CN108151386A - 一种盐水制冰的制冷系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种盐水制冰的制冷系统，该制冷系统包括制冷压缩机、油分离器、冷凝器、蒸发器以及制冰池，制冷压缩机排气口与油分离器进气口连接，油分离器出气口与冷凝器进气口连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管之间设有节流机构；蒸发器排列在制冰池内，排列在制冰池的两侧或中间，制冰池侧设有融冰池，融冰池上部的进水口与冷凝器的出水口连接形成有第一流通管道，融冰池底部的出水口与冷凝器的进水连接形成有第二流通管道。本设计用制冰桶的融冰水作为冷凝器的冷却水，能大幅度降低冷凝器的冷凝温度，提高制冷压缩机的制冷量；用冷凝器的冷却水作为融冰池的能提高制冰桶的脱冰速度，进一步提高系统产冰量。

Description

一种盐水制冰的制冷系统及操作方法

技术领域

本发明涉及制冰设备，一种盐水制冰的制冷系统及操作方法。

背景技术

在水产品保鲜工艺中，采用碎冰覆盖进行短时间的保鲜仍是主要方法。制冰方法分盐水制冰和快速制冰机制冰，盐水制冰方法制得的冰为块状冰，且冰的密度大，不容易融化；快速制冰机制得的冰为碎冰或颗粒冰，冰的密度小，容易融化。同时，无论采用盐水制冰还是快速制冰机制冰，都必须有制冷工艺和脱冰工艺。缩短制冰时间、缩短脱冰时间及将系统的能量进行合理利用，是提高效益的关键。另外冰桶的结构和冰池中盐水的流道组织也影响制冰时间，目前的盐水制冰，普遍使用的是JB/T7222-2006《大型氨制冰设备》中的冰桶，该冰桶采用薄钢板焊接而成，加工简单，但是使用过程中很容易腐蚀，使用寿命短。

发明专利201410397007.1大型氟利昂整体式制冰装置：采用一体式结构，将制冰池、蒸发冷冷凝器、储液器、制冷机、搅拌器、蒸发器管组、起重装置、融冰池、倒冰器、加水器、冰块存储装置和电气控制柜等传统设备组装在一起，并根据工作原理设置了控制程序。和传统的制冰装置(见《制冷装置设计》第168页—第177页，庄友明，1999年，厦门大学出版社；《制冷技术》第181页—第183页，集美水产学校，1980年，中国农业出版社)比较，优点是将大部分现场工作量转移到工厂内完成，节省占地面积和建设时间，但是该制冰装置在制冷工艺和制冷装置的结构上并无创新，且对于规模较大(占地面积达到几百平方米)的制冰，因为运输和现场场地原因，不能采用一体式结构。

实用新型专利200920140648.3一种快速制冰辅助冷却装置：在冰桶内放入冷却器(具有内腔的金属封闭容器)，制冰时，在冷却器内注入流动的低温盐水辅助冷却冰桶内(冷却器外)的制冰水，能够一定程度上缩短制冰时间；脱冰时，则在冷却器内注入流动的热盐水融冰，热水器用于给热盐水加热，维持融冰时需要的热量。众所周知：要让冰桶内的冰脱落，必须先让与冰桶壁面接触的冰层融化，该实施方案是用在冰桶内的冷却器(具有内腔的金属封闭容器)内注入流动的热盐水，根据热量传递原理，热盐水的热量先传递给冷却器壁面，与冷却器壁面接触的冰层先融化，然后热量开始向冷却器壁面与冰桶壁面之间厚厚的冰层传递，最后才传递给冰桶壁面，也就是说如果依靠冷却器内的热盐水进行脱冰，等到冰桶壁面的冰川融化时，那么冷却器与冰桶之间的冰也基本全部融化了，原先制得的冰不复存在了。同时，制冰时冷却器内注入的低温盐水，以及脱冰时注入热盐水，都需要消耗额外的能量才能获得。

