CN1542391A - 制作流体冰的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

制作流体冰的方法及装置是一种制冰的方法和装置，制作的方法为：首先通过蒸发器将流体的载冷介质冷却到0℃以下，将制冰的水通过喷头喷入已冷却的流体的载冷介质，形成冰粒和流体的载冷介质的混合流体，最后将流体的载冷介质与冰粒分离，得到流体冰。制作流体冰的装置中，蒸发器11的输出端接制冰器5的输入口，进水管3的输出端接制冰器中的喷水装置51，制冰器5的输出端接过滤器7，过滤器下部的流体的载冷介质2输出端连接循环泵8，循环泵的输出端接蒸发器的输入端，在过滤器7中设有滤网71，在滤网上部设有流体冰输出口9。本发明是一种传热效率高、实用性强、结构简单、运行成本低的制作流体冰的方法及装置。

Description

制作流体冰的方法及装置
                           技术领域
本发明是一种制冰的方法和装置，尤其是一种制作流体冰的方法和装置。
                           背景技术
在工业和日常生活中广泛存在着制冰过程，特别是近年来分时电价的逐步执行和力度的加大，冰储冷空调机组的采用日益广泛，既在谷电价时开足马力制冰将冷量储存，待峰电价时关闭制冷机组，将冰融化供冷，可以达到显著的经济效果。
目前的制冰技术可归纳为以下几种：
1块冰：将淡水注入位于低温盐水的金属冰模中逐渐冷却，冻成冰块，然后将冰模放在较高的温度环境下将冰脱出。
2、壳冰：将淡水或海水(或淡水加一定比例的盐或乙二醇，下同)喷淋在蒸发器表面上，冻成冰壳，冰壳达到一定厚度时，通过对蒸发器内部加热，将壳冰与蒸发器融化脱离；
3、片冰：将淡水或海水喷淋在蒸发器表面，在蒸发器表面形成冰层，然后通过旋转机械刮刀装置将冰层刮下，获得片冰。制冰和刮冰连续进行；
4、冰浆(Ice Slurry)：将海水送入一圆筒形蒸发器中冷却，在蒸发器中设置一快速转动的搅拌、刮壁叶片装置，使海水不能在蒸发器表面形成冰层，当海水温度降到一定程度时，海水中有冰晶颗粒析出，从而获得冰水混合物——冰浆。
以上制冰方法除了制取冰浆外，块冰、壳冰和片冰在金属传热表面均有冰层形成，由于冰的导热系数远远低于金属的导热系数(冰的导热系数为2.22W/(m℃)，而铜和铝在20℃时导热系数分别为398W/(m℃)和236W/(m℃))，一旦在传热面形成冰层，将造成很大的传热热阻，从而使得制冰过程传热温差大，制冷系统不可逆损失大，热力学效率低。
此外，块冰的制取需要花费较长的制冰时间；片冰和冰浆的制取需要刮冰或搅拌机械装置，并需要消耗额外动力。上述各种现有制冰方法除制冷系统本身外(压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器等)，制冰机械部分均需花费较大的设备投资。
从以上介绍可以看出，避免传热面结冰是提高制冰热力效率的关键所在。
                           发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种传热效率高、实用性强、结构简单、运行成本低的制作流体冰的方法及装置。
技术方案：本发明是一种制作流体冰的方法，制作的方法为：首先通过蒸发器将流体的载冷介质冷却到0℃以下，将制冰的水通过喷头喷入已冷却的流体的载冷介质，形成冰粒和流体的载冷介质的混合流体，将流体的载冷介质与冰粒分离，得到流体冰。
流体的载冷介质为与水不相溶和在0℃以下，且具有良好流动性的液体。流体的载冷介质与冰粒的分离采用过滤的方法，即将流体的载冷介质与冰粒的混合流体排入带有过滤网的分离器中，流体的载冷介质通过过滤网流入过滤器下部，冰粒被过滤网挡在过滤网的上部，从而将冰粒分离出来。
本发明制作流体冰的装置包括制冷设备、流体的载冷介质、进水管、水泵、制冰器、过滤器、循环泵、流体冰输出口；其中蒸发器的输出端接制冰器的输入口，进水管的输出端接制冰器中的喷水装置，制冰器的输出端接过滤器，过滤器下部的流体的载冷介质输出端连接循环泵，循环泵的输出端接蒸发器的输入端，在过滤器中设有滤网，在滤网上部设有流体冰输出口。
制冰器中设有喷水装置，在喷水装置上设有喷水孔和通孔，流体的载冷介质从喷水装置的后面通过通孔与水同向流出。
有益效果：该种制冰方式具有很多特有的优点，并具有很强的实用性，尤其适用于冰蓄冷大型节能空调和工业生产用冷场合：
1、系统可达到很高的热力效率，其原因主要在于：(1)在传热金属表面没有冰层形成，有效地避免了冰层热阻；(2)制冰过程全部在流动条件下完成，均为强迫对流换热，换热强度大；(3)制冰过程水与载冷介质直接接触、混合传热，由于水可以雾化得很细，因此水与载冷介质接触总面积可以非常大，传热温差小，传热效率高。
2、制冰设备简单，除喷头装置外几乎没有附加制冰设备，与现有其它制冰方式相比，初投资大大降低；
3、不需任何刮冰或搅拌装置，省去了该部分设备费用和运行动力消耗；
4、制冰容量适应性好，既适合大规模制冰，也适合小型制冰场合；
5、由于制冰部分设备简单，无转动部件，因此运行可靠性高，无附加噪音；
6、细微水滴结冰时间短，制冰速度快。
另外，流体冰有很好的输送性，可通过管道直接泵送给用户。
                           附图说明
图1是本发明制作流体冰的总体流程示意图，其中有制冰设备1、蒸发器11、流体的载冰介质2、进水管3、水泵4、制冰器5、喷水装置51、流体的载冰介质与冰粒的混合体6、冰粒61、过滤器7、滤网71、循环泵8、流体冰输出口9。
图2是喷水装置51的示意图，其中有喷水孔(511)、通孔(512)。图3是图2的左视图。
                           具体实施方式
本发明提出一种全新的高效制冰方法：首先通过蒸发器将流体的载冷介质冷却到0℃以下，将制冰的水通过喷头喷入已冷却的流体的载冷介质，形成冰粒和流体的载冷介质的混合流体，通过位于载冷介质中的喷头将水顺流喷入载冷介质，水滴与载冷介质直接接触换热，无需通过金属面传热，传热强度大，在流动过程中水滴被周围的低温载冷介质冷却并冻成冰颗粒。冰颗粒的大小可通过雾化喷头和雾化压力进行调节，水滴冻成冰颗粒所需时间主要取决于载冷介质温度和水滴粒径的大小，例如，颗粒直径可控制在微米至毫米范围，水滴粒径越小，载冷介质温度可以相对提高，减小传热过程的不可逆性。喷头内部的水可通过保持一定流速和初温来防止水在喷头内部冻结。通过过滤可将流体的载冷介质与冰粒分离，得到流体冰。
流体的载冷介质为与水不相溶和在0℃以下，且具有良好流动性的液体，如油类。流体的载冷介质与冰粒的分离采用过滤的方法，即将流体的载冷介质与冰粒的混合流体排入带有过滤网的分离器中，流体的载冷介质通过过滤网流入过滤器下部，冰粒被过滤网挡在过滤网的上部，从而将冰粒分离出来。
本发明制作流体冰的装置包括制冷设备1、流体的载冷介质2、进水管3、水泵4、制冰器5、过滤器7、循环泵8、流体冰输出口9；蒸发器11的输出端接制冰器5的输入口，进水管3的进端接水泵4，输出端接制冰器5中的喷水装置51，制冰器5的输出端接过滤器7，过滤器7下部的流体的载冷介质2输出端连接循环泵8，循环泵8的输出端接蒸发器11的输入端，在过滤器7中设有滤网71，在滤网71上部设有流体冰输出口9。
制冰器5中设有喷水装置51，在喷水装置51上设有喷水孔511和通孔512，流体的载冷介质2从喷水装置51的后面通过通孔512与水同向流出。
制冰过程在流动条件下完成，通过过滤装置可以将制成的冰颗粒滤出或调节冰颗粒浓度后进行输送或储冰，载冷介质经过滤冰或与融冰后所形成的水分离后循环使用。

