CN107270767A - 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置 - Google Patents

基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107270767A
CN107270767A CN201710534868.3A CN201710534868A CN107270767A CN 107270767 A CN107270767 A CN 107270767A CN 201710534868 A CN201710534868 A CN 201710534868A CN 107270767 A CN107270767 A CN 107270767A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ice
nozzle
vortex tube
jet
grains
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710534868.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107270767B (zh
Inventor
郑艺华
刘君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao University
Original Assignee
Qingdao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao University filed Critical Qingdao University
Priority to CN201710534868.3A priority Critical patent/CN107270767B/zh
Publication of CN107270767A publication Critical patent/CN107270767A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107270767B publication Critical patent/CN107270767B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G1/00—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances
    • F28G1/16—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris
    • F28G1/163—Non-rotary, e.g. reciprocated, appliances using jets of fluid for removing debris from internal surfaces of heat exchange conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G15/00—Details
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/85—Food storage or conservation, e.g. cooling or drying

Abstract

本发明提出基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，主要包括雾化喷嘴、旋流喷嘴、制冰室、空心管、中空环流喷嘴、混合室、冰粒射流喷嘴、预冷腔、涡流管等。利用涡流管制冷，结构简单、体积小、重量轻，方便使用。通过冰粒射流和高温气流交替喷射散热表面，完成在线清洗。水通过雾化喷嘴雾化生成水滴，旋流喷嘴在制冰室内旋流混合冻结生成冰粒，中空环流喷嘴引射、卷吸和掺混作用，冰粒在混合室进一步冻结定型，冰粒强度高，最后经冰粒射流喷嘴喷射冰粒射流。预冷腔预冷降温，回收冷量，减少并消除低温气流热损失，节约能源。系统能应用于各种表面清洗和处理场合，尤其是翅片散热器。