发明专利201410133702.7制冰机脱冰装置及其脱冰工艺：采用压缩机排气热量加热蓄热槽内的热水，利用热水融冰，热量得到有效利用。缺点是盘管浸没在热水槽内，如果不采取措施，则盘管内的热气容易冷凝成液体，压缩机至冷凝器之间的管道存在“液囊”危及管道系统安全，同时冷凝下来的液体进人下游设备——冷凝器，换热管部分被冷凝液淹没，导致冷凝器内热气与换热管外冷却水之间传热的传热面积减少，使冷凝器的换热效果恶化。另外，蓄热槽内的热水量是有限的，热水在融冰时被冷却，随着融冰时间的延长，热水的温度会越来越低，融霜效果有效，而且只能适用于制冷与融冰交替的工艺系统。

发明专利201010108903.3一种单组板板冰机热气脱冰制冷系统、201010110492.1一种两组板板冰机热气脱冰制冷系统、201010108921.1一种三组板板冰机热气脱冰制冷系统以及实用新型专利201520454347.3一种制冷系统的四管制热气脱冰结构：都是针对制冰机在脱冰阶段制冷压缩机吸气压力过低的问题，采用在油分离器出口管道上的压差电磁阀的输出端和回气过滤器的出气端串联有KVC压力控制阀和旁通电磁阀，旁通电磁阀确保制冷压缩机的吸气压力不太低，确保有部分的热气进行脱冰，KVC压力控制阀根据其阀后的压力调节其开度，确保制冷压缩机的吸气压力与制冰过程中的压力相同，确保制冷系统的稳定性。缺点是该实施方法只使用于制冰机，且需要制冰机间歇工作或多台制冰机交替工作(即制冰结束后压缩机还在运行，为脱冰提高热量，但是此时消耗的能量是不产生效益的)，压缩机消耗大量的无用功。

实用新型专利201420150803.0交替热气脱冰式板冰制冷装置：提供一种交替热气脱冰式板冰制冷装置，以达到安全和节能的目的。缺点是该实施方法只使用于制冰机，且需要制冰机间歇工作或多台制冰机交替工作(即制冰结束后压缩机还在运行，为脱冰提高热量，但是此时消耗的能量是不产生效益的)，压缩机消耗大量的无用功。

在盐水制冰工艺中，冰桶既是用于盛装制冰水和冰块的容器，也是桶内冰水与桶外低温盐水进行热量交换的部件，冰桶的结构直接影响制冰时间、脱冰效率和冰的产量。

实用新型专利201420598513.2一种应用于制冰机的一体式冰桶结构：在金属冰桶桶体外表面于上、下固定法兰之间成型桶体表面槽，桶体表面槽开口处焊装沿着桶体表面槽延伸的金属密封板，金属密封板与桶体表面槽共同围装成密封的制冷剂通道，制冷剂液体直接在通道内蒸发，提高制冷剂的传热效率。缺点是该结构只无法实现热气脱冰。

实用新型专利200520008205.0快速制冰冰桶：在原冰桶的底面上开设孔洞，在孔洞的上方固定有顶部为密封的柱状管。制得的冰为空心冰，在制冰过程中内外传热，提高制冰速度。缺点是同样规格的冰桶，该结构减少了冰的重量，同时冰的形状复杂，增加了脱冰的难度，延长了脱冰时间。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种盐水制冰的制冷系统，并且提供一种制冰桶，减少系统的能量消耗，缩短制冰时间，缩短脱冰时间。制冰与脱冰不间断进行，在不增加设备的情况下，提高单位时间的制冰量。提高制冰桶的传热效率、延长制冰桶的使用寿命。

本发明的发明目的通过以下方案实现：

一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：该制冷系统包括制冷压缩机、油分离器、冷凝器、蒸发器以及制冰池，制冷压缩机排气口与油分离器进气口连接，油分离器出气口与冷凝器进气口连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管之间设有节流机构；

蒸发器排列在制冰池内，排列在制冰池的两侧或中间，制冰池设有制冰桶以及盐水搅拌器，制冰桶至少一个以上，制冰桶规则排列在蒸发器之间或两侧，当蒸发器排列在制冰池的两侧时，在制冰池内远离盐水搅拌器的另一侧中心设有盐水分流板，制冰池侧设有融冰池，融冰池上部的进水口与冷凝器的出水口连接形成有第一流通管道，融冰池底部的出水口与冷凝器的进水连接形成有第二流通管道。

