CN214062952U - 一种人工地层冻结系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种人工地层冻结系统，包括间隔布置在地层中的若干冻结管、分别设置在各所述冻结管内的供液管以及通过管路依次连接的分配器、低温泵、制冷剂储存装置、制冷装备、回收临时存储装置，所述供液管的管壁上开设有若干小孔，所述分配器的输出端与各所述供液管连接，所述供液管和所述冻结管之间的环形空间与所述回收临时存储装置的输入端相连通以形成闭路循环系统。本实用新型的优点是：该人工地层冻结系统，可实现超低温制冷；快速冻结；采用闭路循环系统进行直接制冷，大幅度提升制冷效率，并降低能耗；适用于复杂边界条件；提高工程安全储备；制冷设备单一，转场容易，安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及人工地层冻结技术领域，具体涉及一种人工地层冻结系统。
背景技术
冻结法广泛应用于国内外煤矿工程和城市地下工程中，其基本原理是通过复杂的人工制冷系统将地层中的热量逐步置换到大气中，从而使土体温度逐渐降低形成具有一定承载能力的冻土，制冷系统包含三大循环：冷媒剂循环、制冷剂循环、冷却水循环。工程中常用的冷媒剂采用盐水（CaC12溶液）、制冷剂采用氟利昂（R22）或液氨（R717）。传统工艺制冷，设备体系复杂，适应于煤矿大体积、长时期冻结工程，应用于市政冻结工程则具有如下弊端：制冷效率低下，热量需在三大循环体系之间转移，能量损失严重，成本高；冻土发展速度慢，冻结时间长；制冷系统复杂，安装与转场费时费力；制冷温度偏高，对于复杂边界条件，存在安全隐患，比如：界面冻结、水化热、地下水流动等；盐水泄漏对工程危害大。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种人工地层冻结系统，该人工地层冻结系统通过制冷剂在闭路循环系统内循环，在冻结管内与地层进行热量交换，快速降低冻结管周围土体温度，逐步形成冻土圆柱，不同冻结管的冻土圆柱进而扩展形成冻土帷幕。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种人工地层冻结系统，其特征在于所述地层冻结系统包括间隔布置在地层中的若干冻结管、分别设置在各所述冻结管内的供液管以及通过管路依次连接的分配器、低温泵、制冷剂储存装置、制冷装备、回收临时存储装置，所述供液管的管壁上开设有若干小孔，所述分配器的输出端与各所述供液管连接，所述供液管和所述冻结管之间的环形空间与所述回收临时存储装置的输入端相连通以形成闭路循环系统。
所述制冷装备包括依次连接的压缩单元、纯化单元、增压单元以及低温单元，还包括与所述纯化单元连接的电加热器以及与所述低温单元连接的膨胀单元。
所述冻结管的上端部与所述供液管的外壁密封连接，所述冻结管的下端部封闭设置，所述供液管与所述冻结管之间的间隙构成所述环形空间，所述冻结管的侧壁面上设置有一连接管，以将所述环形空间同所述回收临时存储装置的输入端相连通。
本实用新型的优点是：该人工地层冻结系统，可实现超低温制冷；快速冻结，冻土发展速度约200mm/d；采用闭路循环系统进行直接制冷，大幅度提升制冷效率，并降低能耗；适用于复杂边界条件；提高工程安全储备；制冷设备单一，转场容易，安装方便。
附图说明
图1为本实用新型中人工地层冻结系统的结构示意图；
图2为本实用新型中制冷装备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-2所示，图中各个标记分别为：
冻结管1、供液管2、分配器3、低温泵4、制冷剂储存装置5；
制冷装备6，压缩单元61、电加热器62、纯化单元63、增压单元64、低温单元65、膨胀单元66；
回收临时存储装置7、冻土帷幕8。
实施例：如图1-2所示，本实施例具体涉及一种人工地层冻结系统，地层冻结系统包括间隔布置在地层中的若干冻结管1、分别设置在各冻结管1内的供液管2以及通过管路依次连接的分配器3、低温泵4、制冷剂储存装置5、制冷装备6、回收临时存储装置7。冻结管1为不锈钢管或低碳无缝钢管。供液管2的管壁上开设有若干小孔，分配器3的输出端与各供液管2连接，冻结管1的上端部与供液管2的外壁密封连接，冻结管1的下端部封闭设置，供液管2的底端位于冻结管1内的底部以形成环形空间，环形空间与回收临时存储装置7的输入端相连通以形成闭路循环系统。
制冷装备6包括依次连接的压缩单元61、纯化单元63、增压单元64以及低温单元65，还包括与纯化单元63连接的电加热器62和与低温单元65连接的膨胀单元66。制冷装备6用于产生液态制冷剂，压缩单元61将空气进行压缩后送入纯化单元63内，纯化单元63在电加热器62的加热下对压缩空气进行纯化以去除其中的水分和二氧化碳；经纯化后的压缩空气进入增压单元64内，增压单元64向压缩空气中加注氮气增压以降低氧含量；之后压缩空气进入低温单元65进行低温液化，制备获得由改良液态空气构成的液态制冷剂。改良液态空气的沸点为-192℃，改良液态空气性能稳定、少量泄漏又不会造成人员伤害。由纯化单元63净化压缩空气过滤获得的水作为制冷装备6的循环冷却水。
