專利名稱：一種過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)制冰系統(tǒng)，尤其涉及一種過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，本發(fā) 明所指的過冷液體是指過冷水和過冷水溶液。
背景技術：
冰漿技術是近年來冰蓄冷技術中的一個研究熱點。和靜態(tài)冰蓄冷相比，冰漿蓄 冷技術可以克服靜態(tài)蓄冰的固有缺陷。靜態(tài)蓄冰過程中隨著冰層厚度增加，冰層導熱熱 阻增大，使得制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度降低，從而降低了制冷機的效率(COP值)。靜 態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)在釋冷過程中，容器的某些角落存在著冰橋和融冰死角，使得釋冷速度減小 和不可控，降低了供冷能力；相比之，冰漿冷卻方式可以充分利用冰漿固液兩相溶液的潛 熱、流動好和強換熱的優(yōu)點，避免了靜態(tài)冰蓄冷方式的固有缺陷，同時擴大了冰產(chǎn)品間接 冷卻的應用范圍。冰漿制取方式是冰漿研究的關鍵環(huán)節(jié)，其中尤以動態(tài)冰漿制取法最為 先進，申請?zhí)?00620047224. 9,200720073247. 1和申請?zhí)?00820151937. 9所公開的冰菜 制備裝置均是采用真空法來制取冰晶，這樣制冰主體部件必須始終維持高真空狀態(tài)。申 請?zhí)?00510124882. 3提供一種冰漿的制造裝置以及基板處理裝置，該冰漿的制造裝置利 用防凍液(載冷劑)間接冷卻獲得過冷卻液體，然后過冷卻液體于解除過冷得氣體一起噴 入主體部，解除過冷卻狀態(tài)，使所生成的含有冰的微粒的處理液從主體部內(nèi)流出。申請?zhí)?200510100815. 8提供了一種能夠高效、連續(xù)、快速的制造固液兩相混和的冰漿或者水合物 漿的裝置及該裝置在制造冰漿或水合物漿中的應用。本發(fā)明裝置的特點是采用超聲波過冷 卻解除裝置。申請?zhí)?00610051606. 3和申請?zhí)?00820231345. 8公開的動態(tài)制冰系統(tǒng)均是 采用載冷劑冷卻制冰溶液。前者的冰漿生成器采用豎直放置的管板殼管式換熱器。管板殼 管式換熱器鼓入了壓縮空氣，一方面可以強化管板殼管式換熱器的換熱，另一方面可以增 加管板殼管式換熱器內(nèi)部的擾動，抑制冰晶黏附在管束上。申請?zhí)?00610116978. X和申請 號200910102116. 5公開的動態(tài)制冰技術均是采用直接接觸式制冰方法，前者采用一種渦 旋直接接觸式制冰裝置，制取冰漿時，噴入穩(wěn)流腔的載冷劑與水溶液形成渦旋，經(jīng)充分混合 換熱使一部分水溶液生成冰漿，在渦旋離心力和重力作用下各自分離排出。后者則包括制 冷劑循環(huán)，氣體循環(huán)和制冰溶液循環(huán)三個部分組成，制冷劑冷卻溶液(乙二醇溶液)，溶液 (乙二醇溶液)與載冷劑氣體直接接觸冷卻載冷劑氣體，載冷劑氣體再與制冰溶液直接接 觸生成冰漿，采用空氣、氮氣等環(huán)境友好型氣體為載冷劑。申請?zhí)?00610154953. 9公開了 一種超雙親性納米溶液動態(tài)制冰系統(tǒng)及其方法。它首先將超雙親性(同時具有超親水性和 超親油性)的納米顆粒作為添加劑與水均勻混合制成納米制冰流體以抑制冰晶聚結(jié)，并強 化換熱；其次將超雙疏性(同時具有超疏水性和超疏油性)的納米材料噴涂在換熱表面上， 增加表面不粘性，提高臨界熱流密度。申請?zhí)?00810198172. 9與申請?zhí)?00810229460. 6 公開了兩種礦井降溫系統(tǒng)及降溫方法，前者冰漿制備裝置采用了超聲波促晶器已解除過冷 形成冰漿，需要增加超聲波促晶器能耗；后者的冰漿制備裝置采用載冷劑間接制取冰漿，增 加了傳熱溫差，降低了裝置效率。申請?zhí)?00910108602. 8則針對冰漿在冷藏食品領域的應用，公開了一種將水制成冰晶的方法及裝置，該裝置包括制冷系統(tǒng)、載冷系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、控 制系統(tǒng)等，也是采用間接制冷的方法。申請?zhí)?00910152794. 