CN105314292A - 风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，包括超声波信号发生器、超声波雾化器、喷雾送风管；所述超声波雾化器的输出端设置在所述喷雾送风管中；所述超声波信号发生器的输出端连接所述超声波雾化器的输入端；所述超声波雾化器用于接收来自超声波信号发生器的超声波信号，将液态水雾化为水雾颗粒后喷入喷雾送风管；所述喷雾送风管用于将流入的空气气流与所述水雾颗粒进行热、质交换反应生成湿冷空气，并将所述湿冷空气送入待冷却的风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口。还包括供水水源、供水水泵、供水水管以及供水水阀本发明中超声波雾化器产生的水雾颗粒极其微小，如30μm至50μm，液体比表面积及水雾蒸发率急剧提高。

Description

风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统

技术领域

本发明涉及暖通空调以及航运货舱通风领域，具体地，涉及一种结合超声波雾化技术的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统。

背景技术

据有关资料显示，风冷式冷藏集装箱作为鲜货运输的有效手段，其在大型冷藏集装箱船中的装箱量正以惊人的速度发展。将大量风冷式冷藏集装箱放在船舱内运送时，其制冷机冷凝器会排出巨大的热量；如何有效处理这些热量，以使冷藏集装箱的制冷机组能够正常运行成为一个关键问题。目前针对该问题的研究仍处于探索阶段，主要集中于货舱内通风管道的布局优化、风机的优化控制等，尚未有效解决冷藏集装箱冷凝器排放热量大、货舱内热量积聚的问题，严重地制约着货舱内风冷式冷藏集装箱的装箱量及冷藏集装箱的运输成本。

相关研究表明，结合水喷雾技术对空气进行加湿，可利用水雾的潜热蒸发作用来有效地降低空气温度，从而实现对目标热源的有效冷却。同时，由超声波雾化器产生的粒径极其微小(30-50μm)的水雾颗粒具有良好的跟随性，在与空气进行蒸发冷却的同时也将随空气一起运动被携带进入冷凝器，并吸附在温度较高的冷凝器盘管表面进行进一步蒸发，对冷凝器产生直接的冷却效果。得益于此，制冷机组冷凝器所需循环风量将显著减少，系统循环风机的能耗将大幅降低。可见，结合超声波雾化技术的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统既能迅速、有效地满足冷藏集装箱冷凝器及货舱内的冷却需求，又因为减少了系统循环风机能耗而实现了节能。

国内外学者对喷雾技术在暖通空调领域的应用也在进行不断探索。叶大法、黄晨、吴玲红等人在《世博轴高压喷雾降温技术研究与应用》一文中(暖通空调，2010(第40卷,第8期)：86-90)对高压喷雾降温技术在上海世博会期间室外人员等候广场的降温可行性进行了实验分析，指出喷雾系统的雾化能力对冷却效果具有决定性影响。陈继军、尹海宇、郭民臣等人在《发电厂空冷系统尖峰冷却喷水降温过程的分析》一文中(现代电力，2010(第27卷，第3期)：57-60)对喷雾降温技术在发电厂空冷系统尖峰冷却的应用进行了分析，指出颗粒直径是决定喷雾冷却效果的直接因素。王俐、连之伟、刘蔚巍等人在《Analysisofliquid-desiccantdehumidifyingsystemcombinedwithultrasoundatomizationtechnology》一文中(JournalofCentralSouthUniversity，2011(第42卷,第1期)：240-246)指出结合超声波雾化技术可将液体雾化为具有良好跟随性、可随空气一起运动的直径约为30-50μm的微粒，液体比表面积急剧增大，可显著地促进液雾与空气间的热质交换反应；与高压喷雾原理不同，超声波雾化效果显著提升而能耗较低。

目前，超声波雾化加湿技术虽已在部分产品中得到初步应用，但其主要针对民用建筑中为防止房间内空气过于干燥、引起人员不适而进行喷雾加湿，将超声波喷雾技术与风冷式冷藏集装箱送风系统结合起来用于其冷凝器的冷却降温仍未见报道。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统。

根据本发明提供的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，包括超声波信号发生器、超声波雾化器、喷雾送风管；

所述超声波雾化器的输出端设置在所述喷雾送风管中；所述超声波信号发生器的输出端连接所述超声波雾化器的输入端；

所述超声波雾化器用于接收来自超声波信号发生器的超声波信号，将液态水雾化为水雾颗粒后喷入喷雾送风管；

所述喷雾送风管用于将流入的空气气流与所述水雾颗粒进行热、质交换反应生成湿冷空气，并将所述湿冷空气送入待冷却的风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口。

