專利名稱：空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取流態(tài)冰的方法及裝置，尤其涉及一種空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制 取流態(tài)冰的方法及裝置。
背景技術(shù)：
冰蓄冷技術(shù)是目前電力“移峰填谷”和解決電力不足的重要方法之一。該技術(shù)利用 夜間廉價且充裕的電力高效地制冰蓄冷，在電力尖峰時間融冰釋冷。為了克服靜態(tài)冰蓄冷 的固有缺陷，各種動態(tài)冰蓄冷方式成為目前研究的熱點(diǎn)。流態(tài)冰作為動態(tài)制冰的一種，它是 以水為基礎(chǔ)的懸浮冰顆粒的溶液，它可以被泵抽取，另外由于冰漿由許多微小的冰晶組成， 這使得它與傳統(tǒng)的冰槽蓄冷相比在熱交換時有較大的換熱面積，能更有效地適應(yīng)冷負(fù)荷的 變化，而且在系統(tǒng)冷負(fù)荷變化時，溫度控制的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性大大提高。從應(yīng)用范圍來看， 流態(tài)冰不僅可以應(yīng)用到冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)中，還可以應(yīng)用到食品冷藏、漁業(yè)生產(chǎn)、消防和臨床 醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，其應(yīng)用前景非常廣闊。目前流態(tài)冰制冰方法主要有直接接觸式制冰法、刮削式制冰法、真空式制冰法 和過冷水法。直接接觸式制冰法要求相接觸的兩種介質(zhì)不互相溶解，因此制冷劑的選擇范 圍較窄，且運(yùn)行一段時間后存在性能的衰減問題。另外，由于不可能完全將水與冷媒分離， 制成的冰被乳化污染，對于在食品保鮮相關(guān)行業(yè)中的應(yīng)用是不利的，環(huán)保性差。刮削式制冰 法必須配置有外部電機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)葉片，其結(jié)構(gòu)及制造工藝復(fù)雜，能耗大，故障率高。真空 式制冰法在制冰過程中需要保持真空，整個裝置的氣密性和真空度要求較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù) 雜。過冷水法是通過水在過冷卻器中被冷卻至過冷狀態(tài)(低于o°c)，然后進(jìn)入蓄冰槽，在蓄 冰槽中，過冷水過冷狀態(tài)消除成為冰水混合物，其中的冰留在蓄冰槽中，水被分離出去再次 進(jìn)入過冷卻器。過冷水動態(tài)制冰過程中，水與冷媒之間始終保持恒定的較高的換熱系數(shù)， 制冰率較高，能量損失較小，但水的過冷狀態(tài)是一個不穩(wěn)定的狀態(tài)，很難保持并極易發(fā)生相 變，因此過冷水經(jīng)常在遇到解冷裝置之前就在過冷卻器內(nèi)結(jié)冰，從而產(chǎn)生冰堵的問題，同 時，對蒸發(fā)溫度的控制要求非常精確，難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流 態(tài)冰的方法及裝置，可以解決冰堵和能效低的問題，具有很好的節(jié)能效果。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰 的方法，包括同時進(jìn)行的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)、制冷劑循環(huán)和蒸發(fā)制冰水 循環(huán)，制冷劑循環(huán)為濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)提供冷源，濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā) 式制冰空氣循環(huán)為蒸發(fā)制冰水循環(huán)提供制冰所需的低溫低濕空氣，其中所述的濕空氣冷 凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)是高濕空氣在風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)后，進(jìn)入 制冰室的外筒內(nèi)壁和制冰室的內(nèi)筒外壁之間的通道中；高濕空氣在該通道中與制冰室外筒 壁外處的低溫制冷劑進(jìn)行熱交換，濕空氣冷卻凝結(jié)，從空氣中凝結(jié)出來的細(xì)小水滴在下降過程中與冷凝后的濕空氣繼續(xù)發(fā)生熱量交換而進(jìn)一步冷卻；冷卻過冷后的水滴，經(jīng)過第一 冷水解冷器解冷后產(chǎn)生冰晶，未結(jié)冰的水滴經(jīng)第一儲冰槽下部的第一冰水分離器分離后流 出第一儲冰槽；冷凝過后的低溫低濕空氣通過制冰室內(nèi)筒排出；在排出的過程中，低溫低 濕空氣通過內(nèi)筒壁面與送入制冰室的高濕空氣進(jìn)行換熱，使高濕空氣冷卻效果得到進(jìn)一步 強(qiáng)化；然后將制冰室內(nèi)筒中排出的低溫低濕空氣送入蒸發(fā)制冰室中；蒸發(fā)制冰室中的噴嘴 噴射的霧化水滴，在低溫低濕空氣中蒸發(fā)冷卻結(jié)為冰晶；低溫低濕空氣與霧化水滴發(fā)生熱 質(zhì)交換后，蒸發(fā)制冰室排出低溫空氣，該低溫空氣進(jìn)入淋激式冷凝器中，吸收制冷劑循環(huán)的 部分冷凝熱，加熱加濕成為高濕空氣；在風(fēng)機(jī)的作用下再一次送入制冰室中冷凝制冰，從而 完成了一個完整的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)；所述的制冷劑循環(huán)是制冷壓縮 機(jī)將高溫高壓氣態(tài)制冷劑排入淋激式冷凝器中，從制冰室排出的低溫低濕空氣及淋激式冷 凝器的循環(huán)水對制冷劑冷卻后，制冷劑進(jìn)入空氣冷凝器中進(jìn)一步冷凝液化，形成高壓液態(tài) 制冷劑；高壓液態(tài)制冷劑流經(jīng)膨脹閥節(jié)流后，進(jìn)入制冰室；通過外筒的壁面，制冷劑與制冰 室內(nèi)的高濕空氣發(fā)生熱量交換，吸收高濕空氣的熱量并汽化后，從制冰室上部排出，制冷 壓縮機(jī)吸入制冷劑，從而完成了一個完整的制冷劑循環(huán)；所述的蒸發(fā)制冰水循環(huán)是蒸發(fā) 制冰室中的噴嘴噴射的霧化水滴在低溫低濕空氣內(nèi)蒸發(fā)冷卻生成過冷水，經(jīng)第二過冷水解 冷器解冷后生成冰晶，未結(jié)冰的水經(jīng)第二冰水分離器分離后，流入水箱中；在水泵的壓力作 用下，經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后，水箱中的水再一次進(jìn)入噴嘴霧化噴淋，從而完成了一個完整的 蒸發(fā)制冰水循環(huán)。所述的空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法中，蒸發(fā)制冰室排出的低溫空氣， 和淋激式冷凝器排出的高濕空氣，在熱交換器中進(jìn)行顯熱交換?！N空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的裝置，包括濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空 氣循環(huán)組件、制冷劑循環(huán)組件和蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，其中濕空氣冷凝制冰及蒸發(fā)制冰的 復(fù)合空氣循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器、風(fēng)機(jī)、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、制冰室、第一過冷水解冷器、第 一儲冰槽、第一冰水分離器和蒸發(fā)制冰室，制冰室包括頂端和底端均為開口的外筒和內(nèi)筒， 