2公開了一種利用液化氣體氣 化冷量的冰漿蓄冷系統(tǒng)，這種裝置必須要有液化氣體的存在，受到地域等的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置， 用以連續(xù)、穩(wěn)定、高效地制取冰漿。本發(fā)明提供的一種過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，其特征在于，包括制冷系統(tǒng)和過 冷液體循環(huán)系統(tǒng)；過冷液體循環(huán)系統(tǒng)包括過冷卻器組件、過冷液體循環(huán)處理組件和儲冰槽；過冷卻器組件包括η個并聯(lián)的過冷卻器，η為大于等于2的正整數(shù)，在每個過冷卻 器的過冷液體進口、出口及制冷劑進口處分別設有溫度傳感器，在每個過冷卻器的過冷液 體進口管道上設置有壓力傳感器和第一電磁閥，；過冷液體循環(huán)處理組件包括串接連接的過濾器、微電熱器、流量計、閥門和自吸 泵；儲冰槽中設置有過濾器、過冷解除器、攪拌器電機和攪拌器，過濾器位于儲冰槽的 出口處，過冷解除器位于儲冰槽的進口部位，攪拌器與攪拌器電機相連；過冷液體循環(huán)處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽的 出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽的進口相連；制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、儲液器、干燥過濾器、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、主電磁閥、η 個節(jié)流控制組件、以及η個制冷劑流動換向組件；一個節(jié)流控制組件對應于一個過冷卻器， 一個制冷劑流動換向組件對應于一個過冷卻器，每個節(jié)流控制組件均包括第二電磁閥、膨 脹閥和第一單向閥，第二電磁閥位于膨脹閥的進口端；每個制冷劑流動換向組件均包括電 磁三通閥、第三電磁閥、第二單向閥和第四電磁閥；壓縮機的出口通過主電磁閥與冷凝器的制冷劑進口相連，冷凝器的制冷劑出口與 儲液器的進口相連，儲液器的出口與干燥過濾器的進口相連，各節(jié)流控制組件的進口端均 與干燥過濾器的出口相連；節(jié)流控制組件的出口端與對應的過冷卻器的制冷劑進口相連； 過冷卻器的制冷劑出口與對應的電磁三通閥的第一接口相連，第二接口與蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥 的進口相連，蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的出口與壓縮機的進口相連；第三電磁閥的一端與對應的節(jié)流控制組件的出口端相連，另一端與對應第二單向 閥的進口相連，第二單向閥的出口均與儲液器的進口相連；第四電磁閥的一端均連接在壓 縮機的出口與主電磁閥的連接管道上，另一端與電磁三通閥的第三接口相連。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用制冷劑在過冷卻器中直接蒸發(fā)冷卻過冷水溶液，減小了 溫差損失，提高了制冷性能；采用兩個或兩個以上過冷卻器并聯(lián)，可以實現(xiàn)制取冰漿和融冰 切換工作，并通過實現(xiàn)閥門流過過冷卻器制取冰漿的水或水溶液的切換，從而克服過冷水 或過冷水溶液制取冰漿容易發(fā)生冰堵而難以實現(xiàn)連續(xù)制取的缺點，實現(xiàn)連續(xù)制取冰漿；過 冷卻器的融冰熱源為制冷系統(tǒng)的制冷劑冷凝熱量，無須額外消耗電能，降低了裝置的能耗。 同時，該裝置簡單、造價低，即可利用廉價的自來水又可另用乙二醇水溶液等溶液作為制取 冰漿的原料，制取出的冰漿有很好的流動性和較高的含冰率，可以直接泵送至用戶處。本發(fā)明可以進一步推進冰漿的商業(yè)應用。