优选地，还包括供水水源、供水水泵、供水水管以及供水水阀；

其中，所述供水水泵的输入端连通所述供水水源，输出端通过所述供水水管连通所述超声波雾化器；所述供水水阀设置在所述供水水管上。

优选地，所述喷雾送风管包括顺次相连的气流入口段、喷雾段、蒸发段和气流出口段；

所述超声波雾化器的输出端设置在所述喷雾段中；所述气流出口段用于将所述湿冷空气送入待冷却的风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口。

优选地，还包括流量控制柜、第一温湿度传感器以及第二温湿度传感器；

所述第一温湿度传感器设置在所述气流入口段内；所述第二温湿度传感器设置在所述气流出口段内；

所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器电气连接所述流量控制柜的输入端；所述流量控制柜的输出端电气连接所述供水水阀的控制端。

优选地，

所述蒸发段长度应大于：

其中，V_a为气流体积流量；μ_a为空气的动力粘性系数；d为雾滴直径；W为所述喷雾送风管当量直径；ρ_l、ρ_a分别为供水水源中水溶液的密度、空气的密度。

优选地，所述喷雾送风管的当量直径为不超过50cm；所述超声波雾化器雾化量范围为0-30kg/h；所述超声波雾化器产生的水雾粒径约为30-50μm。

优选地，所述超声波雾化器的数量为若干个，所述超声波信号发生器的输出端连接若干个所述超声波雾化器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中超声波雾化器产生的水雾颗粒极其微小(30-50μm)，液体比表面积及水雾蒸发率急剧提高；

2、本发明中喷雾送风管布置的喷雾段及蒸发段两级反应单元，实际上增加了水雾与空气间的接触时间，水雾与空气间的热、质交换反应更加充分，气流出口温度得到有效降低，风冷式冷藏集装箱冷凝器工作所需循环风量显著减少，有效降低了风机能耗；

3、本发明中超声波雾化器产生的水雾颗粒极其微小，这些水雾颗粒具有良好的跟随性，水雾颗粒随空气一起运动至冷凝器内部后附着在温度较高的冷却盘管表面上并进行进一步充分蒸发，对冷凝器进行直接冷却。冷凝器经过湿冷空气及盘管表面水雾蒸发的双重冷却，降温效果更显著。这是现有技术所不能比拟的；

4、本发明与传统高压喷嘴水喷雾系统不同，超声波雾化器借助超声波发生器产生的超声波信号，通过超声波雾化器将超声波信号转换为高频微幅振动，从而将产生粒径微小的水雾颗粒。整个过程均在常压下进行，不需要对水进行任何加压，与传统高压水喷雾系统相比，避免使用了能耗巨大的加压泵，同时雾化效果更好。

5、本发明中由于超声波雾化器只是接收来自超声波发生器产生的高频超声波信号，因此，在实际使用过程中，可借助一台超声波发生器同时向若干个超声波雾化器提供相同的超声波信号，不存在高压喷嘴喷雾系统中存在的压力损失问题，从而使得简化了系统构成，提高了系统可靠性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图：

图中：

1为超声波信号发生器；

2为超声波雾化器；

3为喷雾送风管；

4为气流入口段；

5为喷雾段；

6为蒸发段；

7为气流出口段；

8为风管支架；

9为供水水源；

10为供水水泵；

11为供水水阀；

12为第一温湿度传感器；

13为第二温湿度传感器；

14为流量控制柜；

15为流量控制柜信号输入端；

16为流量控制柜信号输出端；

17为冷凝器；

18为冷凝器吸风口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，如图1所示，本发明提供的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，包括：超声波信号发生器1、超声波雾化器2、喷雾送风管3、气流入口段4，喷雾段5、蒸发段6、气流出口段7、风管支架8、供水水源9、供水水泵10、供水水阀11、第一温湿度传感器12、第二温湿度传感器13、流量控制柜14、流量控制柜信号输入端15以及流量控制柜信号输出端16；

其中，喷雾送风管3包括顺次相连的气流入口段4、喷雾段5、蒸发段6、气流出口段7；所述风管支架8设置在所述喷雾送风管3下侧，用于支撑所述喷雾送风管3，且其气流出口段7中心与冷藏集装箱冷凝器吸风口中心水平对齐。超声波雾化器2设置在喷雾段5上部，且与超声波信号发生器1连接。供水水源9依次通过供水水泵10、供水水阀11与超声波雾化器2相连。在气流入口段4、气流出口段7上方分别设置有第一温湿度传感器12、第二温湿度传感器13；第一温湿度传感器12及第二温湿度传感器13均与流量控制柜信号输入端15相连。流量控制柜信号输出端16与供水水阀11相连。

