CN111981747A - 一种液氮速冻机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冷链设备领域，其公开了一种液氮速冻机，包括机体、设置在机体内的速冻腔，所述速冻腔内设有喷雾单元、用于将气化后的氮气排出速冻腔的排出单元，所述速冻腔的至少一个侧壁上设有挡板，所述挡板和侧壁围成一个扁平的下侧开放的气流通道；所述排出单元设置在机体的顶部，所述排出单元和气流通道的顶部连通；所述喷雾单元为2个且分设在速冻腔的顶部和速冻腔的侧壁的中部。该速冻机相比于传统的柜式速冻机，其液氮用量减少，速冻时间缩短。

Description

一种液氮速冻机
技术领域
本发明涉及冷链设备领域，特别是一种液氮速冻机。
背景技术
申请人广东锐捷安全技术股份有限公司于2016年提出了一项实用新型专利ZL201620913501.3，公开了冷库降温用液氮雾化喷头，包括喷头，其有上壳和下壳，所述上壳开有管路连接口，所述管路连接口连接一螺旋主干通孔，所述下壳开有喷气孔，所述喷气孔连接有支干通孔，所述支干通孔连接在所述螺旋主干通孔的末端上，所述螺旋主干通孔和支干通孔均在上壳和下壳形成的密闭空间内。其优点在于：不需要外借能源对液氮进行升温热交换；结构简单；螺旋通孔液氮流孔设计，缓冲节流，实现多点气化，单体热交换置换面积大，气化雾化能力强；多个螺旋通孔不同切向气化喷口设计，多点多方位氮气发散。
现有技术中的应用于液氮速冻的雾化喷雾头普遍存在的问题在于：喷雾量大、颗粒均匀性不好，进而导致在速冻过程中液氮用量居高不下；在生产操作中，在速冻结束后，当打开门之后，发现门的密封条上有很多还没有雾化的液氮，当降低液氮压力调低液氮单位时间的用量后，发现速冻时间明显增长，这说明并不是冷量过多，而是冷量为完全利用，雾化存在着颗粒均匀性不好的问题。
所以，本技术方案所要解决的问题是：如何降低速冻过程中液氮用量同时提高速冻速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种液氮速冻机，该速冻机相比于传统的柜式速冻机，其液氮用量减少，速冻时间缩短。
本发明提供的技术方案为：一种液氮速冻机，包括机体、设置在机体内的速冻腔，所述速冻腔内设有喷雾单元、用于将气化后的氮气排出速冻腔的排出单元，所述速冻腔的至少一个侧壁上设有挡板，所述挡板和侧壁围成一个扁平的下侧开放的气流通道；所述排出单元设置在机体的顶部，所述排出单元和气流通道的顶部连通；所述喷雾单元为2个且分设在速冻腔的顶部和速冻腔的侧壁的中部。
在上述的液氮速冻机中，所述挡板为2个且分设在速冻腔的两个侧壁的一侧。
在上述的液氮速冻机中，所述挡板相对布置，所述机体上设有门，其中一根喷雾单元相对于门设置。
在上述的液氮速冻机中，所述喷雾单元包括若干喷雾模块，所述喷雾模块包括本体、设置在本体内的雾化通道、设置在本体内的液氮供应子模块，所述雾化通道为两端粗中间细的腔体，所述本体内设有若干与液氮供应子模块导通的毛细管，所述毛细管的出口设置在雾化通道的细部；所述雾化通道的一个粗端连接有鼓风模块且另外一个粗端为朝向速冻腔的排放端。
在上述的液氮速冻机中，所述喷雾单元包括金属块，所述雾化通道、液氮供应子模块、毛细管均设置在金属块内。
在上述的液氮速冻机中，所述液氮供应子模块为设置在金属块内的液氮腔，所述液氮腔和设置在速冻腔内的液氮供应管连通。
在上述的液氮速冻机中，所述金属块内设有缓冲腔，所述缓冲腔和鼓风模块连通。
在上述的液氮速冻机中，所述金属块为铝合金金属块，所述金属块和速冻腔的侧壁以可拆卸的方式连接，所述鼓风模块设置在机体的外侧，所述鼓风模块的进风口与排出单元连通。
在上述的液氮速冻机中，所述排出单元包括排风管、设置在排风管上的调节阀，所述鼓风模块的进风口连接在排风管上位于调节阀和速冻腔之间的位置。
在上述的液氮速冻机中，所述毛细管的直径为0.5-1mm；所述雾化通道的粗端的最大直径为4-8cm；所述雾化通道的细部的直径为1-1.5cm。
本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：