优选地，该制冷系统还包括贮液器以及气液分离器，贮液器以及气液分离器设于冷凝器与蒸发器之间，具体地，冷凝器出液管与贮液器进液管连接，贮液器出液管与气液分离器进液管连接，气液分离器出液管与蒸发器进液管连接，气液分离器出液管与蒸发器进液管之间有节流机构，蒸发器出气管与气液分离器进气管连接，气液分离器出气管与制冷压缩机吸气管连接。

优选地，气液分离器替换为低压循环桶。

优选地，气液分离器出液管至蒸发器进液管之间增加有进行强制供液的泵。

优选地，制冰桶的短边为迎水面，制冰桶设有若干排，且每一排制冰桶都有一个固定的支架，该通过该支架将整排制冰桶吊起。

一种盐水制冰的制冷系统的操作方法，其特征在于：操作方法包括两个过程：

一、制冰过程：制冷压缩机排出的高温高压含油气体制冷剂在油分离器内将润滑油分离出去，气体制冷剂进入冷凝器，在冷凝器内，高温气体制冷剂将热量传递给间壁另一侧的冷却水并冷凝成液体制冷剂，液体制冷剂在重力作用下进入贮液器，然后在压差作用下经过节流后变成低温低压的气液混合制冷剂进人气液分离器，液体制冷剂供往蒸发器，气体制冷剂被制冷压缩机吸走，液体制冷剂在蒸发器内吸收间壁外盐水的热量而蒸发成汽体制冷剂，气体制冷剂回到气液分离器，其中夹带的制冷剂液滴被分离下来后，气体制冷剂被制冷压缩机吸走，制冰池内盐水的热量被液体制冷剂吸收后得到降温，变成低温盐水，低温盐水通过制冰桶将冷量传递给制冰桶内的制冰水，直至制冰水完全变成固体冰；

脱冰过程：将固定有制冰桶的支架吊起，放入盛装有从冷凝器出水口来的热水的融冰池，由于是热水，冰桶壁面上的冰层很快融化，然后将整排冰到处制冰桶，制冰桶再次加满水放入制冰池进行下一轮制冰。

优选地，程中，其中每排制冰桶的制冰时间和倒冰时间是依次错开的，即当第一排制冰桶脱冰时，其它制冰桶都还在制冰，让整个制冷系统不间断运行。

本发明的有益效果在于：

1、制冰池内增加的分流板对来自盐水搅拌器的盐水进行流路重组，减少盐水的动能损失，提高蒸发器的传热效果；

2、制冰桶的长边与制冰池内盐水流动方向平行，短边为迎水面的布置方式，能减少盐水流动的动能损失，提高蒸发器的传热效果；

3、用制冰桶的融冰水作为冷凝器的冷却水，能大幅度降低冷凝器的冷凝温度，提高制冷压缩机的制冷量；

4、用冷凝器的冷却水作为融冰池的能提高制冰桶的脱冰速度，进一步提高系统产冰量；

5、制冰桶为铸铁整体铸造成形，铸铁能延长制冰桶的使用寿命；

6、制冰桶的特殊结构设计既能增加制冰桶的结构刚度，又能增加制冰桶的传热面积，提高制冰速度；

7、制冰桶表面上的凸点能增加传热面积，同时改善冰桶壁面的水流形态，增强传热效率。

8、冷凝器的冷却水不需要增加额外的冷却装置进行降温，就可以循环利用，节约了能源、运行费用和建设成本。

附图说明

图1为本发明制冰系统原理图；

图2为制冰池平面图；

图3为制冰桶结构示意图；

图4为图3右视图；

图5为图3的横截面视图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例

参照附图1、图2所示，本发明提供的一种盐水制冰的制冷系统及操作方法，具体地：制冷压缩机1排气口与油分离器2进气口连接，油分离器2出气口与冷凝器3进气口连接，冷凝器3出液管与贮液器4进液管连接，贮液器4出液管与气液分离器5进液管连接，气液分离器5出液管与蒸发器6进液管连接，气液分离器5出液管与蒸发器6进液管之间有节流机构，蒸发器6出气管与气液分离器5进汽管连接，气液分离器5出汽管与压缩机1吸汽管连接。气液分离器5也可以是与之具有相似功能的低压循环桶；气液分离器5出液管至蒸发器进液管之间也可增加泵进行强制供液；也可没有贮液器4，冷凝器3出液管直接与蒸发器6进液管连接，冷凝器3出液管直接与蒸发器6进液管之间设有节流机构。

