CN108266933A - 一种可预防冰堵的过冷解除装置及其工作方法 - Google Patents

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李学来
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Abstract

本发明涉及一种可预防冰堵的过冷解除装置及其工作方法，包括蓄冷水罐和过冷却器，所述过冷却器包括内管和套于内管上的外管，所述外管内壁与内管外壁之间的环形腔内具有制冷剂；蓄冷水罐底部连接有通往内管一端的水输送管，内管另一端连接有通往蓄冷水罐顶部的冰浆输送管；所述内管中心设置有转轴，转轴上设置有螺旋叶片，螺旋叶片外缘紧贴内管内壁。本发明可预防冰堵的过冷解除装置提高了过冷解除的可靠性，有效避免过冷却器冰堵的发生，同时具有结构紧凑、设备简单、制冰效率高等优点。

Description

一种可预防冰堵的过冷解除装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种可预防冰堵的过冷解除装置及其工作方法，属于过冷水动态制冰过冷状态解除技术领域。
背景技术
蓄能技术是解决电网昼夜电力消耗不平衡的有效途径之一：蓄能介质在用电低谷时利用富余电力储存能量，而在用电高峰时放出能量用于发电以缓解用电压力。冰作为一种具有安全、环保等独特优点的相变材料，可利用融化潜热储存更多的冷量，蓄能密度高，因此以冰作为相变材料的冰蓄能技术已成为相变蓄能技术的重要分支之一。
发展冰蓄能技术的关键在于制冰技术。制冰技术可分为静态制冰和动态制冰，相较于静态制冰对静态的制冰溶液降温形成块状冰，动态制冰可以连续制取流动换热性能优良的冰浆流体（由水和冰晶颗粒组成），可直接作为蓄能介质或中间介质参与输运。
过冷水法是动态制冰技术的一种，其基于水的过冷结 晶原理，将过冷却器内的制冰溶液降至相变温度以下获得溶液过冷度，而后保持其过冷状态继续流动，再在特定干预手段下解除溶液的过冷状态，从而在制冰溶液中生成冰晶后与水混合形成冰浆。然而制冰溶液在处于过冷状态时具有不稳定性，因此极易提前解除过冷状态，产生的冰晶将粘附在换热壁面上造成冰堵。
目前，过冷水法动态制冰技术预防冰堵的方法主要包括有换热壁面改性、过冷水溶液改性以及使用加热器，其中，对换热壁面进行改性可改善冰晶的粘附状况，但与壁面热阻的增加存在矛盾，且不同的过冷水溶液类型并不能适用于指定的换热壁面材料或涂层；过冷水溶液改性技术的机理为使用特定的添加剂包裹水分子以阻止水分子与壁面的接触，同时增加过冷水溶液的过冷度以提高其稳定性，但添加剂会增加冰浆流体的泵送阻力，其所具有的毒性也限制了所得产品冰浆的应用范围；使用加热器直接融化冰堵处的冰晶则不利于动态制冰系统的制冰效率和制冰连续性，且需要消耗额外的热量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种稳定可靠，制冰效率高的可预防冰堵的过冷解除装置及其工作方法。
本发明采用以下方案实现：一种可预防冰堵的过冷解除装置，包括蓄冷水罐和过冷却器，所述过冷却器包括内管和套于内管上的外管，所述外管内壁与内管外壁之间的环形腔内具有制冷剂；蓄冷水罐底部连接有通往内管一端的水输送管，内管另一端连接有通往蓄冷水罐顶部的冰浆输送管；所述内管中心设置有转轴，转轴上设置有螺旋叶片，螺旋叶片外缘紧贴内管内壁。
进一步的，所述水输送管上设置有水泵，蓄冷水罐底部设置有与水输送管相连接的过滤阀。
进一步的，还包括装有制冷剂的冷源罐，冷源罐底部连接有通往外管上与内管的冰浆输送管连接端相对应端的制冷剂输送管，外管上与内管的水输送管连接端相对应端连接有通往冷源罐顶部的制冷剂回流管。
进一步的，所述转轴由电机驱动转动；所述蓄冷水罐上设置有冰浆出口和补给水入口。
本发明另一技术方案：一种如上所述可预防冰堵的过冷解除装置的工作方法，蓄冷水槽中的制冰溶液经经水输送管进入内管中，即过冷却器中，通过降温形成过冷水，螺旋叶片的转动对内管中的过冷水进行扰动从而解除其过冷状态生成冰晶，同时刮除换热壁面上粘附的冰晶，制冰溶液与冰晶混合形成冰浆并推送至内管另一端回到所述蓄冷水槽中，通过冰浆出口输送至用户，同时通过补给水入口对蓄冷水槽中的制冰溶液进行补充。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可预防冰堵的过冷解除装置提高了过冷解除的可靠性，有效避免过冷却器冰堵的发生，同时具有结构紧凑、设备简单、制冰效率高等优点。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造示意图；