內(nèi)筒位于外筒中，并固定連接在外筒的內(nèi)壁上；第一過冷水解冷器位于第一儲冰槽的上部， 第一冰水分離器位于第一儲冰槽的底部；淋激式冷凝器的出風(fēng)口通過管道與風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口 連通，風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口通過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥與制冰室的外筒頂端連通，制冰室的外筒底端與第一 儲冰槽的進(jìn)口連通，制冰室的內(nèi)筒頂端通過管道與蒸發(fā)制冰室的進(jìn)風(fēng)口連通，蒸發(fā)制冰室 的出風(fēng)口通過管道與淋激式冷凝器的進(jìn)風(fēng)口連通。制冷劑循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器、制 冷壓縮機(jī)、空氣冷凝器、膨脹閥和制冰室，制冰室的制冷劑出口通過管道與制冷壓縮機(jī)的低 壓進(jìn)氣口連通，制冷壓縮機(jī)的高壓排氣口通過管道與淋激式冷凝器的制冷劑進(jìn)口連通，淋 激式冷凝器的制冷劑出口通過管道與空氣冷凝器的制冷劑進(jìn)口連通，空氣冷凝器的制冷劑 出口通過膨脹閥與制冰室制冷劑入口連通。蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，包括水箱、水泵、調(diào)節(jié)閥、 噴嘴、蒸發(fā)制冰室、第二過冷水解冷器、第二冰水分離器和第二儲冰槽；第二過冷水解冷器 位于第二儲冰槽的上部，第二冰水分離器位于第二儲冰槽的底部；噴嘴位于蒸發(fā)制冰室的 上部；蒸發(fā)制冰室的下端與第二儲冰槽的進(jìn)口連通，第二儲冰槽的出口通過管道與水箱的 進(jìn)水口連通，水箱的出水口通過管道與水泵的進(jìn)水口連通，水泵的出水口通過調(diào)節(jié)閥與噴 嘴連通?？諝饫淠龔?fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的裝置，還包括熱交換器，熱交換器位于連通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和制冰室外筒的管道上，同時也位于連通蒸發(fā)制冰室和淋激式冷凝器的管道上。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是1.有效的避免了冰堵現(xiàn)象，提高了制取流態(tài)冰的穩(wěn)定性。本技術(shù)方案中的制取流態(tài)冰 的方法及其裝置，在制冰室中設(shè)置了外筒和內(nèi)筒，高濕空氣在內(nèi)筒和外筒之間的通道中，凝 結(jié)過冷制取冰晶，制冰室外筒中的低溫制冷劑與制冰室中的高濕空氣發(fā)生熱交換，濕空氣 冷凝時產(chǎn)生的水滴比較均勻并且粒徑很小，增加了水滴的換熱面積，水滴在下落過程中與 冷凝后的空氣繼續(xù)進(jìn)行換熱，實現(xiàn)過冷，經(jīng)過冷水解冷器解冷后形成冰晶。這種結(jié)構(gòu)的制取 流態(tài)冰的裝置克服了傳統(tǒng)過冷水法動態(tài)制冰裝置容易發(fā)生冰堵的缺陷，提高了制取流態(tài)冰 的穩(wěn)定性。2.提高了制取流態(tài)冰的效率。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，除了設(shè)置濕空氣冷凝制冰 室來制取流態(tài)冰，還設(shè)置了蒸發(fā)制冰室。從濕空氣冷凝制冰室排出的低溫低濕空氣，進(jìn)入蒸 發(fā)制冰室中，低溫低濕空氣與從噴嘴噴射的霧化水滴發(fā)生熱質(zhì)交換，霧化水滴在低溫低濕 空氣內(nèi)蒸發(fā)冷卻生成過冷水，經(jīng)過第二冷水解冷器解冷后生成冰晶。在濕空氣冷凝制冰室 的基礎(chǔ)上，增加設(shè)置蒸發(fā)制冰室，使得濕空氣冷凝制冰室和蒸發(fā)制冰室中都有冰晶生成，大 大提高了整個裝置的制冰效率。3. 二次換熱，增大了換熱面積，提高了換熱效率。