Claims (5)

1、一种制作流体冰的方法，其特征在于制作的方法为：首先通过蒸发器将流体的载冷介质冷却到0℃以下，将制冰的水通过喷头喷入已冷却的流体的载冷介质，形成冰粒和流体的载冷介质的混合流体，将流体的载冷介质与冰粒分离，得到流体冰。
2、根据权利要求1所述的制作流体冰的方法，其特征在于流体的载冷介质为与水不相溶和在0℃以下，且具有良好流动性的液体。
3、根据权利要求1或2所述的制作流体冰的方法，其特征在于流体的载冷介质与冰粒的分离采用过滤的方法，即将流体的载冷介质与冰粒的混合流体排入带有过滤网的分离器中，流体的载冷介质通过过滤网流入过滤器下部，冰粒被过滤网挡在过滤网的上部，从而将冰粒分离出来。
4、一种适用于权利要求1所述的制作流体冰的装置，其特征在于该装置包括制冷设备(1)、流体的载冷介质(2)、进水管(3)、水泵(4)、制冰器(5)、过滤器(7)、循环泵(8)、流体冰输出口(9)；其中蒸发器(11)的输出端接制冰器(5)的输入口，进水管(3)的输出端接制冰器(5)中的喷水装置(51)，制冰器(5)的输出端接过滤器(7)，过滤器(7)下部的流体的载冷介质(2)输出端连接循环泵(8)，循环泵(8)的输出端接蒸发器(11)的输入端，在过滤器(7)中设有滤网(71)，在滤网(71)上部设有流体冰输出口(9)。
5、根据权利要求4所述的制作流体冰的装置，其特征在于制冰器(5)中设有喷水装置(51)，在喷水装置(51)上设有喷水孔(511)和通孔(512)，流体的载冷介质(2)从喷水装置(51)的后面通过通孔(512)与水同向流出。
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