CN111076464A - 一种冰浆在线浓缩输送系统 - Google Patents

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秦坤
周盛妮
冯自平
宋文吉
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Abstract

本发明公开了一种冰浆在线浓缩输送系统，包括冰浆机组、蓄冰槽、搅拌器、浓缩罩和冰浆泵；浓缩罩为锥形壳体结构，置于蓄冰槽液面下方；冰浆机组的冰浆出口管道延伸至浓缩罩下方；搅拌器位于浓缩罩内；冰浆泵通过浓缩冰浆管道与浓缩罩的顶端连通。本发明通过运用浓缩罩、搅拌器和冰浆泵，实现对冰浆机组制取的低浓度冰浆的在线高效浓缩输送，并能根据需要改变冰浆浓缩后的输送浓度，同时可减小蓄冰槽体积，节约浓缩装置成本和时间成本，具有灵活、高效、紧凑等优点。

Description

一种冰浆在线浓缩输送系统
技术领域
本发明涉及冰浆技术领域，具体涉及一种冰浆在线浓缩输送系统。
背景技术
冰浆是由固态冰晶和液态水组成的固液两相流体，具有能量密度大、流动性好、成本低廉、环境友好等优点，可用于大型空调系统和供冷系统。用于输送的冰浆含冰率越高，则载冷密度越大，所需流量越小，但冰浆的流动阻力会随固相含量的增大而增加，相关研究表明冰浆的最佳输送固相浓度为20wt％～30wt％。而常用的冰浆制取方法，如过冷水法，冰浆的含冰率为2.5wt％左右，因此，需要采取措施浓缩冰浆提高输送浓度。
现有的冰浆浓缩装置一般采用的是过滤、重力分离和离心分离的原理。过滤分离得到的冰浆浓度有限，且需要加设其他辅助装备。重力分离存在冰晶颗粒粗大，冰晶易板结，固-液分层严重等不利于流动输送的问题。离心分离情况复杂，且得到的冰浆浓度仍然无法满足最佳输送浓度。
发明内容
本发明的目的是提供一种冰浆在线浓缩输送系统，利用冰浆中固液两相存在密度差，对冰浆机组制取的低浓度冰浆实现在线浓缩输送。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种冰浆在线浓缩输送系统，包括冰浆机组、蓄冰槽、搅拌器、浓缩罩和冰浆泵；浓缩罩为锥形壳体结构，置于蓄冰槽液面下方；冰浆机组的冰浆出口管道延伸至浓缩罩下方；搅拌器位于浓缩罩内；冰浆泵通过浓缩冰浆管道与浓缩罩的顶端连通。
本发明的冰浆在线浓缩输送系统，冰浆机组制作低浓度冰浆，浓缩罩聚集低浓度冰浆形成浓缩冰浆，冰浆制取过程和冰浆浓缩过程可同步进行，通过冰浆泵的流量改变冰浆的输送浓度，实现冰浆的在线浓缩和输运，同时，因蓄冰槽内的低浓度冰浆可及时浓缩泵送，蓄冰槽只需要较小体积即可。
作为本发明的一种改进，所述的蓄冰槽下部通过出水管与冰浆机组进水口相连；所述的蓄冰槽上部设置有补水管，补水管伸入蓄冰槽的一端设有浮球阀。补水管和浮球阀能及时向蓄冰槽进行补水，并能进行液位调节，维持蓄冰槽内的动态平衡。
作为本发明的一种改进，所述的冰浆泵采用变频泵。如此，可调节流量，适用于不同的冰浆工况。
作为本发明的一种改进，所述的搅拌器转速可调。可根据浓缩罩下冰浆聚集情况而进行调节，能让聚集的高浓缩冰浆均匀分散，创造有利的泵送条件。
作为本发明的一种改进，所述的浓缩罩底端边缘接近蓄冰槽内壁。如此，可尽量减少冰晶进入到浓缩罩上方。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过运用浓缩罩、搅拌器和变频冰浆泵，实现对冰浆机组制取的低浓度冰浆的在线高效浓缩输送，并能根据需要改变冰浆浓缩后的输送浓度，同时可减小蓄冰槽体积，节约浓缩装置成本和时间成本，具有灵活、高效、紧凑等优点。
附图说明
图1为本发明的一种冰浆在线浓缩输送系统的示意图。
附图标记说明：1-冰浆机组；2-冰浆出口管道；3-蓄冰槽；4-出水管；5-阀门；6-搅拌器；7-浓缩罩；8-浓缩冰浆管道；9-冰浆泵；10-补水管；11-浮球阀。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种冰浆在线浓缩输送系统，包括冰浆机组1、冰浆出口管道2、蓄冰槽3、出水管4、搅拌器6、浓缩罩7、浓缩冰浆管道8、冰浆泵9、补水管10、浮球阀11以及配套的阀门、控制系统。
