CN105352212B - 一种低温空气连续发生装置和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷设备技术领域，具体涉及一种低温空气连续发生装置，包括依次串联的高压空气供给单元、除湿单元、二级降压制冷单元，还包括与除湿单元、二级降压制冷单元连接的循环单元，除湿单元设有除湿进口、除湿出口以及配合循环单元的循环进口、循环出口，高压空气供给单元连接除湿单元的除湿进口，二级降压单元由若干根并列毛细管以及毛细管外部的冷却部构成，毛细管一端连接除湿单元的除湿出口，毛细管另一端为制冷出口，冷却部设有进口、出口，除湿单元循环出口连接冷却部进口，冷却部出口、除湿单元循环进口连接所述循环单元，能够获得‑75℃的低温空气，且成本仅为氮气制冷的十分之一，大幅度降低了成本，提高了经济效益。

Description

一种低温空气连续发生装置和制备方法

技术领域

本发明属于制冷设备技术领域，具体涉及一种低温空气连续发生装置和制备方法。

背景技术

在农业以及食品的生产处理中需要对原料进行粉碎加工，粉碎的过程中会产生大量的热量，而对于热敏性物质而言，产生的热量极易使原料变质，因此，对热敏性物质的粉碎降温尤为重要。

降温处理一般使用制冷设备进行，现有的制冷设备一般为冷媒制冷或冷源制冷。而由于是应用于农业以及食品类的热敏性物质原料粉碎的降温处理，所以对制冷设备有着较高的要求。在冷媒制冷系统中，由于冷媒的种类很多，而且大多数的冷媒有毒性或是对环境具有破坏性，在长期的使用中，不仅需要及时的增添冷媒，而且长时间使用后系统不稳定冷媒容易泄漏，不仅污染环境，对大气造成破坏，还极易对需要粉碎的原料造成污染，引起严重的后果，因此在对农业以及食品类的热敏性物质原料粉碎时的降温处理中，冷媒制冷的方式一般不选用么对于冷源制冷而言，一般采取以氮气或液氮作为冷源进行制冷，氮气制冷能够获得-25℃左右的低温，而在某些热敏性物质粉碎中，-25℃左右的低温达不到制冷的要求，局限性太大，并且氮气制冷的成本较高，经济效益低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种低温空气连续发生装置和制备方法，结构简单，不需用冷媒、冷源，能够获得-75℃的低温空气， 且成本仅为氮气制冷的十分之一，大幅度降低了成本，提高了经济效益。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

一种低温空气连续发生装置，包括以供气管道依次串联的高压空气供给单元、除湿单元、二级降压制冷单元，还包括与除湿单元、二级降压制冷单元连接的循环单元，除湿单元设有除湿进口、除湿出口以及配合循环单元的循环进口、循环出口，高压空气供给单元连接除湿单元的除湿进口，二级降压单元由若干根并列毛细管以及毛细管外部的冷却部构成，毛细管一端以供气管道连接除湿单元的除湿出口，而且供气管道靠近毛细管端设有节流阀，毛细管另一端为输出冷气的制冷出口，冷却部设有进口、出口，除湿单元循环出口连接冷却部进口，冷却部出口、除湿单元循环进口连接所述循环单元，高压空气供给单元提供高压空气，高压空气经除湿单元后形成干燥的高压空气，同时外部循环单元对除湿单元处进行降温制冷作用，保证高压空气经除湿单元后形成干燥的高压低温空气，干燥的高压低温空气经节流阀节流、二级降压制冷单元毛细管节流后，空气急速膨胀，迅速降压降温，温度进一步降低，形成温度较低的低压低温空气由毛细管制冷出口释放，循环单元内以空气状态、压力的变化运用空气压降过程伴随降温的原理制取低温空气，对除湿单元处进行制冷、降温，同时吸收二级降压制冷单元处释放的热量，除湿单元、二级降压制冷单元在循环单元中相当于蒸发器，循环单元促使两处保持低温，高压空气供给单元、除湿单元结合循环单元相当于一级制冷，以降低输送给二级制冷单元空气的温度，干燥的高压低温空气经二级降压制冷单元制冷后，温度进一步降低，形成温度较低的低压低温空气，对热敏性物质粉碎提供制冷降温，空气温度逐级降温，能够获得的低温温度更低。