Description

基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置
技术领域
本发明涉及一种冰粒射流清洗装置，尤其是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置。
背景技术
冰粒射流是将制备好的冰粒加入到流体射流中形成的，冰粒在很低的温度下也具有一定的硬度和粒度，冰粒射流的强度在相同条件下是纯水射流的7倍，更是远远超过空气射流的强度，用于清洗效果更好。从工程应用方面来看，在表面清洗、零件表面去毛刺、除锈、食品加工等行业获得成功应用。
寻找能够连续、即时制备一定温度、粒径的冰粒方法，减少冰粒储存环节以及促进冰粒流态化是加速冰射流技术工业化应用的关键。其中连续制备冰粒是指能够连续不断地直接制备出冰粒，即在完成水的液态到固态的相变过程中，使水滴成为固状的冰粒。
涡流管是一种结构简单的能量分离装置，高压流体进入涡流管后，在涡流室内高速旋转，在涡流管冷端成为低温流体，在涡流管热端成为高温流体，涡流管应用于制冷场合，具有无运动部件、不用电、不用任何化学物质、没电火花产生、低成本、免维护、体积小、重量轻、产冷气迅速，并可通过阀门快速调节等优点。
散热器往往利用空气带走热量，需要裸露在空气中工作，在民用、工业等领域应用较广，像电厂空冷岛、车辆冷却系统等，该类空冷翅片管长期暴露于空气中，沙尘、植物等多种杂质附着于表面，进入散热器间隙，会堆积在翅片内，散热能力下降，浪费能源也缩短了系统寿命，必须及时清洗，保持空气流动畅通。以电厂空冷凝汽器为例，经过彻底清洗的空冷凝汽器可以使空冷机组背压降低大约8 kPa，有效地提高了机组运行的经济性和安全性。
已有专利（201310206089 换热器清洗装置）利用涡流管实现冷热交替空气流变温清洗剥离附着力强的污垢的换热器清洗方法，由于空气介质的物性限制，清洗强度较低；已有专利（200710055348 大型空冷系统空冷散热器的干式吹扫装置）利用含洗珠的空气射流进行大型空冷系统清洗，需要大量辅机进行供料和回收洗珠，结构复杂，成本高，自动化程度低，洗珠可能会滞留在设备的缝隙及角落，造成二次污染，在结合行进系统自动清洗存在限制。
发明内容
本发明的目的是克服现有清洗技术的缺点，利用涡流管制冷得到的冰粒射流，提供一种冰粒射流结合高温气流交替变温的清洗装置，清洗强度大，结构简单，节约能源。
本发明的技术方案是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，包括雾化喷嘴、旋流喷嘴、制冰室、空心管、中空环流喷嘴、混合室、冰粒射流喷嘴、预冷腔、旋流隔板、涡流管、涡流管调节阀和阀门，所述雾化喷嘴和所述旋流喷嘴分别布置在所述制冰室前部中心和周向，所述制冰室尾部设置所述空心管，所述空心管外部为所述中空环流喷嘴，所述中空环流喷嘴后部为所述混合室，所述混合室尾部设置所述冰粒射流喷嘴，外部包围有所述预冷腔，所述预冷腔的尾部和前部分别设有高压气体的进口和出口，所述预冷腔内设有所述旋流隔板，高压气体流过所述预冷腔并给所述涡流管供气，所述涡流管冷端同时引至所述雾化喷嘴和所述旋流喷嘴，所述涡流管设置所述涡流管调节阀，各管路中均设置有所述阀门，改变所述涡流管的结构参数可改变高低温气流的额定热工参数，改变所述雾化喷嘴、所述旋流喷嘴和冰粒射流喷嘴的结构参数能变化生成的冰粒和冰粒射流参数。
水通过所述雾化喷嘴雾化生成水滴，高压气体经所述预冷腔预冷降温，回收冷量，减少并消除低温气流热损失，节约能源，所述旋流隔板起到支撑作用并强化流动和传热，预冷后的低温气流经所述涡流管分离为高温气流和低温气流，低温气流分成两流路，一流路经所述旋流喷嘴在所述制冰室内直接与雾化水滴旋流混合并立即冻结生成冰粒，生成的冰粒气流通过空心管，另一流路经所述中空环流喷嘴与生成的冰粒气流混合，由于所述中空环流喷嘴的引射、卷吸和掺混作用，冰粒在所述混合室进一步冻结定型，上述流路设置可大大提高冻结速度，并打散防止粘连，连续生成的冰粒通过所述冰粒射流喷嘴形成冰粒射流，改变雾化水滴的生成压力和流量，可在线控制冰粒的粒径和流量，控制所述涡流管调节阀和所述阀门可改变低温气流和高温气流的温度和流量，冰粒射流和高温气流交替喷射待清洗表面，完成清洗。
所述高压气体是通过内置压缩机提供或者通过由外部气源提供。
所述涡流管的高低温气流的温度、压力及流量大小通过所述高压气体和所述涡流调节阀控制。
本发明的有益效果是系统连续制取冰粒射流，参数可在线调节和改变；利用冰粒射流清洗，清洗强度大，水消耗量少，无二次污染；冰粒射流和高温气流交替喷射实现变温清洗可进一步剥离附着力强的污垢；利用涡流管实现制冷，体积小、无运动件、成本低，并可同时得到冷热气流；旋流喷嘴旋流混合能力强，大大提高冻结速度，保证冰粒生成速度；中空环流喷嘴接触面积大，卷吸、掺混和引射作用强，保证冰粒定型强度；冰粒射流喷嘴提升射流参数，保证清洗强度；低温气流直接与温度最低的初步生成的冰粒接触，保证传热驱动温差，可使初步生成的冰粒进一步降温定型，并打散防止粘连；外部设置预冷室，能消除减少热损失，高压气体预冷降温，节约能源，并且旋流隔板使高压气体在预冷腔内形成逆向旋流流动，强化传热；系统应用于散热器清洗，无需停止工作，在线清洗，效率高；结合行进系统，可实现自动移动场合清洗；结构简单、体积小、重量轻，节约能源，能应用于各种表面清洗和处理场合，尤其是翅片散热器。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置原理示意图。
图中：1 雾化喷嘴，2旋流喷嘴，3制冰室，4空心管，5中空环流喷嘴，6混合室，7冰粒射流喷嘴，8预冷腔，9旋流隔板，10 涡流管，11涡流管调节阀，12阀门，13压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详述，籍由以下实施例来说明本发明之内容，而非限制本发明之范围。
如图1所示的基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，包括雾化喷嘴1、旋流喷嘴2、制冰室3、空心管4、中空环流喷嘴5、混合室6、冰粒射流喷嘴7，预冷腔8、旋流隔板9、低温制冷机10、涡流管调节阀11、阀门12和压缩机13。雾化喷嘴1和旋流喷嘴2布置在制冰室3前部，雾化喷嘴1布置在中心，旋流喷嘴1布置在雾化喷嘴1四周，制冰室3尾部设置空心管4，空心管4外部为中空环流喷嘴5，中空环流喷嘴5后部为混合室6，混合室6尾部为冰粒射流喷嘴8，外部包围有预冷腔7，预冷腔7的尾部和前部分别设有高压空气的进口和出口，预冷腔7内设有旋流隔板8，空气经压缩机13压缩为0.1~50MPa的高压空气，高压空气依次流过预冷腔7和涡流管10，涡流管10的冷端同时连接雾化喷嘴1和旋流喷嘴2，涡流管10设置涡流管调节阀11，各管路中均设置有阀门12，改变涡流管10的结构参数可改变高低温气流的额定热工参数，改变雾化喷嘴1、旋流喷嘴2和冰粒射流喷嘴7的结构参数能变化生成的冰粒和冰粒射流参数。
经处理后的低盐水通过超声波雾化喷嘴1雾化生成粒径0.01~2mm的水滴，高压空气经预冷腔8预冷降温，回收冷量，减少并消除低温气流热损失，节约能源，旋流隔板9起到支撑作用并强化流动和传热，预冷后的低温气流通过涡流管10分离出高温气流和低温气流，其中高温气流通过高温气流喷嘴喷射，其中低温气流降低到设定低温-10 ~ -50℃，分成两流路，一流路经旋流喷嘴1在制冰室2内直接与最高温度的雾化水滴旋流混合并立即冻结生成冰粒，冰粒气流通过空心管4，另一流路经中空环流喷嘴5与生成的冰粒在混合室6进一步混合，由于中空环流喷嘴5的卷吸、掺混和引射作用，冰粒进一步降温、冻结定型，上述流路设置保证了传热强度，可大大提高冻结速度，保证传热驱动温差，并打散防止粘连，连续生成的冰粒通过所述冰粒射流喷嘴7喷射冰粒射流。改变雾化水滴的生成压力和流量，可在线控制冰粒的粒径和流量，控制涡流管调节阀11和阀门12可改变低温气流和高温气流的温度和流量。
应用于空冷岛的翅片散热器的清洗，冰粒射流和高温气流喷嘴排列成清洗阵列，清洗阵列可通过自动行进机构沿空冷岛移动，进而清洗阵列沿散热芯体表面往复平移，运动轨迹覆盖散热芯体的全部表面，冰粒射流和高温气流交替喷射散热表面，完成在线清洗。

