CN103884142A - 大型丁烷动态制冰装置 - Google Patents
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Abstract
大型丁烷动态制冰装置采用气囊，能自动保持常压，不需要复杂的压力检测控制装置，采用低成本常压式蓄冰槽；气态丁烷通过冷凝直接放热给换热器，液态丁烷入水泵进口，混合分散蒸发，与水直接热交换生成冰激凌式冰，它换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，不影响制冷机运行，结构简单，成本低投资小，稳定性好，节能高效，尤其适用于大型蓄冰装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冰装置，尤其是一种大型丁烷动态制冰装置。
背景技术
冰蓄冷技术有各种各样的制冰方式，这些制冰方式可以分为两类。第一类是水与冷媒直接热交换方式，它换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，但由于生成腐蚀性气体等，影响冷媒纯度，影响制冷机运行，已基本上被淘汰。第二类是水与冷媒间接热交换方式，它又包括静态制冰、非相变动态制冰、接触式载冷剂相变动态制冰三种：1. 静态制冰装置，即在冷却管外或盛冰容器内结冰，冰本身处于相对静止状态，在静态制冰过程中，随着制冰量的增加，水与冷源之间的热阻逐渐增大，制冰率因而减小，能量损失增加。尽管静态制冰系统简单，运行稳定，易于实现，目前已成为冰蓄冷系统应用中的主流，但是它存在冰的静态形成过程换热效率低，融冰过程负荷跟随性差,系统复杂，成本高投资大，尤其不能实现超大规模低成本高效蓄冰。2.非相变动态制冰装置，该制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且冰晶、冰浆处于运动状态，非相变动态制冰使用的载冷剂包括过冷水、导热液体和水溶液等，冰层不在换热表面生长，因而水与冷源之间热阻并不随制冰过程的进行而改变，制冰过程中一直保持较高的热交换效率，制冷机可以在较佳工况下运行；生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而系统复杂，稳定性差，载冷剂在换热过程中靠液体流动传热，换热效率依然不太高，传热能力依然相对较小。3.水能热水器（ZL201320180232.0）和接触式载冷剂相变动态制冰装置（ZL201220237000.X）提供了一种基本类似的接触式载冷剂相变动态制冰装置，都采用载冷剂，热冷传递过程中载冷剂发生气液相变，液态载冷剂通过蒸发，与水直接热交换生成冰激凌式冰，气态载冷剂通过冷凝直接放热给冷源，换热效率高，传热能力大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而，都需要检测控制和保压装置，只能采用高成本承压式蓄冰槽，还有载冷剂在蓄冰槽内蒸发，只适合小型制冰装置，对于大型制冰装置，不管是机械、气力还是水力，蓄冰槽内的搅拌装置能耗高。
发明内容
为了克服现有接触式载冷剂相变动态制冰装置需要检测控制和保压装置，只能采用高成本承压式蓄冰槽，还有载冷剂在蓄冰槽内蒸发，只适合小型制冰装置，对于大型制冰装置，不管是机械、气力还是水力，蓄冰槽内的搅拌装置能耗高的不足, 