蒸发器6规则排列在制冰池7内，一般排列在制冰池的两侧，也可排列在中间或中间两侧皆有。在制冰池7内，制冰桶12规则排列在蒸发器6之间或两侧，关键在于制冰桶12的短边为迎水面，每一排制冰桶都有一个固定的支架可以将整排制冰桶吊起，关键在于当蒸发器6排列在制冰池7的两侧时，在制冰池7内远离盐水搅拌器13的另一侧中心设有盐水分流板11。在靠近倒冰架的地方设有融冰池8，关键在于融冰池8上部的进水口与冷凝器3的出水口连接，称为第一流通管道10，融冰池8底部的出水口与冷凝器3的进水连接，称为第二流通管道9。

制冰过程：压缩机排出的高温高压含油气体制冷剂在油分离器内将润滑油分离出去，气体制冷剂进人冷凝器，在冷凝器内，高温气体制冷剂将热量传递给间壁另一侧的冷却水并冷凝成液体制冷剂，液体制冷剂在重力作用下进入贮液器，然后在压差作用下经过节流后变成低温低压的气液混合制冷剂进人气液分离器，液体制冷剂供往蒸发器，汽体制冷剂被制冷压缩机吸走，液体制冷剂在蒸发器内吸收间壁外盐水的热量而蒸发成汽体制冷剂，汽体制冷剂回到气液分离器，其中夹带的制冷剂液滴被分离下来后，汽体制冷剂被制冷压缩机吸走。制冰池内盐水的热量被液体制冷剂吸收后得到降温，变成低温盐水，低温盐水通过制冰桶将冷量传递给制冰桶内的制冰水，直至制冰水完全变成固体冰。

脱冰过程：将固定有制冰桶的支架吊起，放入盛装有从冷凝器出水口来的热水的融冰池，由于是热水，冰桶壁面上的冰层很快融化，然后将整排冰到处制冰桶，制冰桶再次加满水放入制冰池进行下一轮制冰。关键在于每排制冰桶的制冰时间和倒冰时间是依次错开的，即当第一排制冰桶脱冰时，其它制冰桶都还在制冰，因此整个制冷系统不间断运行。同时在开始制冰的时候，压缩机排气冷凝时将热量释放给冷却水，刚好将这部分热量用作融冰池内的给制冰桶脱冰的热量，而脱冰过程中，冰层融化时将冷量传递给融冰水，融冰水的水温比自来水或井水的温度要低得多，用来作为冷凝器的冷却水将融冰水的冷量得到完美利用。根据专业资料介绍，相同的制冷压缩机，当蒸发温度确定的时候，冷凝温度越低，则制冷压缩机的产量越大。例如KA12.5氨制冷螺杆压缩机，当蒸发温度为-20℃时，若冷凝温度为40℃，则制冷压缩机的额定制冷为106.4KW；若冷凝温度为35℃，则制冷压缩机的额定制冷为112.3KW，制冷量增加了5.25％。并且由于整个系统是连续运行的，所以冷却水所需的冷量从融冰过程中得到不断补充，融冰水所需的热量也得到不断补充。当然也可以在融冰池的出水口与冷凝器的进水口之间增加水池用来调节冷凝水的用量，在融冰池进水口与冷凝器出水口之间增加水池来调节融冰水的用量。

