專利名稱：一種提高水過冷度的方法及其應(yīng)用和采用該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高水過冷度的方法及其應(yīng)用和采用該方法的裝置。
背景技術(shù)：
過冷水動(dòng)態(tài)制冰是一種新的制冰方式。與傳統(tǒng)的靜態(tài)制冰方式相比，傳熱效率高，能耗 低；而制取的動(dòng)態(tài)冰(冰漿)可以用泵直接輸送，減小了系統(tǒng)管路尺寸。目前該方法存在的 問題是如何提高水的過冷度，從而防止水在過冷器中結(jié)冰發(fā)生冰堵。已有的提高過冷度的方 法包括超聲波法(ZL200520066480.8)、表面涂層法(00103341.7)等，都不能很好的控制水 的過冷度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用交變磁場(chǎng)作用于過冷水，引起水分子 的振動(dòng)，從而使其在一定的溫度下也不會(huì)結(jié)冰的提高水過冷度的方法及其應(yīng)用和采用該方法 的裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種提高水過冷度的方法，它由靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生一個(gè)單一方向磁場(chǎng)，其中靜 磁場(chǎng)在1-20000Gs之間，交變磁場(chǎng)以靜磁場(chǎng)值為參考交替變化，變動(dòng)幅值在靜磁場(chǎng)值的5%到 15%;交變電磁場(chǎng)作用于水分子上，誘導(dǎo)水分子內(nèi)磁矩產(chǎn)生規(guī)則排列，以利于水分子內(nèi) 電子的運(yùn)動(dòng)，提高熱傳導(dǎo)性能，使熱量迅速在水內(nèi)傳遞；在水被冷卻的過程中施加磁場(chǎng) 作用，在水分子到達(dá)過冷態(tài)后，進(jìn)一步冷卻從而提高水的過冷度。
所述靜磁場(chǎng)由永久磁鐵或者恒定電流通過電磁線圈產(chǎn)生；交變磁場(chǎng)可由交變磁場(chǎng)或交變 電場(chǎng)或電磁輻射直接產(chǎn)生。
所述交變磁場(chǎng)的頻譜范圍在lkHz到1000kHz。
一種提高水過冷度的方法在過冷水連續(xù)法生產(chǎn)冰漿中的應(yīng)用，在通常的過冷器上加上 電磁場(chǎng)，調(diào)整電磁場(chǎng)強(qiáng)度，可控制及提高過冷水過冷度，從而解決冰堵。
一種采用提高水過冷度方法的過冷裝置，該裝置包括過冷器內(nèi)管，過冷器內(nèi)管外部 是過冷器外管，過冷器外管的上部設(shè)有冷水進(jìn)口，過冷器外管的下部設(shè)有過冷水出口， 過冷器內(nèi)管中充有冷媒；所述過冷器外管上套裝磁場(chǎng)裝置，該裝置包括永久磁鐵和電磁 線圈。
本發(fā)明所述磁場(chǎng)由靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生的單一方向磁場(chǎng)，靜磁場(chǎng)要求在l-20000Gs 之間，交變磁場(chǎng)以靜磁場(chǎng)值為參考交替變化，變動(dòng)幅值在靜磁場(chǎng)值的5%到15%。靜磁場(chǎng)可由 永久磁鐵或者恒定電流通過電磁線圈產(chǎn)生；交變磁場(chǎng)可由交變磁場(chǎng)、交變電場(chǎng)或電磁輻射直 接產(chǎn)生。磁場(chǎng)頻譜范圍在lkHz到1000kHz。交變磁場(chǎng)作用于分子上，會(huì)誘導(dǎo)分子內(nèi)磁矩產(chǎn) 生規(guī)則排列，有利于分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，從而能夠提高熱傳導(dǎo)性能，從而熱量能夠迅速 在水內(nèi)傳遞。在水被冷卻的過程中施加磁場(chǎng)作用，水分子會(huì)很快到達(dá)過冷態(tài)。而進(jìn)一步 的冷卻會(huì)使過冷水開始凍結(jié)。