本技術(shù)方案中的制冰室內(nèi)部設(shè)一 個內(nèi)筒空氣通道，高濕空氣由制冰室的上部進(jìn)入，在制冰室外筒內(nèi)壁面和內(nèi)筒外壁面之間 的通道內(nèi)流動，通過制冰室的壁面與壁外的低溫制冷劑換熱，空氣到達(dá)制冰室的底部后，經(jīng) 內(nèi)筒空氣通道再向上運(yùn)動排出制冰室，內(nèi)筒通道中向上運(yùn)動的低溫低濕空氣與進(jìn)入制冰室 的高濕空氣通過內(nèi)筒壁面同樣進(jìn)行熱交換，使進(jìn)入制冰室的高濕空氣被冷卻，因為增加了 二次換熱，增大了換熱面積，提高了換熱效率。4.節(jié)能效果顯著。本技術(shù)方案中，利用淋激式冷凝器來加熱加濕制冰所用的循環(huán) 空氣，這不僅解決了循環(huán)空氣的加濕問題，而且充分利用了制冷循環(huán)的大部分冷凝廢熱，整 個裝置的節(jié)能效果顯著。5.有效的提高了熱交換效率。本技術(shù)方案還可以包括熱交換器，該熱交換器位 于連通淋激式冷凝器和風(fēng)機(jī)的管道上，同時也位于連通制冰室內(nèi)筒和淋激式冷凝器的管道 上。經(jīng)淋激式冷凝器加熱加濕后的高濕空氣經(jīng)熱交換器與制冰室排出的低溫低濕空氣經(jīng)行 換熱后被冷卻，增加相對濕度后，進(jìn)入制冰室進(jìn)行冷凝過冷制取冰晶。由于采用了熱交換 器，整個裝置的熱交換效率得到了較大提高。


圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)組成框圖。圖2是本發(fā)明的一種改進(jìn)方案的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖3是本發(fā)明的另一種改進(jìn)方案的結(jié)構(gòu)組成框圖。圖中有淋激式冷凝器1、風(fēng)機(jī)2、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3、制冰室4、外筒401、內(nèi)筒402、第一 過冷水解冷器5、第一儲冰槽6、第一冰水分離器7、制冷壓縮機(jī)8、空氣冷凝器9、膨脹閥10、 水箱11、水泵12、調(diào)節(jié)閥13、噴嘴14、蒸發(fā)制冰室15、第二過冷水解冷器16、第二冰水分離 器17、第二儲冰槽18、熱交換器19、水流量調(diào)節(jié)閥20、回水管21、旁通閥22。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實例進(jìn)行詳細(xì)的闡述。本發(fā)明的空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法包括了濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式 制冰空氣循環(huán)、制冷劑循環(huán)和蒸發(fā)制冰水循環(huán)。這三個循環(huán)過程是同時進(jìn)行的。制冷劑循 環(huán)為濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)提供冷源，濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán) 為蒸發(fā)制冰水循環(huán)提供在蒸發(fā)制冰室15中制冰所需的低溫低濕空氣。濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)是高濕空氣在風(fēng)機(jī)2的作用下，經(jīng)過風(fēng)量 調(diào)節(jié)閥3的調(diào)節(jié)后，進(jìn)入制冰室4的外筒401內(nèi)壁和制冰室4的內(nèi)筒402外壁之間的通道 中；高濕空氣在該通道中與制冰室4外筒401壁外處的低溫制冷劑進(jìn)行熱交換，濕空氣冷卻 凝結(jié)，從空氣中凝結(jié)出來的細(xì)小水滴在下降過程中與冷凝后的濕空氣繼續(xù)發(fā)生熱量交換而 