进一步的，所述的高压空气供给单元包括依次串联的空气压缩机、储气罐，空气经空气压缩机压缩后形成高压空气并输送至储气罐，在储气罐中高压气体会自动降温，储气罐能够起到稳压的作用，为除湿单元提供压力平稳的高压空气。

进一步的，所述的除湿单元为低温除湿器，低温除湿器将储气罐输送的高压气体进行除湿，得到干燥的高压空气，同时除湿单元相当于循环单元的蒸发器，循环单元对除湿单元处进行降温，使低温除湿器输出低温空气，得到干燥的高压低温空气输送给二级降压制冷单元。

进一步的，所述的毛细管为螺旋状，毛细管管径与空气流量成比例关系，螺旋状的毛细管能够增大体积，气体膨胀增大，使温度降的更低。

进一步的，所述的循环单元包括依次串联的制冷压缩机、翅片式冷凝器、手阀、储液罐、膨胀阀，膨胀阀连接除湿单元循环进口，冷却部出口连接制冷压缩机。

进一步的，所述的冷却部外毛细管设置的冷却腔体，冷却腔体接入循环单元中，通入冷却腔中的低压低温空气吸收毛细管处释放的热量，促使毛细管内空气膨胀，降压降温。

进一步的，所述的毛细管为螺旋状,进一步的，毛细管管径与空气流量成比例关系，空气流量大对应管径大，促使空气膨胀降温。

进一步的，所述的循环单元包括依次串联的制冷压缩机、冷凝器、手阀、储液罐、膨胀阀，除湿单元、二级降压制冷单元相当于循环单元中的蒸发器，使循环单元形成完整的制冷循环，空气在循环单元内循环对除湿单元、二级降压制冷单元处进行降温，具体的空气经制冷压缩机压缩后排出至冷凝器形成高 压液体，高压液体经手阀的节流作用后，压力降低，温度降低，形成低压低温的气液混合态输送至储液罐，储液罐中的低压低温气液混合态再经膨胀阀输出后，压力、温度进一步降低，形成低压低温空气，低压低温空气引导至除湿单元处对除湿单元进行降温，保证除湿单元输出干燥的高压低温空气，同时低压低温空气也对二级降压制冷单元处进行降温，吸收二级降压制冷单元处的热量后的气体通往制冷压缩机进行再次的循环。

更进一步的，所述的冷却部外毛细管设置的冷却腔体，低温空气循环至此处吸收因高压空气在毛细管内膨胀放出的热量，促使毛细管内的空气快速的降低温度。

更进一步的，除湿单元除湿出口输出温度为-25℃，循环单元制冷效果为-25℃左右，使除湿单元给二级降压制冷单元输出-25℃干燥的高压低温空气，以使经二级降压制冷单元低压节流作用后将空气温度降低至-75℃。

更进一步的，二级降压制冷单元毛细管制冷出口输出温度为-75℃，相对于氮气制冷，获得低温空气的温度更低，无需冷媒、冷源，大大的降低了成本，提高的经济效益。

低温空气连续发生的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)供给空气经空气压缩机压缩后得到高压空气，高压空气经储气罐稳压冷却后输往低温除湿器除湿进口，进行气体干燥处理，气体干燥处理的同时循环单元对低温除湿器内的高压空气进行制冷降温，使低温除湿器除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气；

2)-25℃干燥的高压低温空气输入毛细管，经毛细管低压节流，高压低温空气急速膨胀迅速降压降温，毛细管制冷出口输出-75℃干燥的低温低压空气， 循环单元吸收毛细管处热量，保持毛细管处于低温状态。