當(dāng)自由水分子被冷卻的時(shí)候，隨著溫度的降低，其熱運(yùn)動(dòng) 逐漸變?nèi)?。當(dāng)溫度接近零度的時(shí)候，熱運(yùn)動(dòng)變得更弱。此時(shí)由于電子旋轉(zhuǎn)所引起的熱運(yùn) 動(dòng)就占據(jù)統(tǒng)治地位。然而，由于電子自旋的成對(duì)出現(xiàn)，其對(duì)熱運(yùn)動(dòng)的影響通常被相互削 弱了。因此自由的水分子被固定在氫鍵上，冰晶開始形成。但是，在施加單一方向電磁 場(chǎng)的情況下，由于電子自旋都變?yōu)橥颍藭r(shí)由于電子自旋引起的熱運(yùn)動(dòng)不是被相互削 弱，反而相互增強(qiáng)，從而增強(qiáng)了分子的熱運(yùn)動(dòng)。當(dāng)溫度被降低到通常冰晶開始形成的時(shí) 候，由于磁場(chǎng)對(duì)分子熱運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)此時(shí)結(jié)晶并沒有開始，水分子被帶到一個(gè)過冷狀態(tài)， 而且其過冷度比通常結(jié)冰所需過冷度更低。當(dāng)溫度再進(jìn)一步降低，冰晶才開始形成。因 而單一方向的磁場(chǎng)作用于過冷水，可以增加水的過冷度，防止結(jié)冰。
將該方法應(yīng)用于過冷水連續(xù)法生產(chǎn)冰漿，其實(shí)施實(shí)例如下在通常的過冷器上加上磁場(chǎng)，調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度和頻率，可控制及提高過冷水過冷度，從而解決冰堵問題。
本發(fā)明的有益效果是方法簡(jiǎn)單，可有效提高過冷水的過冷度，從而防止冰堵現(xiàn)象
的發(fā)生。


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，l.冷水進(jìn)口， 2.電磁線圈，3.固定桿，4.永久磁鐵，5.過冷器外管，6.過冷 器內(nèi)管，7.內(nèi)管進(jìn)口， 8.過冷水出口， 9.內(nèi)管出口。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
一種提高水過冷度的方法，它由靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生一個(gè)單一方向磁場(chǎng)，其中靜 磁場(chǎng)在l-20000Gs之間，交變磁場(chǎng)以靜磁場(chǎng)值為參考交替變化，變動(dòng)幅值在靜磁場(chǎng)值的5%到 15%;交變電磁場(chǎng)作用于水分子上，誘導(dǎo)水分子內(nèi)磁矩產(chǎn)生規(guī)則排列，以利于水分子內(nèi) 電子的運(yùn)動(dòng)，提高熱傳導(dǎo)性能，使熱量迅速在水內(nèi)傳遞；在水被冷卻的過程中施加磁場(chǎng) 作用，在水分子到達(dá)過冷態(tài)后，進(jìn)一步冷卻從而提高水的過冷度。
靜磁場(chǎng)由永久磁鐵或者恒定電流通過電磁線圈產(chǎn)生；交變磁場(chǎng)可由交變磁場(chǎng)或交變電場(chǎng) 或電磁輻射直接產(chǎn)生。交變磁場(chǎng)的頻譜范圍在lkHz到1000kHz。
提高水過冷度的方法在過冷水連續(xù)法生產(chǎn)冰漿中的應(yīng)用，它在通常的過冷器上加上 磁場(chǎng)，調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，可控制及提高過冷水過冷度，從而解決冰堵。
圖l中， 一種采用提高水過冷度方法的過冷裝置，該裝置包括過冷器內(nèi)管6，過冷器 內(nèi)管6外部是過冷器外管5，過冷器外管5的上部設(shè)有冷水進(jìn)口 1,過冷器外管5的下 部設(shè)有過冷水出口8，過冷器內(nèi)管6中充有冷媒，冷媒從內(nèi)管進(jìn)口7進(jìn)入，從內(nèi)管出口 9流出；過冷器外管5上套裝磁場(chǎng)裝置，該裝置包括永久磁鐵4，與固定桿3所固定的 電磁線圈2相配合。