Claims (2)

1.一种基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，包括雾化喷嘴（1）、旋流喷嘴（2）、制冰室（3）、空心管（4）、中空环流喷嘴（5）、混合室（6）、冰粒射流喷嘴（7）、预冷腔（8）、旋流隔板（9）、涡流管（10）、涡流管调节阀（11）和阀门（12），其特征在于，所述雾化喷嘴（1）和所述旋流喷嘴（2）分别布置在所述制冰室（3）前部中心和周向，所述制冰室（3）尾部设置所述空心管（4），所述空心管（4）外部为所述中空环流喷嘴（5），所述中空环流喷嘴（5）后部为所述混合室（6），所述混合室（6）尾部为所述冰粒射流喷嘴（7），外部包围有所述预冷腔（8），所述预冷腔（8）内设有所述旋流隔板（9），高压气体依次流过所述预冷腔（8）和所述涡流管（10），所述涡流管（10）冷端同时引至所述雾化喷嘴（1）和所述旋流喷嘴（2），所述涡流管（10）设置由所述涡流管调节阀（11），各管路中均设置有所述阀门（12）。
2.根据权利要求1所述的基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，一种基于涡流管的连续冰粒射流清洗方法，其特征在于，水通过所述雾化喷嘴（1）雾化生成水滴，高压气体经所述预冷腔（1）预冷降温，然后经所述涡流管（9）分离出高温气流和低温气流，低温气流分成两流路，一流路经所述旋流喷嘴（1）在所述制冰室（3）内直接与雾化水滴旋流混合，雾化水滴立即冻结生成冰粒，冰粒气流通过所述空心管（4），另一流路经所述中空环流喷嘴（2）引射、卷吸所述空心管（4）的冰粒气流并在所述混合室（6）中进一步掺混降温，冻结定型，连续生成的冰粒通过所述冰粒射流喷嘴（7）形成冰粒射流，冰粒射流和高温气流交替喷射待清洗表面，完成清洗。
CN201710534868.3A 2017-07-03 2017-07-03 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置 Expired - Fee Related CN107270767B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710534868.3A CN107270767B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710534868.3A CN107270767B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107270767A true CN107270767A (zh) 2017-10-20
CN107270767B CN107270767B (zh) 2019-02-19