循环单元内，空气经制冷压缩机压缩后输往翅片式冷凝器得到高压液体，高压液体经手阀节流释放后得到低压低温液体储存在储液罐内，储液罐内的低压低温液体经膨胀阀释放后得到低压低温空气，低温低压空气输往低温除湿器循环进口，对低温除湿器内高压空气进行制冷降温，使低温除湿器除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，随后低压低温空气经低温除湿器循环出口循环至二级降压制冷单元的冷却部，低压低温空气吸收二级降压制冷单元毛细管处的释放的热量后输送至制冷压缩机再次的循环。

本发明所取得的有益效果是：采用上述方案，本装置不需要冷媒、冷源，供给空气经一级压缩、冷却、除湿后等一级处理后获得干燥的高压空气，同时，循环单元对除湿单元进行制冷保证输出-25℃干燥的高压低温空气，-25℃干燥的高压低温空气经节流阀节流、毛细管的节流低压释放作用的二级降温处理，空气膨胀，压力降低，温度进一步降低，使毛细管释放出的空气温度降至-75℃，两级降温处理，获得比氮气制冷温度更低的低温空气，同时成本是氮气制冷的十分之一，大大降低了制冷成本，具有很高的经济效益，-75℃的低压低温空气用于对热敏性物质粉碎时的降温，降温的效果更好。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

图1为本发明的结构框图。

其中：1为空气压缩机，2为储气罐，3为低温除湿器，4为毛细管，5为制冷压缩机，6为翅片式冷凝器，7为手阀，8为储液罐，9为膨胀阀。

具体实施方式

实施例1：如图1所示的一种低温空气连续发生装置，包括以供气管道依次串联的高压空气供给单元、除湿单元、二级降压制冷单元，还包括与除湿单元、二级降压制冷单元连接的循环单元，高压空气供给单元包括依次串联的空气压缩机1、储气罐2，空气经空气压缩机1压缩后形成高压空气并输送至储气罐2，在储气罐2中高压气体自动降温，储气罐2起到稳压的作用，保证输出压力平稳的高压空气，且持续输出，保证高压空气的供给，储气罐2设有压力阀、调压阀，便于压力控制，除湿单元为低温除湿器3，低温除湿器3设有除湿进口、除湿出口以及配合循环单元的循环进口、循环出口，二级降压单元由若干根并列的螺旋状毛细管4以及毛细管4外部的冷却腔体构成，毛细管4一端以供气管道连接低温除湿器3的除湿出口，毛细管4靠近低温除湿器3的入口端设有节流阀，毛细管4的另一端为输出冷气的制冷出口，冷却腔体设有进口、出口；