圖1為本發(fā)明的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，包括制冷系統(tǒng)和過冷液體循環(huán)系統(tǒng)。下面以二個過冷卻器為例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。如圖1所示，過冷液體循環(huán)系統(tǒng)包括過冷卻器組件、過冷液體循環(huán)處理組件和儲 冰槽。過冷卻器組件的結(jié)構(gòu)為過冷卻器8a、8b并聯(lián)，各過冷卻器即可同時工作有可切 換工作。在過冷卻器8a的過冷液體進、出口處及制冷劑進口處分別設有溫度傳感器15a、 17a、16a,在過冷卻器8b的過冷液體進、出口處及制冷劑進口處分別設有溫度傳感器15b、 17b、16b，可以進行相關部位流體溫度的檢測，在過冷卻器8a、8b的過冷液體進口管道上分 別設置有壓力傳感器19a、19b和第一電磁閥18a、18b，壓力傳感器19a、19b用于判斷該過 冷卻器是否發(fā)生冰堵需要進行切換到融冰狀態(tài)，第一電磁閥18a、18b用于控制制冰液體流 量。過濾器20、微電熱器21、流量計22、閥門23和自吸泵24串聯(lián)在一起(各部件的前 后順序可以互換)，構(gòu)成過冷液體循環(huán)處理組件。儲冰槽25中設置有過濾器26、過冷解除器29、攪拌器電機28和攪拌器27，過濾 器26位于儲冰槽25的出口處，過冷解除器29位于儲冰槽25的進口部位，攪拌器27與攪 拌器電機28相連，由過冷卻器8出來的經(jīng)過低溫制冷劑冷卻的過冷卻水溶液撞擊過冷解除 器29產(chǎn)生冰晶30 ；過冷液體循環(huán)處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽25 的出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽25的進口相連。制冷系統(tǒng)包括壓縮機1、冷凝器2、儲液器3、干燥過濾器4、節(jié)流控制組件、制冷劑 流動換向組件、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10和主電磁閥11。蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10能夠保持過冷卻器 8中的蒸發(fā)壓力穩(wěn)定，亦即保持過冷卻器8中的蒸發(fā)溫度穩(wěn)定。壓縮機1的出口通過主電磁閥11與冷凝器2的制冷劑進口相連，冷凝器2的制冷 劑出口與儲液器3的進口相連，儲液器3的出口與干燥過濾器4的進口相連，干燥過濾器4 的出口與節(jié)流控制組件的進口端相連；節(jié)流控制組件的出口端與過冷卻器8a、8b的制冷劑 進口相連。過冷卻器8a、8b的制冷劑出口與電磁三通閥9a、9b的第一接口 a相連，第二接 口 b與蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10的進口相連，蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10的出口與壓縮機1的進口相連。節(jié)流控制組件包括第二電磁閥5a、5b、膨脹閥6a、6b、第一單向閥7a、7b，各個閥之 間的順序可以互換，但第二電磁閥5a、5b必須位于膨脹閥6a、6b的進口端。制冷劑流動換向組件包括電磁三通閥9a、9b、第三電磁閥12a、12b、第二單向閥 13a、13b和第四電磁閥14a、14b，第三電磁閥12a、12b的一端與節(jié)流控制組件的出口端相 連，另一端與第二單向閥13a、13b的進口相連，第二單向閥13a、13b的出口與儲液器3的進 口相連；第四電磁閥14a、14b)的一端均連接在壓縮機1的出口與主電磁閥11的連接管道上，另一端與電磁三通閥9a、9b的第三接口 c相連。過冷卻器8可以是板式換熱器、套管式換熱器、板管式換熱器和殼管式換熱器或 者上述換熱器的組合。電磁三通閥9a、9b均可以采用二個電磁閥替代。本發(fā)明通過合理調(diào)節(jié)制冷劑換向組件可以實現(xiàn)過冷卻器從制冷狀態(tài)切換到熱氣 融冰狀態(tài)，解除該過冷卻器的冰堵現(xiàn)象。當過冷卻器發(fā)生冰堵時，實現(xiàn)該過冷卻器融冰的熱量來自于冰漿連續(xù)制取裝置制 冷系統(tǒng)的冷凝熱量，避免消耗其它能源，提高了冰漿連續(xù)制取裝置的能源利用效率，達到節(jié) 能目的。動態(tài)制冰過程電磁閥18a打開，電磁閥18b關閉，過冷卻器8a中的冷水(溶液)被制冷劑冷卻至 過冷狀態(tài)而不發(fā)生結(jié)晶，過冷液體在出口處撞擊過冷解除裝置29形成細小的冰晶粒子30， 過冷液體就變成了冰漿儲存在儲冰槽25中。