图中标号说明：1-外管；2-蓄冷水罐；3-内管；4-水输送管；5-水泵；6-制冷剂输送管；7-冷源罐；8-转轴；9-电机；10-螺旋叶片；11-过滤阀；12-冰浆出口；13-补给水入口、14-冰浆输送管、15-制冷剂回流管。
具体实施方式
如图1所示，一种可预防冰堵的过冷解除装置，包括蓄冷水罐2和过冷却器，所述蓄冷水罐上设置有冰浆出口12和补给水入口13；所述过冷却器包括内管3和套于内管上的外管1，所述外管1内壁与内管3外壁之间的环形腔内具有制冷剂；蓄冷水罐2底部连接有通往内管3一端的水输送管4，内管3另一端连接有通往蓄冷水罐2顶部的冰浆输送管14；所述内管3中心设置有转轴，转轴上设置有螺旋叶片10，螺旋叶片10外缘紧贴内管内壁，螺旋叶片的长度小于内管长度，并且螺旋叶片位于转轴上靠近冰浆输送管14一端；蓄冷水槽中的制冰溶液经经水输送管进入内管中，即过冷却器中，通过降温形成过冷水，螺旋叶片的转动对内管中的过冷水进行扰动从而解除其过冷状态生成冰晶，同时刮除换热壁面上粘附的冰晶，制冰溶液与冰晶混合形成冰浆并推送至内管另一端回到所述蓄冷水槽中，通过冰浆出口输送至用户，同时通过补给水入口对蓄冷水槽中的制冰溶液进行补充。此装置在提高过冷解除可靠性的同时，还可有效避免过冷却器冰堵的发生，同时具有结构紧凑、设备简单、制冰效率高等优点。
在本实施例中，所述水输送管4上设置有水泵5，蓄冷水罐2底部设置有与水输送管相连接的过滤阀11，水泵将蓄冷水槽中的制冰溶液输送至过冷却器的内管中。
在本实施例中，还包括装有制冷剂的冷源罐7，冷源罐7底部连接有通往外管上与内管的冰浆输送管连接端相对应端的制冷剂输送管6，外管上与内管的水输送管连接端相对应端连接有通往冷源罐顶部的制冷剂回流管15，使得内管中制冰溶液流向与制冷剂流向相反，所述螺旋叶片靠近内管制冰溶液出口处，即制冷剂入口处方向。
在本实施例中，所述转轴由电机9驱动转动。
一种如上所述可预防冰堵的过冷解除装置的工作方法，蓄冷水槽中的制冰溶液经经水输送管进入内管中，即过冷却器中，通过降温形成过冷水，螺旋叶片的转动对内管中的过冷水进行扰动从而解除其过冷状态生成冰晶，同时刮除换热壁面上粘附的冰晶，制冰溶液与冰晶混合形成冰浆并推送至内管另一端回到所述蓄冷水槽中，通过冰浆出口输送至用户，同时通过补给水入口对蓄冷水槽中的制冰溶液进行补充。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可预防冰堵的过冷解除装置，其特征在于：包括蓄冷水罐和过冷却器，所述过冷却器包括内管和套于内管上的外管，所述外管内壁与内管外壁之间的环形腔内具有制冷剂；蓄冷水罐底部连接有通往内管一端的水输送管，内管另一端连接有通往蓄冷水罐顶部的冰浆输送管；所述内管中心设置有转轴，转轴上设置有螺旋叶片，螺旋叶片外缘紧贴内管内壁。
2.根据权利要求1所述的可预防冰堵的过冷解除装置，其特征在于：所述水输送管上设置有水泵，蓄冷水罐底部设置有与水输送管相连接的过滤阀。
3.根据权利要求1所述的可预防冰堵的过冷解除装置，其特征在于：还包括装有制冷剂的冷源罐，冷源罐底部连接有通往外管上与内管的冰浆输送管连接端相对应端的制冷剂输送管，外管上与内管的水输送管连接端相对应端连接有通往冷源罐顶部的制冷剂回流管。
4.根据权利要求1所述的可预防冰堵的过冷解除装置，其特征在于：所述转轴由电机驱动转动；所述蓄冷水罐上设置有冰浆出口和补给水入口。
5.一种如权利要求1所述可预防冰堵的过冷解除装置的工作方法，其特征在于：蓄冷水槽中的制冰溶液经经水输送管进入内管中，通过降温形成过冷水，螺旋叶片的转动对内管中的过冷水进行扰动从而解除其过冷状态生成冰晶，同时刮除换热壁面上粘附的冰晶，制冰溶液与冰晶混合形成冰浆并推送至内管另一端回到所述蓄冷水槽中。
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