参考图3至图5，制冰桶采用铸铁整体铸造，铸铁具有良好的抗盐水腐蚀能力，能延长制冰桶的使用寿命。制冰桶的长边以及短边都有纵向凹陷的弧状沟槽，关键在于短边有数量不小于1的沟槽，长边上有数量不小于2的沟槽，沟槽可以是内凹，也可以是外凸。关键在于制冰桶表面上分布有直径为d，高度为h的凸点，可以是在制冰桶的内表面、也可以是在制冰桶的外表面，或皆有之。凸点可以是圆形、也可以是其它规则或者不规则的形状。制冰桶长边或者短边上的纵向沟槽能增加制冰桶的刚度，同时增加传热面积；制冰桶表面上的凸点能增加传热面积，同时改善冰桶壁面的水流形态，增强传热效率。制冰桶大口的长边A1大于小口的长边A2，大口的短边B1大于小口的短边B2，制冰桶的大口外侧有一圈高度为H1的加强环，加强环的外缘比制冰桶壁面外缘宽出A的宽度，用于将制冰桶固定在支架上。制冰桶的小口外侧有一圈高度为H2的加强环，加强环的外缘比制冰桶壁面外缘宽出B的宽度，同时制冰桶底壁凹进小口加强环的深度为H3，是用于制冰桶放置在地面时保护制冰桶小口底壁不被破坏。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。

Claims (7)

1.一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：该制冷系统包括制冷压缩机、油分离器、冷凝器、蒸发器以及制冰池，制冷压缩机排气口与油分离器进气口连接，油分离器出气口与冷凝器进气口连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管连接，冷凝器出液管与蒸发器进液管之间设有节流机构；

蒸发器排列在制冰池内，排列在制冰池的两侧或中间，制冰池设有制冰桶以及盐水搅拌器，制冰桶至少一个以上，制冰桶规则排列在蒸发器之间或两侧，当蒸发器排列在制冰池的两侧时，在制冰池内远离盐水搅拌器的另一侧中心设有盐水分流板，制冰池侧设有融冰池，融冰池上部的进水口与冷凝器的出水口连接形成有第一流通管道，融冰池底部的出水口与冷凝器的进水连接形成有第二流通管道。

2.根据权利要求1所述的一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：该制冷系统还包括贮液器以及气液分离器，贮液器以及气液分离器设于冷凝器与蒸发器之间，具体地，冷凝器出液管与贮液器进液管连接，贮液器出液管与气液分离器进液管连接，气液分离器出液管与蒸发器进液管连接，气液分离器出液管与蒸发器进液管之间有节流机构，蒸发器出气管与气液分离器进气管连接，气液分离器出气管与制冷压缩机吸气管连接。

3.根据权利要求1所述的一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：气液分离器替换为低压循环桶。

4.根据权利要求1或2所述的一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：气液分离器出液管至蒸发器进液管之间增加有进行强制供液的泵。

5.根据权利要求1或2所述的一种盐水制冰的制冷系统，其特征在于：制冰桶的短边为迎水面，制冰桶设有若干排，且每一排制冰桶都有一个固定的支架，该通过该支架将整排制冰桶吊起。

6.一种盐水制冰的制冷系统的操作方法，其特征在于：操作方法包括两个过程：

一、制冰过程：制冷压缩机排出的高温高压含油气体制冷剂在油分离器内将润滑油分离出去，气体制冷剂进入冷凝器，在冷凝器内，高温气体制冷剂将热量传递给间壁另一侧的冷却水并冷凝成液体制冷剂，液体制冷剂在重力作用下进入贮液器，然后在压差作用下经过节流后变成低温低压的气液混合制冷剂进人气液分离器，液体制冷剂供往蒸发器，气体制冷剂被制冷压缩机吸走，液体制冷剂在蒸发器内吸收间壁外盐水的热量而蒸发成汽体制冷剂，气体制冷剂回到气液分离器，其中夹带的制冷剂液滴被分离下来后，气体制冷剂被制冷压缩机吸走，制冰池内盐水的热量被液体制冷剂吸收后得到降温，变成低温盐水，低温盐水通过制冰桶将冷量传递给制冰桶内的制冰水，直至制冰水完全变成固体冰；

脱冰过程：将固定有制冰桶的支架吊起，放入盛装有从冷凝器出水口来的热水的融冰池，由于是热水，冰桶壁面上的冰层很快融化，然后将整排冰到处制冰桶，制冰桶再次加满水放入制冰池进行下一轮制冰。

7.根据权利要求6所述的一种盐水制冰的制冷系统的操作方法，其特征在于：在脱冰过程中，其中每排制冰桶的制冰时间和倒冰时间是依次错开的，即当第一排制冰桶脱冰时，其它制冰桶都还在制冰，让整个制冷系统不间断运行。