在過冷液體循環(huán)回路上裝有過濾器20去除水 中雜質(zhì)從而可獲得更高的過冷度，微電熱器21消除冷水中攜帶的少量冰晶，流量計22和閥 門23檢測和調(diào)節(jié)水流量，自吸泵24為過冷水循環(huán)提供動力。攪拌器27使冰漿在儲冰槽不 發(fā)生凍結(jié)，儲冰槽底部的過濾器26可阻止槽中雜質(zhì)進入過冷液體循環(huán)流道。此時，制冷系 統(tǒng)的管路中，電磁閥5b、12a、12b、14a、14b關閉，電磁閥5a和11打開，電磁三通閥9a中a_b 通，a-c不通，電磁三通閥9b中a-b不通，a-c通，則由壓縮機1排出的高溫高壓的制冷劑蒸 汽經(jīng)過電磁閥11進入冷凝器2中冷卻冷凝成高壓液體進入儲液器3，儲液器3中的液體經(jīng) 過干燥過濾器4干燥過濾后經(jīng)電磁閥5a后，再經(jīng)膨脹閥6a節(jié)流降壓后，經(jīng)過單向閥7a進 入過冷卻器8a蒸發(fā)制冷，將進入過冷卻器8a的制冰冷液體過冷，而吸熱氣化后制冷劑蒸汽 經(jīng)過電磁三通閥9a中a-b通路進入蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10，蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10穩(wěn)定過冷卻器 8a中的制冷劑蒸發(fā)壓力，亦即保持過冷卻器8a制冷劑蒸發(fā)溫度的穩(wěn)定，避免由于蒸發(fā)溫度 的波動導致冰堵的出現(xiàn)，制冷劑蒸汽離開蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10后回到壓縮機1，完成一個循 環(huán)。融冰過程過冷卻器8a經(jīng)過長期工作以后當壓力傳感器19a的值突然升高時，表示過冷卻器 8a發(fā)生冰堵，必須進行融冰過程。關閉電磁閥5a、18a,電磁三通閥9a打到a_c通，a-b不 通位置，打開電磁閥5b、18b，電磁三通閥9b打到a-b通，a-c不通位置，其余閥門維持原狀， 此時過冷卻器8a停止工作，而過冷卻器8b開始制取冰漿，實現(xiàn)連續(xù)制取冰漿。接著，同時 關閉電磁閥11，打開電磁閥14a、12a，此時由壓縮機1排出的高溫高壓的制冷劑蒸汽經(jīng)過電 磁閥14a和電磁三通閥9a的a_c通路進入過冷卻器8a中冷卻冷凝成高壓液體后經(jīng)過電磁 閥12a、單向閥13a進入儲液器3，儲液器3中的液體經(jīng)過干燥過濾器4干燥過濾后經(jīng)電磁 閥5b后，再經(jīng)膨脹閥6b節(jié)流降壓后，經(jīng)過單向閥7b進入過冷卻器8b蒸發(fā)制冷，將進入過 冷卻器8b的制冰液體過冷，而吸熱氣化后制冷劑蒸汽經(jīng)過電磁三通閥9b中a-b通路進入 蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥10，再回到壓縮機1，完成一個循環(huán)。當過冷卻器8b發(fā)生冰堵時，通過合理調(diào)節(jié)制冰液體進過冷卻器的電磁閥18a、18b 和制冷劑流動換向組件，同樣可以實現(xiàn)過冷卻器8b熱氣融冰，同時，過冷卻器8a制冰的切 換，從而實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效的冰漿制取過程。由此，上述由兩個過冷卻器8并聯(lián)構(gòu)成的冰漿制取系統(tǒng)，可以實現(xiàn)一個過冷卻器熱氣融冰、另一個過冷卻器制取冰漿的切換運行，從而實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效的冰漿制取過程。采用三個及三個以上過冷卻器8并聯(lián)時，通過合理調(diào)節(jié)制冰冷水進各個過冷卻器 的電磁閥和制冷劑流動換向組件，可以實現(xiàn)一個及多個過冷卻器熱氣融冰，同時，其余的過 冷卻器制取冰漿的切換，從而有效地實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效的冰漿制取過程。本發(fā)明不僅局限于上述具體實施方式
，本領域一般技術人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi) 容，可以采用其它多種具體實施方式