進(jìn)一步冷卻；冷卻過冷后的水滴，經(jīng)過第一冷水解冷器5解冷后產(chǎn)生冰晶，未結(jié)冰的水滴經(jīng) 第一儲冰槽6下部的第一冰水分離器7分離后流出第一儲冰槽6 ；冷凝過后的低溫低濕空 氣通過制冰室4內(nèi)筒402排出；在排出的過程中，低溫低濕空氣通過內(nèi)筒402壁面與送入制 冰室4的高濕空氣進(jìn)行換熱，使高濕空氣冷卻效果得到進(jìn)一步強(qiáng)化；然后將制冰室4內(nèi)筒 402中排出的低溫低濕空氣送入蒸發(fā)制冰室15中；蒸發(fā)制冰室15中的噴嘴14噴射的霧化 水滴，在低溫低濕空氣中蒸發(fā)冷卻結(jié)為冰晶；低溫低濕空氣與霧化水滴發(fā)生熱質(zhì)交換后，蒸 發(fā)制冰室15排出低溫空氣，該低溫空氣進(jìn)入淋激式冷凝器1中；低溫空氣吸收制冷劑循環(huán) 的部分冷凝熱，并被加熱加濕成為高濕空氣；在風(fēng)機(jī)2的作用下，高濕空氣被再一次送入制 冰室4中冷凝制冰，從而完成了一個完整的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)。此循環(huán) 可以往復(fù)進(jìn)行。
制冷劑循環(huán)是制冷壓縮機(jī)8將高溫高壓氣態(tài)制冷劑排入淋激式冷凝器1中，從制 冰室4排出的低溫低濕空氣及淋激式冷凝器1中循環(huán)水對制冷劑冷卻后；制冷劑進(jìn)入空氣 冷凝器9中，制冷劑進(jìn)一步冷凝液化，形成高壓液態(tài)制冷劑；高壓液態(tài)制冷劑流經(jīng)膨脹閥10 節(jié)流后，進(jìn)入制冰室4 ；通過外筒401的壁面，制冷劑與制冰室4內(nèi)的高濕空氣發(fā)生熱量交 換，吸收高濕空氣的熱量并汽化后，從制冰室4上部排出，制冷壓縮機(jī)8吸入制冷劑，從而完 成了一個完整的制冷劑循環(huán)。此循環(huán)可以往復(fù)進(jìn)行。蒸發(fā)制冰水循環(huán)是蒸發(fā)制冰室15中的噴嘴14噴射的霧化水滴在低溫低濕空氣 內(nèi)蒸發(fā)冷卻生成過冷水，經(jīng)第二過冷水解冷器16解冷后生成冰晶，未結(jié)冰的水經(jīng)第二冰水 分離器17分離后，流入水箱11中；在水泵12的壓力作用下，經(jīng)調(diào)節(jié)閥13調(diào)節(jié)流量后，水箱 11中的水再一次進(jìn)入噴嘴14霧化噴淋，從而完成了一個完整的蒸發(fā)制冰水循環(huán)。此循環(huán)可 以往復(fù)進(jìn)行。如圖1所示，本發(fā)明應(yīng)用上述方法制取流態(tài)冰的裝置，包括濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā) 式制冰空氣循環(huán)組件、制冷劑循環(huán)組件和蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件。濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器1、風(fēng)機(jī)2、風(fēng)量調(diào) 節(jié)閥3、制冰室4、第一過冷水解冷器5、第一儲冰槽6、第一冰水分離器7和蒸發(fā)制冰室15。 該制冰室4包括頂端和底端均為開口的外筒401和內(nèi)筒402，內(nèi)筒402位于外筒401中，并 固定連接在外筒401的內(nèi)壁上。第一過冷水解冷器5位于第一儲冰槽6的上部，第一冰水 分離器7位于第一儲冰槽6的底部。該淋激式冷凝器1的出風(fēng)口通過管道與風(fēng)機(jī)2的進(jìn)風(fēng) 口連通，風(fēng)機(jī)2的出風(fēng)口通過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3與制冰室4的外筒401頂端連通，制冰室4的外筒401底端與第一儲冰槽6的進(jìn)口連通，制冰室4的內(nèi)筒402頂端通過管道與蒸發(fā)制冰室 15的進(jìn)風(fēng)口連通，蒸發(fā)制冰室15的出風(fēng)口通過管道與淋激式冷凝器1的進(jìn)風(fēng)口連通。