由储气罐2引出的高压空气由供气管道输送至低温除湿器3的除湿进口，低温除湿器3对储气罐2输入的高压空气进行去湿干燥处理，干燥处理后由除湿出口输出给二级降压制冷单元，干燥处理消除高压空气中的水分，以消除高压空气在二级降压制冷单元降温处理时的不良影响，外部循环单元包括依次串联的制冷压缩机5、翅片式冷凝器6、手阀7、储液罐8、膨胀阀9，膨胀阀9连通低温除湿器3的循环进口，空气经制冷压缩机5压缩后排出至翅片式冷凝器6形成高压液体，高压液体经手阀7的节流作用后，压力降低，温度降低，形成低压低温液体输送至储液罐8，储液罐8中的低压低温液体再经膨胀阀9膨胀作用后输出后，压力、温度进一步降低，形成-25℃低压低温空气，-25℃低压低温空气由循环进口进入低温除湿器3对低温除湿器3中干燥处理的高压空气进行制冷降温，使 低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，-25℃干燥的高压低温空气由除湿出口输送至毛细管4，在毛细管4入口端的节流阀节流作用、毛细管4节流作用的双重作用下，高压空气急速膨胀，压力降低释放热量，温度降低，毛细管4若干根并列，毛细管4入口端设置分流阀组件，使进入每一个毛细管4的空气流量一致，提高毛细管4节流低压释放降温的效果，并且螺旋状的毛细管4增大了体积，使空气膨胀率更大，促使空气降温幅度大，最终由毛细管4制冷出口低压释放出的气体为-75℃的低压低温空气，温度较低，对对热敏性物质粉碎提供更好的制冷降温效果，对低温除湿器3内空气进行制冷降温后的低温气体经循环出口进入到冷却腔体的进口，吸收毛细管4中空气降温过程中释放的热量，促使毛细管4内空气降温，吸收热量后的低温气体由冷却腔体出口排出时制冷压缩机5进行再次的压缩循环，低温除湿器3、毛细管4相当于循环单元中的蒸发器，使循环单元形成完整的制冷循环，低温空气在低温除湿器3处制冷、在毛细管4处进行热量交换，吸收毛细管4内空气释放的温度，吸收此处的热量，促使毛细管4输出的-75℃的低压低温空气，循环单元不用冷媒，以空气状态、压力的变化运用空气压降过程伴随温度降低的原理获取低温空气，成本低，提高了经济效益。

空气压缩机1、储气罐2、低温除湿器3结合循环单元构成一级降温单元，供给空气经一级降温单元降温后将温度降至-25℃，获得-25℃干燥的高压低温空气，-25℃干燥的高压低温空气经二级降压制冷单元毛细管4的低压节流作用，膨胀降压，温度进一步降低，得到-75℃的低压低温空气，相比氮气制冷获得的低温空气温度更低，不需冷媒、冷源，成本仅为氮气制冷的十分之一，大大的降低成本，提高了经济效益。

低温空气连续发生的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)供给空气经空气压缩机1压缩后得到高压空气，高压空气经储气罐2稳压冷却后输往低温除湿器3除湿进口，进行气体干燥处理，气体干燥处理的同时循环单元对低温除湿器内的高压空气进行制冷降温，使低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气；

2)-25℃干燥的高压低温空气输入毛细管4，经毛细管4低压节流，高压低温空气急速膨胀迅速降压降温，毛细管4制冷出口输出-75℃干燥的低温低压空气，循环单元吸收毛细管处热量，保持毛细管4处于低温状态。

循环单元内，空气经制冷压缩机5压缩后输往翅片式冷凝器6得到高压液体，高压液体经手阀7节流释放后得到低压低温液体储存在储液罐8内，储液罐8内的低压低温液体经膨胀阀9释放后得到低压低温空气，低温低压空气输往低温除湿器3循环进口，对低温除湿器3内高压空气进行制冷降温，使低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，随后低压低温空气经低温除湿器3循环出口循环至二级降压制冷单元的冷却腔体，低压低温空气吸收二级降压制冷单元毛细管4处的释放的热量后输送至制冷压缩机5再次的循环。

直接对供给空气进行压缩、冷却的一级制冷、利用毛细管对高压低温气体进行低压释放的二级制冷，配合循环单元的制冷循环，最终使空气温度降至-75℃，以对热敏性物质粉碎时进行降温，相比传统的氮气制冷，能够获得更低的温度，制备成本仅为氮气的十分之一，降低了成本，大幅度提高了经济效益。

