或增大制冷剂流道的横截面积等方式来达到目的，即以消耗更多的能量或成本为代价来提高制冷量，往往是制冰效率没有改善。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单、制冰效率高的海水片冰机蒸发器。

一种海水片冰机蒸发器，包括内筒和外筒，内筒与外筒之间形成环形空腔，环形空腔内设置环形上升通道形成制冷腔，制冷腔处的外筒壁上分别设有若干个制冷剂入口和若干个制冷剂出口，形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例为1:1.2~1.7。

在工作过程中，制冷剂由制冷剂入口进入制冷腔，在制冷腔内流动，从制冷剂出口流出；同时海水均匀地喷洒在内筒内表面上，制冷剂在流经制冷腔过程中，与流经内筒内表面的海水发生热交换，使海水在内筒内表面上凝结成冰。

对于本领域的普通技术人员来说，想要提高制冷量，往往通过增大制冰机的换热面积等来达到目的，即以消耗更多的能量或成本为代价来提高制冷量，另外，采用更大功率的压缩机的方式也只能提高制冰量，无法提高制冰效率。另外，对于本领域普通技术人员来说，也容易想到通过增大制冷剂流道横截面积的方式来提高制冰效率，而按照技术人员的常规思维，一般会认为采用形成制冷腔的环形上升通道横截面高度的增加量大于其宽度的增加量的方式或者形成制冷腔的环形上升通道横截面的只增加高度的方式来达到增大制冷剂流道横截面积及换热面积的目的，可最大限度的增加制冷腔内制冷剂的量，最有利于提高制冰效率。鉴于上述考虑，现有海水片冰机蒸发器的制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比值均低于1：1，有的甚至低至1：0.3，但是，始终没有出现期待的意料之外的对制冰机制冰效率所起到的提升效果。而本发明人突破常规思维模式，采用形成制冷腔的环形上升通道横截面高度的增加量小于其宽度的增加量的技术构思，得到了海水片冰机蒸发器单位时间制冰量随形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例变化的规律，试验的结果出乎意料：在一定范围内，随着形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例值变小，海水片冰机蒸发器单位时间的制冰量呈现梯度增加的趋势。本发明人经过无数次试验，从而，确定了本发明的技术方案，大大提高了海水片冰机蒸发器的制冰效率，节约了制冰成本。

所述的环形上升通道最好为环形阶梯上升通道，此时，内筒与外筒之间的环形空腔的利用率最大。

所述的环形上升通道是由位于环形空腔内、且绕内筒外表面环形上升分布的隔道板隔成的，内筒和外筒两端分别通过上、下法兰板固定连接。这样采用隔道板将内筒与外筒之间的环形空腔隔成环形上升通道，再采用上、下法兰将环形空腔上、下端封闭，结构最简单，易操作。

制冷腔的上方设有预冷腔，制冷腔的上端与预冷腔连通，使从内筒上端向下流动的水预先与制冷剂的回气先进行热交换，降低水温，提高制冰效率。

所述的制冷腔自上而下通过隔板隔成数段，每段下部对应的外筒筒壁上设有一制冷剂入口、上部对应的外筒筒壁上设有一制冷剂出口，可提高换热效率。在具体实施过程中，除最上端制冷剂出口外的其余制冷剂出口分别通过出口连接管与预冷腔连通，预冷腔上端对应的外筒壁上设有制冷剂总出口。当制冷剂出口和制冷剂入口均为1个时，制冷剂由制冷剂入口进入制冷腔，沿制冷腔逐渐上升，当到达制冷剂出口时，从制冷腔的上端直接进入预冷腔，最后，从制冷剂总出口排出；当制冷剂出口和制冷剂入口均为多于1个时（例如2个、3个等）时，从除最上端制冷剂出口外的其余制冷剂出口排出的制冷剂气体均依次经过出口连接管、预冷腔，最终从制冷剂总出口排出，同时，经过最上端的制冷腔的制冷剂在经过最上端的制冷剂出口时直接进入预冷腔，最后，从制冷剂总出口排出；当然，这样，使得制冷腔中的制冷剂作为预冷腔的冷源，提高了制冷剂的有效利用率。

制冷腔的下方设有隔热通道。整个片冰机的下部温度较低，通过隔热通道起到与底部其它部件的隔热作用，避免冷量流失。

内筒的内表面设有沟道，其主要作用是在制冰过程中可以利用在沟道里的水容易形成冰核，起到更好的凝冰效果，并且，在刮冰时也增加了一定阻力使得冰容易破裂落下来。在具体实施过程中，沟道优选为呈纵向、平行均匀分布，沟道设计更为合理。