本发明提供一种大型丁烷动态制冰装置，该大型丁烷动态制冰装置采用气囊，气囊内是丁烷气体，气囊外是常压大气，气囊可以收缩膨胀，气囊能使系统既封闭又自动保持常压（大气压力）；感应器和控制阀电连接，感应器可以感受气囊的收缩膨胀，以感应信号控制液态丁烷流量阀门；蓄冰槽接通气囊；丁烷液体和蓄冰槽内的水一起进入水泵，经过水泵叶轮的高速搅拌混合，丁烷液体在水中的分散度很好，有助于丁烷液体上升减压蒸发气化后冰晶的形成和冰浆过冷度的消除，水泵是低成本常规设备，节能高效，这样达到使该大型丁烷动态制冰装置能自动保持常压，不需要复杂的检测控制和保压装置，能采用低成本常压式蓄冰槽，而且对于大型制冰装置能采用低成本常规水泵设备，混合分散效果好，节省投资，节能高效的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该大型丁烷动态制冰装置主要包括蓄冰槽、风泵、换热器、气囊、水泵等；它还包括系统内相连接的管道、阀门、附件等；载冷剂采用正丁烷；蓄冰槽、风泵、换热器、水泵、蓄冰槽依次相连接形成丁烷循环系统；气囊接通循环系统，使系统既封闭又自动保持常压（大气压力）；蓄冰槽可以连接循环取冷换热系统（如风机盘管/板式换热器等）；换热器可以是热泵蒸发器或天然冷源换热器等；换热器中载冷剂温度控制在00C以上；蓄冰槽中气态载冷剂蒸发温度在00C以下；风泵也可以是压缩机；水泵安装在蓄冰槽的水面以下，换热器连通水泵进口。具体循环流程为气态载冷剂通过风泵加压进入换热器，气态载冷剂通过冷凝为液态直接放热给换热器，液态载冷剂和水一起进入水泵，在水泵出口管道中液态载冷剂与水直接接触再蒸发为气态进行高效热交换，水放出相变热变为冰激凌式冰，冰浆流入蓄冰槽，气态载冷剂进入风泵不断循环。载冷剂也可以采用其它类似于正丁烷的难溶于水的低沸点物质。
本发明的有益效果是，该大型丁烷动态制冰装置能采用简单设备、节省投资，节能高效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图1是本发明较佳实施例的示意图。
图中1.蓄冰槽、2.风泵、3.换热器、4.感应器、5.气囊、6.储槽、7.水泵、8.控制阀。
具体实施方式
为了使审查员能够进一步了解本发明的目的，现附较佳实施例以详细说明如下，本实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
在附图1所示实施例中，该大型丁烷动态制冰装置主要包括蓄冰槽1、风泵2、换热器3、气囊5、水泵7等；它还包括系统内相连接的管道、阀门、附件等；载冷剂采用正丁烷；蓄冰槽1、风泵2、换热器3、储槽6、控制阀8、水泵7、蓄冰槽1依次相连接形成丁烷循环系统；储槽6是液态丁烷的缓冲槽，感应器4和控制阀8电连接，感应器4能感受气囊5的收缩膨胀，控制阀8通过感应器4感应信号控制液态丁烷流量；蓄冰槽1接通气囊5，使系统既封闭又自动保持常压（大气压力）；换热器3采用制冷机蒸发器；换热器3中正丁烷温度控制在00C以上，风压2kpa以上；蓄冰槽1中气态丁烷压力为常压（大气压力），蓄冰槽1中水温约00C。水泵7安装在蓄冰槽1的水面0.2米以下，换热器3和蓄冰槽1连通水泵7进口。具体循环流程为气态丁烷通过风泵2加压进入换热器3，气态丁烷通过冷凝为液态直接放热给换热器3，经过储槽6和控制阀8的液态丁烷和来自蓄冰槽1的循环水一起进入水泵7，在水泵7出口管道中液态丁烷与水直接接触再蒸发为气态进行高效热交换，水放出相变热变为冰激凌式冰，冰浆流入蓄冰槽1，气态丁烷进入风泵2不断循环。该大型丁烷动态制冰装置设备简单、投资省、节能高效。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种大型丁烷动态制冰装置，主要包括蓄冰槽、风泵、换热器、气囊、水泵等；它还包括系统内相连接的管道、阀门、附件等，其特征是：换热器连通水泵进口。
2.根据权利要求1所述的大型丁烷动态制冰装置，其特征是：蓄冰槽接通气囊。
3. 根据权利要求1所述的大型丁烷动态制冰装置，其特征是：感应器和控制阀电连接。
4. 根据权利要求1所述的大型丁烷动态制冰装置，其特征是：水泵安装在蓄冰槽的水面以下。
5. 根据权利要求1所述的大型丁烷动态制冰装置，其特征是：载冷剂采用正丁烷。
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