實施本發(fā)明，因此，凡是采用本發(fā)明的設計結(jié)構(gòu)和思 路，做一些簡單的變化或更改的設計，都落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
一種過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，其特征在于，包括制冷系統(tǒng)和過冷液體循環(huán)系統(tǒng)；過冷液體循環(huán)系統(tǒng)包括過冷卻器組件、過冷液體循環(huán)處理組件和儲冰槽；過冷卻器組件包括n個并聯(lián)的過冷卻器，n為大于等于2的正整數(shù)，在每個過冷卻器的過冷液體進口、出口及制冷劑進口處分別設有溫度傳感器，在每個過冷卻器的過冷液體進口管道上設置有壓力傳感器和第一電磁閥，；過冷液體循環(huán)處理組件包括串接連接的過濾器、微電熱器、流量計、閥門和自吸泵；儲冰槽中設置有過濾器、過冷解除器、攪拌器電機和攪拌器，過濾器位于儲冰槽的出口處，過冷解除器位于儲冰槽的進口部位，攪拌器與攪拌器電機相連；過冷液體循環(huán)處理組件的一端與過冷卻器組件的進口端相連，另一端與儲冰槽的出口相連，過冷卻器組件的出口端與儲冰槽的進口相連；制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、儲液器、干燥過濾器、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、主電磁閥、n個節(jié)流控制組件、以及n個制冷劑流動換向組件；一個節(jié)流控制組件對應于一個過冷卻器，一個制冷劑流動換向組件對應于一個過冷卻器，每個節(jié)流控制組件均包括第二電磁閥、膨脹閥和第一單向閥，第二電磁閥位于膨脹閥的進口端；每個制冷劑流動換向組件均包括電磁三通閥、第三電磁閥、第二單向閥和第四電磁閥；壓縮機的出口通過主電磁閥與冷凝器的制冷劑進口相連，冷凝器的制冷劑出口與儲液器的進口相連，儲液器的出口與干燥過濾器的進口相連，各節(jié)流控制組件的進口端均與干燥過濾器的出口相連；節(jié)流控制組件的出口端與對應的過冷卻器的制冷劑進口相連；過冷卻器的制冷劑出口與對應的電磁三通閥的第一接口相連，第二接口與蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的進口相連，蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥的出口與壓縮機的進口相連；第三電磁閥的一端與對應的節(jié)流控制組件的出口端相連，另一端與對應第二單向閥的進口相連，第二單向閥的出口均與儲液器的進口相連；第四電磁閥的一端均連接在壓縮機的出口與主電磁閥的連接管道上，另一端與電磁三通閥的第三接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，其特征在于，過冷卻器為板式 換熱器、套管式換熱器、板管式換熱器和殼管式換熱器中的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，其特征在于，電磁三通閥由 二個電磁閥替代。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種過冷液體冰漿連續(xù)制取裝置，包括制冷循環(huán)系統(tǒng)和過冷水液體循環(huán)系統(tǒng)。過冷液體循環(huán)系統(tǒng)包括過冷卻器組件、過冷液體循環(huán)處理組件和儲冰槽，過冷卻器組件由n個過冷卻器并聯(lián)；制冷系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、儲液器、干燥過濾器、蒸發(fā)壓力調(diào)節(jié)閥、主電磁閥、n個節(jié)流控制組件、以及n個制冷劑流動換向組件。在某個過冷卻器發(fā)生冰堵的時候，關閉此流道上的閥門，并通過調(diào)節(jié)制冷劑流動換向組件，實現(xiàn)制冷劑熱氣融冰，在冰堵被消除之后，再將閥門開啟。而在此過程中，其它流道上的過冷卻器依然正常工作，這樣就可以實現(xiàn)連續(xù)制取冰漿的目的。過冷卻器的融冰熱源為制冷系統(tǒng)的制冷劑冷凝熱量，無須額外消耗電能，降低了裝置的能耗。
文檔編號F25B47/02GK101922830SQ20101024614
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者何國庚 申請人:華中科技大學