浓缩罩7为锥形壳体结构，置于蓄冰槽3液面下方，用于收集和聚集低浓度冰浆中的冰晶。为了尽可能的聚集所有冰晶，浓缩罩7底端边缘接近蓄冰槽3内壁，进一步的，还可在二者之间设置过滤网，防止冰晶跑到浓缩罩7上方。冰浆机组1为常规冰浆机组，制取的低浓度冰浆通过冰浆出口管道2进入蓄冰槽3，本实施中，冰浆出口管道2延伸至浓缩罩7下方，方便冰晶进入浓缩罩7。搅拌器6(特指搅拌叶片)位于浓缩罩7内，用于搅拌聚集在浓缩罩7内的冰水混合物，防止冰晶团聚板结，转速可根据浓缩罩7内冰浆聚集情况进行调节。冰浆泵9通过浓缩冰浆管道8与浓缩罩7的顶端连通，用于泵送浓缩后的冰浆至应用端。冰浆泵9采用可调节流量的变频泵，输送的浓缩冰浆浓度可根据泵的流量进行调节。
出水管4用于连通蓄冰槽3下部和冰浆机组1，其上设置有阀门5。蓄冰槽3底部的低温液态水通过出水管4进入冰浆机组1，形成制冰循环。蓄冰槽3的上部设置有带阀门的补水管10，补水管10伸入蓄冰槽3的一端设有浮球阀11。随着浓缩冰浆被泵抽走，为避免蓄冰槽3内液位降低，通过补水管10从外部引水对蓄冰槽3进行补水，并通过浮球阀11对水位进行控制，以维持蓄冰槽3内液面的动态平衡。
本发明的工作原理是：
冰浆机组1通过换热可将蓄冰槽3中引入的常温或低温的进口水变成过冷态水，再通过促晶作用，将不稳定的过冷水变成低浓度冰浆。制取的低浓度冰浆通过冰浆出口管道2进入蓄冰槽3内浓缩罩7下方，由于冰浆中固态冰晶和液态水密度不同，密度较小的冰晶在浮力作用下上升聚集在浓缩罩7内。随着冰浆机组1的运行，浓缩罩7内冰浆浓度迅速增加，为防止冰晶团聚板结，搅拌器6在浓缩罩7内不断搅拌，使冰晶均匀分散。浓缩罩7顶端通过浓缩冰浆管道8道与冰浆泵9连接，通过冰浆泵9将浓缩罩7内浓缩后的高浓度冰浆抽离运输至应用端。蓄冰槽3底部的低温液态水通过出水管4进入冰浆机组，换热后变成过冷水制取冰浆，如此形成制冰循环。随着浓缩冰浆被冰浆泵9抽走，为避免蓄冰槽3内液位降低，通过补水管10从外部引水对蓄冰槽3进行补水，并通过浮球阀11对水位进行控制，以维持蓄冰槽3内液面的动态平衡。
下面对本发明的工作过程进行说明：
当系统运行时，打开出水管4和补水管10的阀门5，蓄冰槽3底部的水通过出水管4进入冰浆机组1，换热后变成过冷水，过冷水促晶后生成低浓度冰浆，低浓度冰浆由冰浆出口管道2运送至浓缩罩7下方。冰浆中固态冰晶和液态水存在密度差，密度较小的冰晶在浮力作用下，漂浮至浓缩罩7内的上部。随着冰浆机组1的制取的冰浆逐渐增多，浓缩罩7内浓缩的冰浆逐渐增加。打开搅拌器6，在搅拌器6作用下，浓缩罩7下的浓缩冰浆变得较为均匀分散，有利于输送，在冰浆泵9的抽吸作用下，浓缩的冰浆从浓缩罩7顶端被抽走运输至应用端。冰浆机组1、冰浆出口管道2、出水管4和阀门5组成冰浆制取部分，制取冰浆所需要的水为蓄冰槽3中底部液态水。搅拌器6、浓缩罩7、浓缩冰浆管道8和变频泵9构成冰浆浓缩运输部分，运送的浓缩冰浆为浓缩后冰浆机组1制取的冰浆。为维持冰浆在线浓缩输送系统稳定，可通过补水管10向蓄冰槽3补水。同时可根据冰浆浓度改变搅拌器6的搅拌速度，可根据需要通过调节冰浆泵9的流量调节运输的浓缩冰浆的具体浓度，可根据补水管10和浮球阀11调节液位和保证蓄冰槽3内的动态平衡。因冰浆机组1制取的冰浆能及时浓缩运走，可大大减小蓄冰槽3的体积。
本发明可让冰浆制取过程和冰浆浓缩过程同步进行，同时能根据需要改变冰浆浓缩后的运输浓度，实现冰浆的在线浓缩，具有灵活、高效、紧凑等优点。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种冰浆在线浓缩输送系统，其特征在于：包括冰浆机组(1)、蓄冰槽(3)、搅拌器(6)、浓缩罩(7)和冰浆泵(9)；浓缩罩(7)为锥形壳体结构，置于蓄冰槽(3)液面下方；冰浆机组(1)的冰浆出口管道(2)延伸至浓缩罩(7)下方；搅拌器(6)位于浓缩罩(7)内；冰浆泵(9)通过浓缩冰浆管道(8)与浓缩罩(7)的顶端连通。
2.根据权利要求1所述的一种冰浆在线浓缩输送系统，其特征在于：所述的蓄冰槽(3)下部通过出水管(4)与冰浆机组(1)进水口相连；所述的蓄冰槽(3)上部设置有补水管(10)，补水管(10)伸入蓄冰槽(3)的一端设有浮球阀(11)。
3.根据权利要求1或2所述的一种冰浆在线浓缩输送系统，其特征在于：所述的冰浆泵(9)采用变频泵。
4.根据权利要求1或2所述的一种冰浆在线浓缩输送系统，其特征在于：所述的搅拌器(6)转速可调。
5.根据权利要求1或2所述的一种冰浆在线浓缩输送系统，其特征在于：所述的浓缩罩(7)底端边缘接近蓄冰槽(3)内壁。
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