环形上升通道的横截面为矩形或平行四边形。这样有利于最大限度的利用制冷腔的空间，使制冷剂与内筒外表面和隔道板充分接触，从而发挥最大换热功效，同时便于加工。

外筒筒壁外侧上、下端均设有安装定位块，用于实现外筒与其它上、下部件的位置配合及固定。

附图说明

图1为实施例1的局部剖视图；

图2为实施例2的局部剖视图；

图3为本发明的横向剖视图；

图4为图3中A部分的放大图；

图5为实施例3的局部剖视图。

具体实施方式

现结合附图具体说明本发明较佳的3种实施方式。

实施例1

结合图1和图3，一种海水片冰机蒸发器，包括内筒1和外筒2，内筒1与外筒2之间形成环形空腔5，环形空腔5内设置环形阶梯上升通道形成制冷腔9，制冷腔9自上而下通过隔板100隔成2段，每段下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8、上部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂入口7 ，形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例为1:1.1。

在工作过程中，制冷剂由制冷剂入口7进入制冷腔9，在制冷腔9内流动，从制冷剂出口8流出；同时，内筒内表面101为海水流道，水流在流经内筒内表面101过程中，制冷腔9内的制冷剂通过内筒壁与海水发生热交换，使海水在内筒内表面101上凝结成冰。

实施例2

与实施例1不同的是，制冷腔9自上而下通过隔板100隔成3段，每段下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8、上部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂入口7（如图2所示），形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例为1:1.35。

实施例3

与实施例1不同的是，制冷腔9中无隔板100，制冷腔9仅下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂入口7、上部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8（如图5所示），其中，制冷剂出口8与预冷腔连通。形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例为1:1.7。

为了体现本发明在制冰效率方面的显著技术效果，本发明人还采取了三种现有技术的形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例值（具体分别为1:0.3、1:0.7和1:0.85，其他条件与本发明相同）进行了试验。现将现有技术的3中实施例（下称现有技术1~3）与本发明的3中实施例（下称实施例1~3）的单位时间制冰量以及电机功率列举如下。

	形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例	电机功率（KW）	单位时间的制冰量（Kg/d）
				现有技术1	1:0.3	6.94	1695
现有技术2	1:0.7	6.78	1785
				现有技术3	1:0.85	6.65	1910
实施例1	1:1.1	6.45	2040
				实施例2	1:1.35	6.14	2280
实施例3	1:1.7	6.15	2280

从上表可看出，随着形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例的降低，所需的电机功率不断下降，而单位时间的制冰量却逐渐上升，因此，形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L比例的降低可起到提高单位时间制冰量的作用，并且，所需的电机功率低，降低能耗。但是，当形成制冷腔9的环形上升通道横截面的高度H与宽度L的比例降低至1：1.35时，继续降低比例值，单位时间的制冰量以及所需的电机功率趋于稳定，若继续降低此比例值，不仅不会提高单位时间的制冰量，反而会导致制冷剂成本的增加。

本发明的实施例1中制冷腔9自上而下通过隔板100隔成2段，每段下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂入口7、上部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8（如图1所示）；实施例2中制冷腔9自上而下通过隔板100隔成3段，每段下部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂入口7、上部对应的外筒筒壁20上设有一制冷剂出口8（如图2所示）；实施例3中制冷腔9的外筒筒壁20上的制冷剂入口7仅为1个，制冷剂出口8也为1个（如图5所示）。但是，本发明的制冷剂入口7和制冷剂出口8并不限于说明书附图3中的数量和组合方式。对于设有多于一个制冷剂出口和多于一个制冷剂入口的制冷腔9（如实施例1和实施例2）来说，无隔板虽也可实施，但换热效率不及有隔板。

另外，本发明的环形上升通道并不限于实施例1~3中的环形阶梯上升通道（如图1、2、5），也可以为环形渐升型通道（即螺旋形通道），但是，环形阶梯上升通道的设计对环形空腔5的利用率最大。

上述实施例1~3还可进一步做如下改进：

（1）如图2所示，环形上升通道是由位于环形空腔5内、且绕内筒1外表面呈环形上升分布的隔道板6隔成的，内筒1和外筒2两端分别通过上、下法兰板（3、4）固定连接。这样采用隔道板6将内筒1与外筒2之间的环形空腔5隔成环形阶梯上升通道，再采用上、下法兰（3、4）将环形空腔5上、下端封闭，结构最简单，易操作。