本方案设置扁平的气流通道，其通道截面积大，延长了气流的路径，液氮在速冻腔内气化，并从速冻腔的底部进入到气流通道内，其气体流速慢，不易带走液滴，利于液氮充分气化吸热，并缩短速冻时间；相比传统的速冻机的排出单元直接和速冻腔通过管道连通的设计来说，其可明显降低液滴排出量。
附图说明
图1是本发明的实施例1的主视图；
图2是本发明的实施例1的喷雾单元的主视图；
图3是本发明的实施例1的喷雾模块的剖视放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1：
如图1-3所示，一种液氮速冻机，包括机体7、设置在机体7内的速冻腔1，所述机体上设有密封门5，所述速冻腔1内设有喷雾单元2、用于将气化后的氮气排出速冻腔1的排出单元3，所述速冻腔的2个侧壁上设有挡板6，所述挡板6和侧壁围成一个扁平的下侧开放的气流通道；所述排出单元3设置在机体7的顶部，所述排出单元3和气流通道的顶部连通；所述喷雾单元为2个且分设在速冻腔的顶部和速冻腔的相对门的侧壁的中部；
本实施例设置扁平的气流通道，其通道截面积大，延长了气流的路径，液氮在速冻腔内气化，并从速冻腔的底部进入到气流通道内，其气体流速慢，不易带走液滴，利于液氮充分气化吸热，并缩短速冻时间；相比传统的速冻机的排出单元直接和速冻腔通过管道连通的设计来说，其可明显降低液滴排出量。
喷雾单元2设置了2个，每个喷雾单元的喷雾量都要相比于传统的速冻机的喷雾量要减少，优选地，设置在顶部的喷雾单元的喷雾量要大于设置在中部的喷雾单元，但是两者的喷雾总量相对于传统的柜式速冻机可减少至少5％，速冻时间可至少缩短5％。
上述设计的最佳的实现状态是：喷雾所产生的液氮液滴应当是均匀的、细腻的，在速冻腔中不易结合成为大液滴的，所以，本方案特别适用采用如下的喷雾机构，具体来说，所述喷雾单元2包括若干喷雾模块，所述喷雾模块包括本体、设置在本体内的雾化通道、设置在本体内的液氮供应子模块，所述雾化通道为两端粗中间细的腔体，所述本体内设有若干与液氮供应子模块导通的毛细管21，所述毛细管21的出口设置在雾化通道的细部22；所述雾化通道的一个粗端23连接有鼓风模块4且另外一个粗端23为朝向速冻腔1的排放端。
在实际应用中，液氮供应子模块建议控制的压力为表压0.1-0.18MPa，雾化通道与鼓风模块4连接的一端的进风压力建议控制在表压0.12-0.016MPa的状态，在此压力下，经过试验可以降低液氮的用量，但是并不代表在其他工艺状态下不能降低液氮用量。
所述毛细管21的直径为0.5-1mm；所述雾化通道的粗端23的最大直径为4-8cm；所述雾化通道的细部22的直径为1-1.5cm；在本实施例中，毛细管21控制在0.5mm，雾化通道的粗端23最大直径为6cm，细部22的直径为1.5cm；毛细管21均匀的以多圈的形式布置在细部22；毛细管21的数量控制在20-40根/雾化通道；在本实施例中，一个雾化通道内的毛细管21为16根。
在本实施例的相关应用实验中，暂且确定的最优的控制参数为：液氮的供应压力为0.05MPa，进风压力为0.15MPa；
流体经过细部22时会产生负压，加之液氮供应的压力也有0.5公斤的压力，所以流体在流过细部22时流速会显著增加并带着液氮液滴喷出，在此过程中，毛细管21由于口径小，所以雾化颗粒也小并且均匀，在高速流体中液氮液滴产生并在后续会迅速减速，液氮液滴会在更大的空间内均化分布，难于合并成为大液滴。
在实验过程中发现，降低15％的液氮用量，速冻时间缩短15-30％，速冻结束开门的时候未见明显的液态液氮残留速冻腔1内。
优选地，所述喷雾单元2包括金属块24，所述雾化通道、液氮供应子模块、毛细管21均设置在金属块24内。该金属块24为铝合金材质，其重量轻容易固定。该金属块24的高度为12cm，该细部22的长度大约为0.5cm，位于金属块24的中部。为了降低金属块24的重量，在没有喷雾模块的位置都可镂空以减重。
在本实施例中，所述液氮供应子模块为设置在金属块24内的液氮腔25，所述液氮腔25和设置在速冻腔1内的液氮供应管26连通。该液氮腔25为设置在金属块24内的管道，该管道的进口端通过接口和液氮供应管26连接。所述金属块24内设有缓冲腔27，所述缓冲腔27和鼓风模块4连通。缓冲腔27为将金属块24的上部掏空一部分并焊接一个盖子形成一个腔体，该腔体通过接口和鼓风模块4连通。