本發(fā)明的技術(shù)方案及其應(yīng)用和裝置包括但不限于上述實(shí)例，凡是采用本發(fā)明權(quán)利要 求限定的技術(shù)構(gòu)思的以及在此基礎(chǔ)上的其他簡(jiǎn)單變換或增添的技術(shù)方案均在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高水過冷度的方法，其特征是，它由靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生一個(gè)單一方向磁場(chǎng)，其中靜磁場(chǎng)在1-20000Gs之間，交變磁場(chǎng)以靜磁場(chǎng)值為參考交替變化，變動(dòng)幅值在靜磁場(chǎng)值的5％到15％；交變電磁場(chǎng)作用于水分子上，誘導(dǎo)水分子內(nèi)磁矩產(chǎn)生規(guī)則排列，以利于水分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，提高熱傳導(dǎo)性能，使熱量迅速在水內(nèi)傳遞；在水被冷卻的過程中施加磁場(chǎng)作用，增強(qiáng)水分子的熱運(yùn)動(dòng)，在水分子到達(dá)過冷態(tài)后，進(jìn)一步冷卻從而提高水的過冷度。
2. 如權(quán)利要求1所述的提高水過冷度的方法，其特征是，所述靜磁場(chǎng)由永久磁鐵或者恒 定電流通過電磁線圈產(chǎn)生；交變磁場(chǎng)可由交變磁場(chǎng)或交變電場(chǎng)或電磁輻射直接產(chǎn)生。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的提高水過冷度的方法，其特征是，所述交變磁場(chǎng)的頻譜范圍 在lkHz到1000kHz。
4. 一種權(quán)利要求1所述的提高水過冷度的方法在過冷水連續(xù)法生產(chǎn)冰槳中的應(yīng)用，其 特征是，在通常的過冷器上加上磁場(chǎng)，調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，可控制及提高過冷水過冷度，從 而解決冰堵。
5. —種采用權(quán)利要求1所述提高水過冷度方法的過冷裝置，該裝置包括過冷器內(nèi)管， 過冷器內(nèi)管外部是過冷器外管，過冷器外管的上部設(shè)有冷水進(jìn)口，過冷器外管的下部設(shè) 有過冷水出口，過冷器內(nèi)管中充有冷媒；其特征是，所述過冷器外管上套裝磁場(chǎng)裝置， 該裝置包括永久磁鐵，電磁線圈和電磁線圈的固定桿；固定桿由不可磁化且導(dǎo)熱性差的 材料加工制作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高水過冷度的方法及其應(yīng)用和采用該方法的裝置。它用交變磁場(chǎng)作用于過冷水，引起水分子的振動(dòng)，從而使其在一定的溫度下也不會(huì)結(jié)冰。其方法為它由靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生一個(gè)單一方向磁場(chǎng)，其中靜磁場(chǎng)在1-20000Gs之間，交變磁場(chǎng)以靜磁場(chǎng)值為參考交替變化，變動(dòng)幅值在靜磁場(chǎng)值的5％到15％；交變電磁場(chǎng)作用于水分子上，誘導(dǎo)水分子內(nèi)由于電子自旋產(chǎn)生的磁矩呈規(guī)則排列，以利于水分子內(nèi)電子的運(yùn)動(dòng)，提高熱傳導(dǎo)性能，使熱量迅速在水內(nèi)傳遞；在水被冷卻的過程中施加磁場(chǎng)作用，可以增強(qiáng)水分子的熱運(yùn)動(dòng)，在水分子到達(dá)過冷態(tài)后，進(jìn)一步冷卻從而提高水的過冷度。
文檔編號(hào)F25C1/00GK101551177SQ200910014930
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者匙明申, 王美霞, 趙紅霞, 莉 邵, 韓吉田 申請(qǐng)人:山東大學(xué)