实施例2：如图1所示的一种低温空气连续发生装置，包括以供气管道依次串联的高压空气供给单元、除湿单元、二级降压制冷单元，还包括与除湿单元、二级降压制冷单元连接的循环单元，高压空气供给单元包括依次串联的空气压 缩机1、储气罐2，空气经空气压缩机1压缩后形成高压空气并输送至储气罐2，在储气罐2中高压气体自动降温，储气罐2起到稳压的作用，保证输出压力平稳的高压空气，且持续输出，保证高压空气的供给，储气罐2设有压力阀、调压阀，便于压力控制，除湿单元为低温除湿器3，低温除湿器3设有除湿进口、除湿出口以及配合循环单元的循环进口、循环出口，二级降压单元由若干根并列的毛细管4以及毛细管4外部的冷却腔体构成，毛细管4为螺线型翅片式，毛细管4一端以供气管道连接低温除湿器3的除湿出口，毛细管4靠近低温除湿器3的入口端设有节流阀，毛细管4的另一端为输出冷气的制冷出口，冷却腔体设有进口、出口；

由储气罐2引出的高压空气由供气管道输送至低温除湿器3的除湿进口，低温除湿器3对储气罐2输入的高压空气进行去湿干燥处理，干燥处理后由除湿出口输出给二级降压制冷单元，干燥处理消除高压空气中的水分，以消除高压空气在二级降压制冷单元降温处理时的不良影响，外部循环单元包括依次串联的制冷压缩机5、翅片式冷凝器6、手阀7、储液罐8、膨胀阀9，膨胀阀9连通低温除湿器3的循环进口，空气经制冷压缩机5压缩后排出至翅片式冷凝器6形成高压液体，高压液体经手阀7的节流作用后，压力降低，温度降低，形成低压低温液体输送至储液罐8，储液罐8中的低压低温液体再经膨胀阀9膨胀作用后输出后，压力、温度进一步降低，形成-25℃低压低温空气，-25℃低压低温空气由循环进口进入低温除湿器3对低温除湿器3中干燥处理的高压空气进行制冷降温，使低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，-25℃干燥的高压低温空气由除湿出口输送至毛细管4，在毛细管4入口端的节流阀节流作用、毛细管4节流作用的双重作用下，高压空气急速膨胀，压力降低释放热量，温度降低，毛 细管4若干根并列，毛细管4入口端设置分流阀组件，使进入每一个毛细管4的空气流量一致，提高毛细管4节流低压释放降温的效果，并且螺旋型翅片状的毛细管4增大了体积，使空气膨胀率更大，释放热量更迅速，促使空气降温幅度大，最终由毛细管4制冷出口低压释放出的气体为-75℃的低压低温空气，温度较低，对对热敏性物质粉碎提供更好的制冷降温效果，对低温除湿器3内空气进行制冷降温后的低温气体经循环出口进入到冷却腔体的进口，吸收毛细管4中空气降温过程中释放的热量，促使毛细管4内空气降温，吸收热量后的低温气体由冷却腔体出口排出时制冷压缩机5进行再次的压缩循环，低温除湿器3、毛细管4相当于循环单元中的蒸发器，使循环单元形成完整的制冷循环，低温空气在低温除湿器3处制冷、在毛细管4处进行热量交换，吸收毛细管4内空气释放的温度，吸收此处的热量，促使毛细管4输出的-75℃的低压低温空气，循环单元不用冷媒，以空气状态、压力的变化运用空气压降过程伴随温度降低的原理获取低温空气，成本低，提高了经济效益。

空气压缩机1、储气罐2、低温除湿器3结合循环单元构成一级降温单元，供给空气经一级降温单元降温后将温度降至-25℃，获得-25℃干燥的高压低温空气，-25℃干燥的高压低温空气经二级降压制冷单元毛细管4的低压节流作用，膨胀降压，温度进一步降低，得到-75℃的低压低温空气，相比氮气制冷获得的低温空气温度更低，不需冷媒、冷源，成本仅为氮气制冷的十分之一，大大的降低成本，提高了经济效益。

低温空气连续发生的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)供给空气经空气压缩机1压缩后得到高压空气，高压空气经储气罐2稳压冷却后输往低温除湿器3除湿进口，进行气体干燥处理，气体干燥处理的同 时循环单元对低温除湿器内的高压空气进行制冷降温，使低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气；