所述金属块24和速冻腔1的侧壁以可拆卸的方式连接，所述鼓风模块4设置在速冻腔1的外侧。
传统设计中都要在速冻腔1内设置强制对流设备以协助雾化，在本实施例中，所有的用电、高速旋转的设备都设置在速冻腔1的外面，可以避免过低温度对设备使用寿命的影响，也有效的降低了故障率。
本实施例的鼓风模块4应当尽量选择采用氮气鼓入，所以在本实施例中，所述鼓风模块4的进风口与排出单元3连通。这种设计可避免外界的空气水气进入速冻腔1内，同时也降低能耗。
实际应用中，所述排出单元3包括排风管31、设置在排风管31上的调节阀32，排风管31内可设一风机，所述鼓风模块4的进风口连接在排风管31上位于调节阀32和速冻腔1之间的位置。通过调节阀32可调节排至大气的氮气的排量，一般来说，在速冻开始阶段开度要大一点，在速冻后期开度要逐渐减少。
将本实施例的液氮速冻机和本公司的6000L的速冻机(对比设备)进行速冻对比试验，本实施例的液氮速冻机的外形体积、容积和对比设备的外形体积、容积相同；具体试验条件如下：
速冻对象：猫山王榴莲；
试验地址：马来西亚彭亨州劳务县猫山王榴莲产地；
榴莲重量：一货架，大约800±10kg；榴莲以不规则的方式堆积在货架内；
相关工艺参数如下表1：
表1
Figure BDA0002660901890000051
表1中速冻时间是指榴莲核心温度降至-40℃；确定货架内的榴莲核心温度通过插入榴莲内的温度传感器检测，一个货架中在上部、下部、中部、前部、后部、中央的位置各挑选一个榴莲，核心温度以上述多个榴莲的核心温度的平均值确定。
通过上述实验可以发现，采用本发明的设备后，液氮用量降低了16％，速冻时间缩短了12分钟，本设备可有效降低用户的使用成本。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液氮速冻机，包括机体、设置在机体内的速冻腔，所述速冻腔内设有喷雾单元、用于将气化后的氮气排出速冻腔的排出单元，其特征在于，所述速冻腔的至少一个侧壁上设有挡板，所述挡板和侧壁围成一个扁平的下侧开放的气流通道；所述排出单元设置在机体的顶部，所述排出单元和气流通道的顶部连通；所述喷雾单元为2个且分设在速冻腔的顶部和速冻腔的侧壁的中部。
2.根据权利要求1所述的液氮速冻机，其特征在于，所述挡板为2个且分设在速冻腔的两个侧壁的一侧。
3.根据权利要求2所述的液氮速冻机，其特征在于，所述挡板相对布置，所述机体上设有门，其中一根喷雾单元相对于门设置。
4.根据权利要求1所述的液氮速冻机，其特征在于，所述喷雾单元包括若干喷雾模块，所述喷雾模块包括本体、设置在本体内的雾化通道、设置在本体内的液氮供应子模块，所述雾化通道为两端粗中间细的腔体，所述本体内设有若干与液氮供应子模块导通的毛细管，所述毛细管的出口设置在雾化通道的细部；所述雾化通道的一个粗端连接有鼓风模块且另外一个粗端为朝向速冻腔的排放端。
5.根据权利要求4所述的液氮速冻机，其特征在于，所述喷雾单元包括金属块，所述雾化通道、液氮供应子模块、毛细管均设置在金属块内。
6.根据权利要求5所述的液氮速冻机，其特征在于，所述液氮供应子模块为设置在金属块内的液氮腔，所述液氮腔和设置在速冻腔内的液氮供应管连通。
7.根据权利要求5所述的液氮速冻机，其特征在于，所述金属块内设有缓冲腔，所述缓冲腔和鼓风模块连通。
8.根据权利要求5所述的液氮速冻机，其特征在于，所述金属块为铝合金金属块，所述金属块和速冻腔的侧壁以可拆卸的方式连接，所述鼓风模块设置在机体的外侧，所述鼓风模块的进风口与排出单元连通。
9.根据权利要求8所述的液氮速冻机，其特征在于，所述排出单元包括排风管、设置在排风管上的调节阀，所述鼓风模块的进风口连接在排风管上位于调节阀和速冻腔之间的位置。
10.根据权利要求4所述的液氮速冻机，其特征在于，所述毛细管的直径为0.5-1mm；所述雾化通道的粗端的最大直径为4-8cm；所述雾化通道的细部的直径为1-1.5cm。
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