（2）如图2所示，制冷腔9的上方设有预冷腔10，制冷腔9的上端与预冷腔10连通，使从内筒1上端向下流动的水预先与制冷剂的回气进行热交换，降低水温，提高制冰效率。

为了进一步提高换热效率，除最上端制冷剂出口8外的其余制冷剂出口8分别通过出口连接管11与预冷腔10连通，预冷腔10上端的外筒壁20上设有制冷剂总出口25（如图1、图2、图5所示）。当制冷剂出口8和制冷剂入口7均为1个时，制冷剂由制冷剂入口7进入制冷腔9，沿制冷腔9逐渐上升，当到达制冷剂出口8时从制冷腔9的上端直接进入预冷腔10，最后，从制冷剂总出口25排出；当制冷剂出口8和制冷剂入口7均为多于1个时（例如2个、3个等）时，从除最上端制冷剂出口8外的其余制冷剂出口8排出的制冷剂气体均依次经过出口连接管11、预冷腔10，最终从制冷剂总出口25排出，同时，经过最上端的制冷腔9的制冷剂在经过最上端的制冷剂出口8时从制冷腔9的上端直接进入预冷腔10，最后，从制冷剂总出口25排出；这样，使得制冷腔9中的制冷剂作为预冷腔10的冷源，提高了制冷剂的有效利用率。

（3）如图2所示，制冷腔9的下方设有隔热通道15。整个片冰机的下部温度较低，通过隔热通道15起到与底部其他部件的隔热作用，避免冷量流失。

（4）如图4所示，内筒1的内表面设有沟道16，其主要作用是在制冰过程中可以利用在沟道16里的水容易形成冰核，起到更好的凝冰效果，并且，在刮冰时也增加了一定阻力使得冰容易破裂落下来。在具体实施过程中，沟道16优选为呈纵向、平行均匀分布。

（5）如图2所示，环形上升通道的横截面为矩形或平行四边形。这样有利于最大限度的利用制冷腔9的空间，使制冷剂与内筒1外表面和隔道板6充分接触，从而发挥最大换热功效，同时便于加工。

（6）如图2所示，外筒筒壁20外侧上、下端均设有安装定位块17，用于实现外筒2与其他上、下部件的位置配合及固定。

另外，需要说明的是，本发明的海水片冰机蒸发器的内筒1均采用316L不锈钢材质，而现有技术的片冰机蒸发器的内筒大多采用普通碳素钢材质，316L不锈钢材质的导热性能略差于普通碳素钢材质，因此，在相同电机功率的情况下，由于本发明的独特的流道设计，使得即便在蒸发器内筒导热性能略差的情况下，本发明的海水片冰机蒸发器的制冷效率仍旧高于现有技术的片冰机蒸发器。

上述具体实施方式仅为本发明的较佳实施方式，并不是对本发明的具体结构的限定，任何人在本发明的基础上作出的简单的改型或变化，也均落入本专利的保护范围。

Claims

1.一种海水片冰机蒸发器，包括内筒和外筒，内筒与外筒之间形成环形空腔，环形空腔内设置环形上升通道形成制冷腔，环形空腔处的外筒壁上分别设有若干个制冷剂入口和若干个制冷剂出口，其特征在于：形成制冷腔的环形上升通道横截面的高度与宽度的比例为1:1.2~1.7。

2.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：所述的环形上升通道为环形阶梯上升通道。

3.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：所述的环形上升通道是由位于环形空腔内、且绕内筒外表面呈环形上升分布的隔道板隔成的，内筒和外筒两端分别通过上、下法兰板固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：制冷腔的上方设有预冷腔，制冷腔的上端与预冷腔连通。

5.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：制冷腔自上而下通过隔板隔成数段，每段下部对应的外筒筒壁上设有一制冷剂入口、上部对应的外筒筒壁上设有一制冷剂出口。

6.根据权利要求1或5所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：制冷腔的除最上端制冷剂出口外的其余制冷剂出口分别通过出口连接管与预冷腔连通，预冷腔上端对应的外筒壁上设有制冷剂总出口。

7.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：制冷腔的下方设有隔热通道。

8.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：内筒的内表面设有沟道。

9.根据权利要求8所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：沟道呈纵向、平行均匀分布。

10.根据权利要求1所述的一种海水片冰机蒸发器，其特征在于：外筒筒壁外侧上、下端均设有安装定位块。