为了使超声波雾化器2产生的水雾与空气能在蒸发段6内有效蒸发，蒸发段6的长度应大于(式中d为液滴直径；μ_a为空气的动力粘性系数；ρ_l、ρ_a分别为供水水源中水溶液的密度、空气密度；V_a为气体体积流量，W为喷雾送风管3的当量直径，均为国际单位)。

喷雾送风系统工作时，待处理的空气气流由气流入口段4流入喷雾送风管3内，先在喷雾段5中与来自超声波雾化器2的微小水雾颗粒充分混合，随后进入蒸发段6中与水雾进行热、质交换反应，先后经过喷雾段5和蒸发段6两级反应段后变为湿冷空气，携带大量未来得及蒸发的微小水雾颗粒从气流出口段7流向风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口；在冷凝器内，除该湿冷空气对冷凝器进行冷却外，更重要是，其携带的微小水雾颗粒将被冷凝器内温度较高的冷却盘管表面捕获并进行充分蒸发，实现对冷凝器的直接有效冷却。气流入口段4、气流出口段7上方分别设置第一温湿度传感器12、第二温湿度传感器13；第一温湿度传感器12用于检测气流入口温湿度，第二温湿度传感器13用于检测气流出口温湿度后，通过流量控制柜信号输入端15向流量控制柜14发送信号，流量控制柜14做出逻辑计算后通过流量控制柜信号输出端16调节供水水阀11开度，从而调节供水流量，使气流出口段7的空气状态被控制在要求范围内。

相对应的供水循环为：供水从供水水源9中先后经供水水泵10、供水水阀11后流入位于蒸发段5上方的超声波雾化器2中进行雾化处理，超声波雾化器2接收来自超声波信号发生器1的超声波信号，将液态水雾化为30-50μm的水雾颗粒后喷入喷雾送风管3的喷雾段5中，水雾在喷雾段5中与送风气流进行充分混合，并由送风气流携带进入蒸发段6进行进一步的蒸发，未来得及蒸发的液态水雾随送风气流携带经气流出口段7进入冷凝器吸风口，在冷凝器内被温度较高的冷凝器冷却盘管捕获并充分蒸发，实现对冷凝器的直接冷却后以水蒸气状态排出。

本发明减小了风冷式冷藏集装箱所需循环风量及循环风机能耗，加大了空气水雾的接触面积并使大量水雾颗粒被携带至冷凝器蒸发冷却盘管表面进行直接蒸发降温，提高了水雾蒸发率及利用率，将使风冷式冷藏集装箱冷凝器得到有效冷却，同时，提升了固定货舱空间内风冷式冷藏集装箱的装箱量。系统的经济性及节能性得到了显著改善，

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，包括超声波信号发生器、超声波雾化器、喷雾送风管；

所述超声波雾化器的输出端设置在所述喷雾送风管中；所述超声波信号发生器的输出端连接所述超声波雾化器的输入端；

所述超声波雾化器用于接收来自超声波信号发生器的超声波信号，将液态水雾化为水雾颗粒后喷入喷雾送风管；

所述喷雾送风管用于将流入的空气气流与所述水雾颗粒进行热、质交换反应生成湿冷空气，并将所述湿冷空气送入待冷却的风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口。

2.根据权利要求1所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，还包括供水水源、供水水泵、供水水管以及供水水阀；

其中，所述供水水泵的输入端连通所述供水水源，输出端通过所述供水水管连通所述超声波雾化器；所述供水水阀设置在所述供水水管上。

3.根据权利要求2所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，所述喷雾送风管包括顺次相连的气流入口段、喷雾段、蒸发段和气流出口段；

所述超声波雾化器的输出端设置在所述喷雾段中；所述气流出口段用于将所述湿冷空气送入待冷却的风冷式冷藏集装箱冷凝器吸风口。

4.根据权利要求3所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，还包括流量控制柜、第一温湿度传感器以及第二温湿度传感器；

所述第一温湿度传感器设置在所述气流入口段内；所述第二温湿度传感器设置在所述气流出口段内；

所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器电气连接所述流量控制柜的输入端；所述流量控制柜的输出端电气连接所述供水水阀的控制端。

5.根据权利要求3所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，

所述蒸发段长度应大于：

其中，V_a为气流体积流量；μ_a为空气的动力粘性系数；d为雾滴直径；W为所述喷雾送风管当量直径；ρ_l、ρ_a分别为供水水源中水溶液的密度、空气的密度。

6.根据权利要求1所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，所述喷雾送风管的当量直径为不超过50cm；所述超声波雾化器雾化量范围为0-30kg/h；所述超声波雾化器产生的水雾粒径约为30-50μm。

7.根据权利要求1所述的风冷式冷藏集装箱喷雾送风系统，其特征在于，所述超声波雾化器的数量为若干个，所述超声波信号发生器的输出端连接若干个所述超声波雾化器。