如图1-2所示，本实施例中的人工地层冻结系统的工作方法包括以下步骤：
（1）将若干冻结管1间隔布置在地层中，在冻结管1内下放供液管2；
（2）通过管路依次连接分配器3、低温泵4、制冷剂储存装置5、制冷装备6以及回收临时存储装置7，将分配器3的输出端与各供液管2连接，将供液管2和冻结管1之间的环形空间与回收临时存储装置7的输入端相连通，以形成闭路循环系统；
（3）通过制冷装备6制备生产液态制冷剂，经低温泵4将液态制冷剂从制冷剂储存装置5泵送至分配器3中，并经分配器3泵送至各供液管2中，液态制冷剂从供液管2上的小孔处喷洒向冻结管1的内壁上，经地层热量交换冻结管1周围土体温度降低，形成冻土圆柱；同时液态制冷剂达到沸点沸腾变为气体制冷剂，气体制冷剂经供液管2和冻结管1之间的环形空间进入回收临时存储装置7，气体制冷剂的温度约为-80℃，回收临时存储装置7中的气体制冷剂回流至制冷装备6中，气体制冷剂经制冷装备6压缩冷却形成液态制冷剂，液态制冷剂再次进入制冷剂储存装置5，循环制冷，各个冻结管1的冻土圆柱扩展，形成冻土帷幕8。
Claims (3)
1.一种人工地层冻结系统，其特征在于所述地层冻结系统包括间隔布置在地层中的若干冻结管、分别设置在各所述冻结管内的供液管以及通过管路依次连接的分配器、低温泵、制冷剂储存装置、制冷装备、回收临时存储装置，所述供液管的管壁上开设有若干小孔，所述分配器的输出端与各所述供液管连接，所述供液管和所述冻结管之间的环形空间与所述回收临时存储装置的输入端相连通以形成闭路循环系统。
2.根据权利要求1所述的一种人工地层冻结系统，其特征在于所述制冷装备包括依次连接的压缩单元、纯化单元、增压单元以及低温单元，还包括与所述纯化单元连接的电加热器以及与所述低温单元连接的膨胀单元。
3.根据权利要求1所述的一种人工地层冻结系统，其特征在于所述冻结管的上端部与所述供液管的外壁密封连接，所述冻结管的下端部封闭设置，所述供液管与所述冻结管之间的间隙构成所述环形空间，所述冻结管的侧壁面上设置有一连接管，以将所述环形空间同所述回收临时存储装置的输入端相连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022554573.2U CN214062952U (zh) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | 一种人工地层冻结系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202022554573.2U CN214062952U (zh) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | 一种人工地层冻结系统 |
Publications (1)
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| CN214062952U true CN214062952U (zh) | 2021-08-27 |
Family
ID=77399870
Family Applications (1)
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| CN202022554573.2U Active CN214062952U (zh) | 2020-11-08 | 2020-11-08 | 一种人工地层冻结系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN214062952U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114704972A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-05 | 冰轮环境技术股份有限公司 | 一种用于人工地层冻结系统的二氧化碳载冷机组 |
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2020
- 2020-11-08 CN CN202022554573.2U patent/CN214062952U/zh active Active
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| CN114704972A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-05 | 冰轮环境技术股份有限公司 | 一种用于人工地层冻结系统的二氧化碳载冷机组 |
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