Family

ID=60071166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710534868.3A Expired - Fee Related CN107270767B (zh) 2017-07-03 2017-07-03 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107270767B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110630904A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 中海石油气电集团有限责任公司 一种适用于多管径组装式保冷结构在线修复专用吹扫系统
CN112432545A (zh) * 2020-07-24 2021-03-02 北方华锦化学工业股份有限公司 一种增加氮气通入恢复粗塔冷凝器换热能力的方法
CN113503686A (zh) * 2021-06-15 2021-10-15 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种风冷系统用滑移式自动清灰装置
CN113858184A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 上海长肯试验设备有限公司 一种船舶表面射流清洗装置与机器人的集成系统及设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2713402Y (zh) * 2004-07-02 2005-07-27 李子欣 带有气体涡流管的造雪装置
CN201203295Y (zh) * 2008-04-25 2009-03-04 深圳市力科气动科技有限公司 涡流管
CN201250217Y (zh) * 2008-07-25 2009-06-03 上海理工大学 涡流管天然气分离装置
CN102225263A (zh) * 2011-04-15 2011-10-26 青岛大学 高粘度液体用可拆装错流式过滤器
CN102912491A (zh) * 2012-11-02 2013-02-06 东华大学 一种涡流管内部结构为三段式的喷气涡流纺喷嘴装置
CN106425887A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 河南理工大学 一种前、后混合式冰粒气体射流装置及方法
CN106737222A (zh) * 2017-03-17 2017-05-31 河南理工大学 一种冰粒气体射流方法及简易装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2713402Y (zh) * 2004-07-02 2005-07-27 李子欣 带有气体涡流管的造雪装置
CN201203295Y (zh) * 2008-04-25 2009-03-04 深圳市力科气动科技有限公司 涡流管
CN201250217Y (zh) * 2008-07-25 2009-06-03 上海理工大学 涡流管天然气分离装置
CN102225263A (zh) * 2011-04-15 2011-10-26 青岛大学 高粘度液体用可拆装错流式过滤器
CN102912491A (zh) * 2012-11-02 2013-02-06 东华大学 一种涡流管内部结构为三段式的喷气涡流纺喷嘴装置
CN102912491B (zh) * 2012-11-02 2015-08-12 东华大学 一种涡流管内部结构为三段式的喷气涡流纺喷嘴装置
CN106425887A (zh) * 2016-12-07 2017-02-22 河南理工大学 一种前、后混合式冰粒气体射流装置及方法
CN106737222A (zh) * 2017-03-17 2017-05-31 河南理工大学 一种冰粒气体射流方法及简易装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110630904A (zh) * 2019-10-14 2019-12-31 中海石油气电集团有限责任公司 一种适用于多管径组装式保冷结构在线修复专用吹扫系统
CN112432545A (zh) * 2020-07-24 2021-03-02 北方华锦化学工业股份有限公司 一种增加氮气通入恢复粗塔冷凝器换热能力的方法
CN113503686A (zh) * 2021-06-15 2021-10-15 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 一种风冷系统用滑移式自动清灰装置
CN113858184A (zh) * 2021-10-22 2021-12-31 上海长肯试验设备有限公司 一种船舶表面射流清洗装置与机器人的集成系统及设备
CN113858184B (zh) * 2021-10-22 2022-11-25 上海长肯试验设备有限公司 一种船舶表面射流清洗装置与机器人的集成系统及设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN107270767B (zh) 2019-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107270767B (zh) 基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置
CN101788173B (zh) 喷水式空气冷却器与无填料喷雾冷却塔复合高温冷水机组
CN102052812B (zh) 空气冷凝复合蒸发式制取流态冰的方法及装置
CN101922830B (zh) 一种过冷液体冰浆连续制取装置
CN103740567B (zh) 高温蒸汽冷却系统
CN108002697B (zh) 一种光纤在线冷却的喷雾式冷却装置和方法
CN203628897U (zh) 热管间接与直接膨胀式空气冷却器复合式冷热空调机组
CN105571202A (zh) 一种以水为热源的喷淋式热泵机组
CN104329960B (zh) 一种冷却水塔高效节能节水方法及装置
CN103604180B (zh) 一体化冬夏两用蒸发冷却与机械制冷联合空调机组
CN201844614U (zh) 蒸发式冷凝器热泵机组
CN201615558U (zh) 喷水式空冷器和逆流式喷雾冷却塔组成的空调机组
CN107166831B (zh) 一种连续冰粒制取装置
CN201803537U (zh) 蒸发式冷凝器冷水机组
CN103286630A (zh) 低温雾化冷风机及其实现方法
CN202032803U (zh) 一种雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的装置
CN103383118A (zh) 热泵型喷雾式溶液除湿系统
CN208772053U (zh) 以冰晶为工作介质的低成本环保清洗系统
CN102589221A (zh) 一种利用超声波制备流态冰的装置和方法
CN102128531A (zh) 一种雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的方法及装置
CN206208048U (zh) 一种空冷岛高效节能喷淋装置
CN201803534U (zh) 蒸发式冷凝器
CN205783966U (zh) 一种超声波纳米吸收式空调机组
CN205332643U (zh) 一种保持蒸发器无霜工作的装置
CN212263181U (zh) 一种喷雾冷冻塔系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190219

Termination date: 20190703

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee