CN107504736A - 一种动态冰蓄冷技术的制冰装置 - Google Patents

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CN107504736A CN201710613581.XA CN201710613581A CN107504736A CN 107504736 A CN107504736 A CN 107504736A CN 201710613581 A CN201710613581 A CN 201710613581A CN 107504736 A CN107504736 A CN 107504736A
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Abstract

本发明公开了一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，包括制冰装置、压缩机、节流装置、散热器和风机。风机置于所述散热器的侧面，散热器为管翅式散热器。有益效果为：通过调节进入制冰蒸发器与盘管式套管换热器的制冷剂流量可实现自动出冰，且得到的冰为冰浆；本发明装置结构紧凑，体积小，占地面积小，系统的初投资小，扩展了系统的使用领域，维修简便，蓄冰状态直观，制冰效率高。

Description

一种动态冰蓄冷技术的制冰装置
技术领域
本发明涉及制冰技术领域，特别是一种动态冰蓄冷技术的制冰装置。
背景技术
现代空调设备已成为人们生活的必需品，空调能耗在国民经济总能耗中的比例高达20～30％，而空调冷热源系统的能耗约占空调总能耗的50～70％。其中，大部分空调设备主要是在白天工作。在我国大部分地区白天电力紧张而夜间电力过剩，低谷期间发电站的运行效率相当低，发电成本很高。冰蓄冷空调系统，即冷源配上设有冰蓄冷的空调系统，在夜间电网负荷低谷时段，制冰机满负荷制冰，以冰为蓄冷媒介，利用其相变潜热来蓄存冷量，在电网负荷高峰时段将冷量释放出来为空调供冷。这类系统可以减轻电网负荷高峰时段中央空调冷机的用电负荷。
目前，国内应用的冰蓄冷技术主要有静态冰蓄冷和动态冰蓄冷。动态冰蓄冷是指冰的制备和储存不在同一位置、制冰机和蓄冰槽相对独立，具体蓄冰形式有冰片式和冰晶式等。目前动态冰蓄冷系统常用的制冰方式有壁面刮削式、热气除霜式和过冷水式。壁面刮削式制冰设备都是通过布水器使水均匀的流过制冰桶内壁，使其冷冻成冰，再通过刮片将制得的冰进行刮削，使其成为冰片。此方法具有以下缺点：1、当温度较低时，制得的冰比较硬，刮片在刮削过程中容易磨损或折断，需定期更换，增加制冰成本；2、刮削式制冰制得的是冰片，无法制得冰晶，而冰片在融冰释冷过程中需要与循环水进行换热，降低了空调能效。热气除霜式是通过加热冰片的方式，使其依靠自重滑落，降低制冰效率。过冷水式是在过冷器将水冷却至过冷，在过冷解除装置中对过冷水消除过冷，产生冰晶输送至蓄冰槽。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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制冰装置内壁冰粘连少，制冰效率高，可直接得到高流动性和换热性能的冰浆的动态冰蓄冷技术的制冰装置。
本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，包括制冰装置、压缩机、节流装置、散热器和风机。风机置于散热器的侧面，散热器为管翅式散热器。风机可利用气流的流动加快散热器的散热速度，将制冰装置的热量及时排出。
制冰装置包括用于预冷的盘管式套管换热器和制冰蒸发器；制冰蒸发器上设有第一制冷剂进口、第一制冷剂出口、第一制冰溶液进口和出冰口，组成盘管式套管换热器的套管呈螺旋状环绕在制冰蒸发器的外侧。制冰装置内设置有预冷用盘管式套管换热器和制冰蒸发器，盘管式套管换热器环绕在制冰蒸发器外部，且盘管式套管换热器的套管由制冷剂流通的内管和制冰溶液流通的外管组成，结构紧凑，体积小，占地面积小，系统的初投资小，扩展了系统的使用领域。
盘管式套管换热器的套管由内管和外管组成，内管用于制冷剂的流通，内管与外管之间的空间用于制冰溶液流通，内管上设置有第二制冷剂进口和第二制冷剂出口，外管上设置有第二制冰溶液进口和制冰溶液出口。制冰蒸发器包括内桶、外桶和刮冰器，内桶用于制冰溶液流通，第一制冰溶液进口和出冰口分别设置在内桶上，内桶与外桶之间的空间用于制冷剂的流通，第一制冷剂进口和第一制冷剂出口分别设置在外桶上；刮冰器置于内桶内部。盘管式套管换热器与制冰蒸发器之间直接连通，降低了热量的消耗，系统出冰速度快，能耗低。
刮冰器由旋转电机、传动杆、安装于传动杆四周上的多个刮片组成，旋转电机的输出轴与传动杆连接，多个刮片与内桶内壁接触。刮冰器上的刮片，将冰块进行刮削，形成较易移动的冰片。再通过调节进入制冰蒸发器与盘管式套管换热器的制冷剂流量，冰片形成流动性强的冰浆。
压缩机的制冷剂出口依次与散热器、节流装置连接，节流装置的制冷剂出口与制冰蒸发器的第一制冷剂进口连接，制冰蒸发器的第一制冷剂出口与盘管式套管换热器内管上的第二制冷剂进口连接，盘管式套管换热器内管上的第二制冷剂出口与压缩机的制冷剂进口连接；盘管式套管换热器外管上的制冰溶液出口与制冰蒸发器的第一制冰溶液进口连接。
盘管式套管换热器上的第二制冰溶液进口和第二制冷剂出口均位于盘管式套管换热器的上部，盘管式套管换热器的制冰溶液出口和第二制冷剂进口均位于盘管式套管换热器的下部。
制冰蒸发器的第一制冷剂进口与出冰口均位于制冰蒸发器的上半部，制冰蒸发器的第一制冷剂出口与第一制冰溶液进口均位于制冰蒸发器的下半部。
节流装置为电子膨胀阀。本发明装置结构紧凑，体积小，占地面积小，系统的初投资小，扩展了系统的使用领域，维修简便，蓄冰状态直观，制冰效率高。
制冰装置内外表面涂有防冻粘涂层，涂层由A组分和B组分组成：组分A的成分及其重量份为：乙烯基封端聚硅氧烷70~110份、乙烯基封端三氟丙基聚硅氧烷25~45份、二氧化硅纳米粒子18~26份、有机溶剂20~30份；组分B的成分及其重量份为：端含氢硅油8~12份、端含氢氟硅油9~10份、有机溶剂20~30份、Karstedt催化剂0.0079~0.015份、活性有机硅高性能环保型防水粉1~4份、消泡剂0.05~1份和分散剂1~2份。结冰分子和上述涂层分子之间的静电引力、氢键和范德华力较小，涂层表现出较强的憎水性。涂层表面能低，涂层的水接触角（WCA）为170°~185°，滚动角（SA）为0.4°~5°，切向冻粘强度低，具有优异的防冻粘性能。上述涂层可防止制冰装置内表面形成冰层，减少了制冰过程中能源的消耗，提高了本发明制冰装置的工作效率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.通过调节进入制冰蒸发器与盘管式套管换热器的制冷剂流量可实现自动出冰，且得到的冰为冰浆。动态冰浆具有巨大的相变潜热和低温显热，低含冰率 IPF 条件下，冰浆可视为牛顿流体，具有比单相流体更好的流动和换热性能，可贮存于槽中或可用管道直接输送。
2.本发明装置结构紧凑，体积小，占地面积小，系统的初投资小，扩展了系统的使用领域，维修简便，蓄冰状态直观，制冰效率高。
3. 制冰装置内外表面涂有防冻粘涂层，结冰分子和涂层分子之间的静电引力、氢键和范德华力较小，涂层表现出较强的憎水性。涂层表面能低，涂层的水接触角（WCA）为170°~185°，滚动角（SA）为0.4°~5°，切向冻粘强度低，具有优异的防冻粘性能。上述涂层可防止制冰装置内表面形成冰层，减少了制冰过程中能源的消耗，提高了本发明制冰装置的工作效率。
附图说明
图 1 为本发明一种动态冰蓄冷技术的制冰装置的示意图 ；
图 2 为本发明一种动态冰蓄冷技术的制冰装置制冰装置轴测图；
图 3 为本发明一种动态冰蓄冷技术的制冰装置制冰装置前视图；
图 4 为本发明一种动态冰蓄冷技术的制冰装置制冰装置剖面图；
图 5 为本发明刮冰器剖面图。
附图标记说明：1 制冰装置；2 散热器；3 风机；4 节流装置；5 压缩机；6 制冰蒸发器；7 盘管式套管换热器；8 第二制冷剂进口；9 第二制冷剂出口；10 第二制冰溶液进口；11 制冰溶液出口；12 第一制冰溶液进口；13 出冰口；14 第一制冷剂进口；15 第一制冷剂出口；16 刮片；17 刮冰器；18 传动杆；19 内桶；20 外桶。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明方案作进一步说明：
实施例1：
如图1~5所示，一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，包括制冰装置1、压缩机5、节流装置4、散热器2和风机3。风机3置于散热器2的侧面，散热器2为管翅式散热器。
制冰装置1包括用于预冷的盘管式套管换热器7和制冰蒸发器6；制冰蒸发器6上设有第一制冷剂进口14、第一制冷剂出口15、第一制冰溶液进口12和出冰口13，组成盘管式套管换热器7的套管呈螺旋状环绕在制冰蒸发器6的外侧。
盘管式套管换热器7的套管由内管和外管组成，内管用于制冷剂的流通，内管与外管之间的空间用于制冰溶液流通，内管上设置有第二制冷剂进口8和第二制冷剂出口9，外管上设置有第二制冰溶液进口10和制冰溶液出口11。
制冰蒸发器6包括内桶19、外桶20和刮冰器17，内桶19用于制冰溶液流通，第一制冰溶液进口12和出冰口13分别设置在内桶19上，内桶19与外桶20之间的空间用于制冷剂的流通，第一制冷剂进口14和第一制冷剂出口15分别设置在外桶20上；刮冰器17置于内桶19内部。
刮冰器17由旋转电机、传动杆、安装于传动杆四周上的多个刮片组成，旋转电机的输出轴与传动杆连接，多个刮片与内桶19内壁接触。
压缩机5的制冷剂出口依次与散热器2、节流装置4连接，节流装置4的制冷剂出口与制冰蒸发器6的第一制冷剂进口14连接，制冰蒸发器6的第一制冷剂出口15与盘管式套管换热器7内管上的第二制冷剂进口8连接，盘管式套管换热器7内管上的第二制冷剂出口9与压缩机5的制冷剂进口连接；盘管式套管换热器7外管上的制冰溶液出口与制冰蒸发器6的第一制冰溶液进口12连接。
盘管式套管换热器7上的第二制冰溶液进口10和第二制冷剂出口9均位于盘管式套管换热器7的上部，盘管式套管换热器7的制冰溶液出口和第二制冷剂进口8均位于盘管式套管换热器7的下部。
制冰蒸发器6的第一制冷剂进口14与出冰口13均位于制冰蒸发器6的上半部，制冰蒸发器6的第一制冷剂出口15与第一制冰溶液进口12均位于制冰蒸发器6的下半部。
节流装置4为电子膨胀阀。本发明装置结构紧凑，体积小，占地面积小，系统的初投资小，扩展了系统的使用领域，维修简便，蓄冰状态直观，制冰效率高。
制冰装置1内外表面涂有防冻粘涂层，涂层由A组分和B组分组成：组分A的成分及其重量份为：乙烯基封端聚硅氧烷70~110份、乙烯基封端三氟丙基聚硅氧烷25~45份、二氧化硅纳米粒子18~26份、有机溶剂20~30份；组分B的成分及其重量份为：端含氢硅油8~12份、端含氢氟硅油9~10份、有机溶剂20~30份、Karstedt催化剂0.0079~0.015份、活性有机硅高性能环保型防水粉1~4份、消泡剂0.05~1份和分散剂1~2份。有机溶剂为二甲苯、甲苯、异丙醇、乙二醇单丁醚、正丁醇、醋酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或几种的混合物。上述结冰分子和涂层分子之间的静电引力、氢键和范德华力较小，涂层表现出较强的憎水性。涂层表面能低，涂层的水接触角（WCA）为170°~185°，滚动角（SA）为0.4°~5°，切向冻粘强度低，具有优异的防冻粘性能。
防冻粘涂层的最优选制备步骤为：
1）将100份乙烯基封端聚硅氧烷、30份乙烯基封端三氟丙基聚硅氧烷、22份二氧化硅纳米粒子和25份正丁醇混合均匀得到组分A，然后球磨；将9份端含氢硅油、9份端含氢氟硅油、25份正丁醇、0.01份Karstedt 催化剂、3份活性有机硅高性能环保型防水粉、0.4份消泡剂、1.3份分散剂混合均匀得到组分B；
2）将 A，B 组分混合均匀后，加入0.5份活性蛋白，搅拌均匀，均匀涂覆于事先涂有硅烷底涂剂的制冰装置的内外表面，然后室温固化。活性蛋白的氨基酸序列为RKVNVGNSEKATSVGTKPDVRKVNVIITPDDKEDSYKPVQLQLSVHACFEVISTSIPSTTTVPQTASSAVITTAEVTPTPTATPEISTETTQTLKVSSGKVTTPTQVSTTSPSPGLSITTIATTTPICEETDGMNSITTIPSTEITTNDKTAEIENLRPSSKTPFKSSEDKLVIEYVPTKT。上述涂层可防止制冰装置内表面形成冰层，减少了制冰过程中能源的消耗，提高了本发明制冰装置的工作效率。在防冻粘涂层的制备过程中加入活性多肽，可使涂层具有很好的柔韧性及弹性，即使在刮冰器的刮片长期刮削的情况下，其表面的结构状态变化不大，仍保持较小的切向冻粘强度。
实施例2：
一种动态冰蓄冷技术的制冰装置的工作原理为：如图1~5所示，高温高压制冷剂气体通过压缩机 5 出口进入散热器 2 冷凝成为液体，液态制冷剂经过电子膨胀阀后，进入制冰装置 1 内。制冷剂首先进入制冰蒸发器6内桶与外桶之间的空间，再进入盘管式套管换热器7的内管，在制冰装置 1 内吸热变为低温低压气态制冷剂进入压缩机5。与此同时，风机3 对散热器 2 进行散热。
同时，制冰溶液先进入盘管式套管换热器 7 的外管与内管之间的空间内，内管内的制冷剂吸收制冰溶液的热量，对制冰溶液进行预冷，达到对制冰溶液降温的目的。盘管式套管换热器7的制冰液体降温后进入制冰蒸发器6的内桶19。
降温后的制冰溶液在内桶19内，位于外桶20与内桶19之间的制冷剂吸收内桶19内制冰溶液的热量，使得制冷溶液在内桶19内壁上降温结晶成冰，旋转电机带动刮片将内桶内壁上的结晶刮下来，形成冰浆从制冰口流出。
本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
SEQUENCE LISTING
<110> 浦江县酉泽水产科技有限公司
<120> 一种动态冰蓄冷技术的制冰装置
<130> 1
<160> 1
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 181
<212> PRT
<213> 人工合成
<400> 1
Arg Lys Val Asn Val Gly Asn Ser Glu Lys Ala Thr Ser Val Gly Thr
1 5 10 15
Lys Pro Asp Val Arg Lys Val Asn Val Ile Ile Thr Pro Asp Asp Lys
20 25 30
Glu Asp Ser Tyr Lys Pro Val Gln Leu Gln Leu Ser Val His Ala Cys
35 40 45
Phe Glu Val Ile Ser Thr Ser Ile Pro Ser Thr Thr Thr Val Pro Gln
50 55 60
Thr Ala Ser Ser Ala Val Ile Thr Thr Ala Glu Val Thr Pro Thr Pro
65 70 75 80
Thr Ala Thr Pro Glu Ile Ser Thr Glu Thr Thr Gln Thr Leu Lys Val
85 90 95
Ser Ser Gly Lys Val Thr Thr Pro Thr Gln Val Ser Thr Thr Ser Pro
100 105 110
Ser Pro Gly Leu Ser Ile Thr Thr Ile Ala Thr Thr Thr Pro Ile Cys
115 120 125
Glu Glu Thr Asp Gly Met Asn Ser Ile Thr Thr Ile Pro Ser Thr Glu
130 135 140
Ile Thr Thr Asn Asp Lys Thr Ala Glu Ile Glu Asn Leu Arg Pro Ser
145 150 155 160
Ser Lys Thr Pro Phe Lys Ser Ser Glu Asp Lys Leu Val Ile Glu Tyr
165 170 175
Val Pro Thr Lys Thr
180

Claims (10)

1.一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，包括制冰装置（1）、压缩机（5）、节流装置（4）、散热器（2）和风机（3），其特征在于：所述风机（3）置于所述散热器（2）的侧面，所述散热器（2）为管翅式散热器。
2.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述制冰装置（1）包括用于预冷的盘管式套管换热器（7）和制冰蒸发器（6）；所述制冰蒸发器（6）上设有第一制冷剂进口（14）、第一制冷剂出口（15）、第一制冰溶液进口（12）和出冰口（13），组成所述盘管式套管换热器（7）的套管呈螺旋状环绕在所述制冰蒸发器（6）的外侧。
3.根据权利要求2所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述盘管式套管换热器（7）的套管由内管和外管组成，所述内管用于制冷剂的流通，所述内管与外管之间的空间用于制冰溶液流通，所述内管上设置有第二制冷剂进口（8）和第二制冷剂出口（9），所述外管上设置有第二制冰溶液进口（10）和制冰溶液出口（11）。
4.根据权利要求2所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述制冰蒸发器（6）包括内桶（19）、外桶（20）和刮冰器（17），所述内桶（19）用于制冰溶液流通，所述第一制冰溶液进口（12）和出冰口（13）分别设置在所述内桶（19）上，所述内桶（19）与外桶（20）之间的空间用于制冷剂的流通，所述第一制冷剂进口（14）和第一制冷剂出口（15）分别设置在所述外桶（20）上；所述刮冰器（17）置于所述内桶（19）内部。
5.根据权利要求4所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述刮冰器（17）由旋转电机、传动杆、安装于所述传动杆四周上的多个刮片组成，所述旋转电机的输出轴与所述传动杆连接，所述多个刮片与所述内桶（19）内壁接触。
6.根据权利要求1~3任一项所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述压缩机（5）的制冷剂出口依次与所述散热器（2）、节流装置（4）连接，所述节流装置（4）的制冷剂出口与所述制冰蒸发器（6）的第一制冷剂进口（14）连接，所述制冰蒸发器（6）的第一制冷剂出口（15）与所述盘管式套管换热器（7）内管上的第二制冷剂进口（8）连接，所述盘管式套管换热器（7）内管上的第二制冷剂出口（9）与所述压缩机（5）的制冷剂进口连接；所述盘管式套管换热器（7）外管上的制冰溶液出口与所述制冰蒸发器（6）的第一制冰溶液进口（12）连接。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述盘管式套管换热器（7）上的第二制冰溶液进口（10）和第二制冷剂出口（9）均位于所述盘管式套管换热器（7）的上部，所述盘管式套管换热器（7）的制冰溶液出口和第二制冷剂进口（8）均位于所述盘管式套管换热器（7）的下部。
8.根据权利要求7所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述制冰蒸发器（6）的第一制冷剂进口（14）与出冰口（13）均位于所述制冰蒸发器（6）的上半部，所述制冰蒸发器（6）的第一制冷剂出口（15）与第一制冰溶液进口（12）均位于所述制冰蒸发器（6）的下半部。
9.根据权利要求7所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述节流装置（4）为电子膨胀阀。
10.根据权利要求1所述的一种动态冰蓄冷技术的制冰装置，其特征在于：所述制冰装置（1）内外表面涂有防冻粘涂层，涂层由A组分和B组分组成：组分A的成分及其重量份为：乙烯基封端聚硅氧烷70~110份、乙烯基封端三氟丙基聚硅氧烷25~45份、二氧化硅纳米粒子18~26份、有机溶剂20~30份；组分B的成分及其重量份为：端含氢硅油8~12份、端含氢氟硅油9~10份、有机溶剂20~30份、Karstedt催化剂0.0079~0.015份、活性有机硅高性能环保型防水粉1~4份、消泡剂0.05~1份和分散剂1~2份。
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