2)-25℃干燥的高压低温空气输入毛细管4，经毛细管4低压节流，高压低温空气急速膨胀迅速降压降温，毛细管4制冷出口输出-75℃干燥的低温低压空气，循环单元吸收毛细管处热量，保持毛细管4处于低温状态。

循环单元内，空气经制冷压缩机5压缩后输往翅片式冷凝器6得到高压液体，高压液体经手阀7节流释放后得到低压低温液体储存在储液罐8内，储液罐8内的低压低温液体经膨胀阀9释放后得到低压低温空气，低温低压空气输往低温除湿器3循环进口，对低温除湿器3内高压空气进行制冷降温，使低温除湿器3除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，随后低压低温空气经低温除湿器3循环出口循环至二级降压制冷单元的冷却腔体，低压低温空气吸收二级降压制冷单元毛细管4处的释放的热量后输送至制冷压缩机5再次的循环。

直接对供给空气进行压缩、冷却的一级制冷、利用毛细管对高压低温气体进行低压释放的二级制冷，配合循环单元的制冷循环，最终使空气温度降至-75℃，以对热敏性物质粉碎时进行降温，相比传统的氮气制冷，能够获得更低的温度，制备成本仅为氮气的十分之一，降低了成本，大幅度提高了经济效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种低温空气连续发生装置，其特征在于：包括依次串联的高压空气供给单元、除湿单元、二级降压制冷单元，还包括与除湿单元、二级降压制冷单元连接的循环单元，除湿单元设有除湿进口、除湿出口以及配合循环单元的循环进口、循环出口，高压空气供给单元连接除湿单元的除湿进口，二级降压单元由若干根并列毛细管以及毛细管外部的冷却部构成，毛细管一端连接除湿单元的除湿出口，毛细管另一端为制冷出口，冷却部设有进口、出口，除湿单元循环出口连接冷却部进口，冷却部出口、除湿单元循环进口连接所述循环单元。

2.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：所述的高压空气供给单元包括依次串联的空气压缩机、储气罐。

3.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：所述的除湿单元为低温除湿器。

4.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：所述的毛细管为螺旋状。

5.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：所述的循环单元包括依次串联的制冷压缩机、翅片式冷凝器、手阀、储液罐、膨胀阀，膨胀阀连接除湿单元循环进口，冷却部出口连接制冷压缩机。

6.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：所述的冷却部外毛细管设置的冷却腔体。

7.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：除湿单元除湿出口输出温度为-25℃。

8.根据权利要求1所述的一种低温空气连续发生装置，其特征在于：二级降压制冷单元毛细管制冷出口输出温度为-75℃。

9.低温空气连续发生的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)供给空气经空气压缩机压缩后得到高压空气，高压空气经储气罐稳压冷却后输往低温除湿器除湿进口，进行气体干燥处理，气体干燥处理的同时循环单元对低温除湿器内的高压空气进行制冷降温，使低温除湿器除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气；

2)-25℃干燥的高压低温空气输入毛细管，经毛细管低压节流，高压低温空气急速膨胀迅速降压降温，毛细管制冷出口输出-75℃干燥的低温低压空气，循环单元吸收毛细管处热量，保持毛细管处于低温状态。

10.根据权利要求9所述的低温空气连续发生的制备方法，其特征在于，循环单元内，空气经制冷压缩机压缩后输往翅片式冷凝器得到高压液体，高压液体经手阀节流释放后得到低压低温液体储存在储液罐内，储液罐内的低压低温液体经膨胀阀释放后得到低压低温空气，低温低压空气输往低温除湿器循环进口，对低温除湿器内高压空气进行制冷降温，使低温除湿器除湿出口输出-25℃干燥的高压低温空气，随后低压低温空气经低温除湿器循环出口循环至二级降压制冷单元的冷却部，低压低温空气吸收二级降压制冷单元毛细管处的释放的热量后输送至制冷压缩机再次的循环。