CN105115214A - 直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置 - Google Patents

Abstract

一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，采用冰浆直接进入制冷主机满液式蒸发器换热管管内，满液式蒸发器与分水器、集水器之间隔离，隔热处理，使蒸发器冷量不会传递到分水器、集水器，冰浆高速流动，没有滞流死角，冰晶的存在、长大会及时消除管内水的过冷度，防止主机蒸发器管内壁结冰，本发明突破了过冷水制冰冰晶不能进入换热管内的常识，使直接使用水来制冰的动态制冰过程达到简单、顺畅、稳定、高效的目的。

Description

直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置

技术领域

本发明涉及一种制冰装置，尤其是一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置。

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.接触式载冷剂相变动态制冰装置（ZL201220237000.X）和水能热水器（ZL201320180232.0）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，都需要使用像丁烷一样的载冷剂，系统必须完全封闭，载冷剂的成本高，还有易燃爆、影响环境等等制冷剂普遍存在的问题。3.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、导热气体和水溶液等，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。其中最有前景的是过冷水动态制冰系统，系统是利用水的过冷现象来制冰，优点是不引入任何其他物质。蓄冷时，由制冷压缩机组将水过冷，在过冷器出口将过冷状态解除，使之析出冰晶。该系统的核心部件是过冷却器。日本研究该技术已有20多年，也有工程应用的实例，但目前尚未完全成熟。主要问题是过冷水是一种很不稳定的状态，在过冷器里容易频繁结冰，造成系统效率下降甚至堵塞管路，进入过冷器的水中需要严格地去除冰晶杂质，过程复杂，能耗高，因此，如何控制过冷水在过冷器内不发生结冰是该技术需解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有过冷水动态制冰系统过冷器里容易频繁结冰，造成系统效率下降甚至堵塞管路，进入过冷器的水中需要严格地去除冰晶杂质，过程复杂，能耗高的不足,本发明提供一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，冰晶混在水里形成冰浆，该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置采用冰浆直接进入制冷主机蒸发器换热管管内，蒸发器换热管全部采用一根整管，没有连接接头,主机蒸发器采用壳管式换热器或套管换热器，冰浆在主机蒸发器管内保持较高速度的流动，主机蒸发器管内没有滞流死角，高的冰浆流速使冰晶不会附着在主机蒸发器管内壁，冰浆中冰晶的存在、长大会及时消除管内水的过冷度。这样达到使该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置能利用流动的冰晶消除主机蒸发器管内水的过冷度，利用高的流速防止冰晶附着在主机蒸发器管内壁，防止主机蒸发器管内壁结冰，本发明突破了过冷水制冰冰晶不能进入换热管内的常识，使直接使用水来制冰的动态制冰过程达到简单、顺畅、稳定、高效、节能的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置包括蓄冰槽、水泵、分水器、蒸发器、集水器；蓄冰槽、水泵、分水器、蒸发器、集水器之间依次管连接；所述蓄冰槽进出水口都在蓄冰槽的底部，根据蓄冰槽进出水口水的流速蓄冰槽进出水口之间保持合适的距离，使蓄冰槽进水口中的部分冰浆能够顺利进入蓄冰槽出水口进行循环。所述分水器与所述蒸发器的换热管直接连接，分水器与蒸发器之间隔离，隔热处理，使蒸发器冷量不会传递到分水器；所述蒸发器是满液式蒸发器，蒸发器是制冷机（或热泵）的蒸发器，制冷机冷媒在蒸发器管外蒸发带走热量，冰浆在管内流动，蒸发器的换热管与分水器、集水器直接连接，蒸发器与分水器、集水器之间隔离，隔热处理，使蒸发器冷量不会传递到分水器、集水器，蒸发器换热管全部采用一根整管，没有连接接头；所述集水器与蒸发器的换热管连接，集水器与蒸发器之间隔离，隔热处理，使蒸发器冷量不会传递到集水器。冰浆在蒸发器换热管管内流动，没有滞流，综合能耗和稳定性，在合适流速下，范围0.5m/s到5m/s，优选2m/s流速，使冰晶不会附着在主机蒸发器管内壁，冰浆中冰晶的存在、长大会及时消除管内水的过冷度，蒸发器换热器管内就不会结冰，制冰过程也达到了顺畅、稳定的效果。由于直接采用水来制冰，没有引入其他物质，对水质没有特别要求，不仅夏天可用于制冰蓄冷，冬天还可以用来提取水变为冰的大量潜热来高效制热水供暖。另外，可以采用比水比重大的细颗粒状物质单独或与冰浆一起参与制冰循环，优化流态化制冰效果，防止管壁结冰；比水比重大的细颗粒状物质如沙粒，塑料粒等与冰容易分离，易于循环过程自动顺利进行。

本发明的有益效果是，该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置采用简单流程、简单设备，使直接使用水来制冰的动态制冰过程简单、顺畅、稳定、高效、节能；制冰系统能节省投资、减少能耗。

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.水泵、3.分水器、4.蒸发器、41.换热管、5.集水器。

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，该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置包括蓄冰槽1、水泵2、分水器3、蒸发器4、集水器5；蓄冰槽1、水泵2、分水器3、蒸发器4、集水器5之间依次管连接；所述蓄冰槽1进出水口都在蓄冰槽1的底部，根据蓄冰槽1进出水口水的流速蓄冰槽1进出水口之间保持合适的距离，使蓄冰槽1进水口中的部分冰浆能够顺利进入蓄冰槽1出水口进行循环。所述分水器3与所述蒸发器4的换热管41直接连接，分水器3与蒸发器4之间隔离，隔热处理，使蒸发器4的冷量不会传递到分水器3；所述蒸发器4是满液式蒸发器，蒸发器4是制冷机的蒸发器4，制冷机冷媒在蒸发器4换热管41管外蒸发带走热量，冰浆在管内流动，蒸发器4的换热管41与分水器3、集水器5直接连接，蒸发器4与分水器3、集水器5之间隔离，隔热处理，使蒸发器4的冷量不会传递到分水器3、集水器5，蒸发器4换热管41全部采用一根整管，没有连接接头；所述集水器5与所述蒸发器4的换热管41连接，集水器5与蒸发器4之间隔离，隔热处理，使蒸发器4的冷量不会传递到集水器5。冰浆在蒸发器4换热管41管内流动，没有滞流，在2m/s左右流速下，使冰晶不会附着在蒸发器4换热管41内壁，冰浆中冰晶的存在、长大会及时消除换热管41内水的过冷度，蒸发器4换热管41内就不会结冰，制冰过程也达到了顺畅、稳定的效果。该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置设备简单、投资省、效率高。

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)

1.一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，包括蓄冰槽、水泵、分水器、蒸发器、集水器，蓄冰槽、水泵、分水器、蒸发器、集水器之间依次管连接，其特征是：分水器与蒸发器之间隔离，隔热处理。

2.根据权利要求1所述的直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，其特征是：蒸发器是满液式蒸发器。

3.根据权利要求1所述的直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，其特征是：蒸发器是制冷机的蒸发器。

4.根据权利要求1所述的直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，其特征是：集水器与蒸发器之间隔离，隔热处理。

5.根据权利要求1所述的直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，其特征是：蒸发器换热管全部采用一根整管，没有连接接头。