制冷劑循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器1、制冷壓縮機(jī)8、空氣冷凝器9、膨脹閥10和 制冰室4，該制冰室4的制冷劑出口通過管道與制冷壓縮機(jī)8的低壓進(jìn)氣口連通，制冷壓縮 機(jī)8的高壓排氣口通過管道與淋激式冷凝器1的制冷劑進(jìn)口連通，淋激式冷凝器1的制冷 劑出口通過管道與空氣冷凝器9的制冷劑進(jìn)口連通，空氣冷凝器9的制冷劑出口通過膨脹 閥10與制冰室4制冷劑入口連通。蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，包括水箱11、水泵12、調(diào)節(jié)閥13、噴嘴14、蒸發(fā)制冰室15、 第二過冷水解冷器16、第二冰水分離器17和第二儲冰槽18 ；該第二過冷水解冷器16位于 第二儲冰槽18的上部，該第二冰水分離器17位于第二儲冰槽18的底部；該噴嘴14位于蒸 發(fā)制冰室15的上部；該蒸發(fā)制冰室15的下端與第二儲冰槽18的進(jìn)口連通，第二儲冰槽18 的出口通過管道與水箱11的進(jìn)水口連通，水箱11的出水口通過管道與水泵12的進(jìn)水口連 通，水泵12的出水口通過調(diào)節(jié)閥13與噴嘴14連通。在上述三個循環(huán)組件中，濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件與制冷劑循環(huán) 組件共用相同的淋激式冷凝器1和制冰室4，濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件與 蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件共用相同的蒸發(fā)制冰室15。該結(jié)構(gòu)的制取流態(tài)冰的裝置，在制冰室4中設(shè)置了外筒401和內(nèi)筒402，高濕空氣 在內(nèi)筒402和外筒401之間的通道中，凝結(jié)過冷制取冰晶，制冰室4外筒401中的低溫制 冷劑與制冰室4中的高濕空氣發(fā)生熱交換，濕空氣冷凝時產(chǎn)生的水滴比較均勻并且粒徑很 小，增加了水滴的換熱面積，水滴在下落過程中與冷凝后的空氣繼續(xù)進(jìn)行換熱，實現(xiàn)過冷， 經(jīng)第一過冷水解冷器5解冷后形成冰晶。這種結(jié)構(gòu)的制取流態(tài)冰的裝置克服了傳統(tǒng)過冷水 法動態(tài)制冰裝置容易發(fā)生冰堵的缺陷，提高了制取流態(tài)冰的穩(wěn)定性和效率。同時，冷凝過后 的低溫低濕空氣，從制冰室4排出，進(jìn)入蒸發(fā)制冰室15中，低溫低濕空氣與從噴嘴14噴射 的霧化水滴發(fā)生熱質(zhì)交換，霧化水滴在低溫低濕空氣內(nèi)蒸發(fā)冷卻生成過冷水，經(jīng)第二過冷 水解冷器16解冷后生成冰晶，未結(jié)冰的水經(jīng)第二冰水分離器17分離后，流入水箱11中。在 制冰室4的基礎(chǔ)上，增加設(shè)置蒸發(fā)制冰室15，使得制冰室4和蒸發(fā)制冰室15中都有冰晶生 成，大大提高了整個裝置的制冰效率。另外，高濕空氣由制冰室4的上部進(jìn)入，在制冰室4 外筒401內(nèi)壁面和內(nèi)筒402外壁面之間的通道內(nèi)流動，通過制冰室4的壁面與壁外的低溫 制冷劑換熱，空氣到達(dá)制冰室4的底部后，經(jīng)內(nèi)筒402空氣通道再向上運(yùn)動排出制冰室4，內(nèi) 筒402通道中向上運(yùn)動的低溫低濕空氣與進(jìn)入制冰室4的高濕空氣通過內(nèi)筒402壁面同樣 進(jìn)行熱交換，使進(jìn)入制冰室4的高濕空氣被冷卻。因為增加了二次換熱，所以增大了換熱面 積，提高了換熱效率。另外，利用淋激式冷凝器1來加熱加濕制冰所用的循環(huán)空氣，這不僅 解決了循環(huán)空氣的加濕問題，而且充分利用了制冷循環(huán)的大部分冷凝廢熱，整個裝置的節(jié) 能效果顯著。進(jìn)一步，如圖2所示，所述的制取流態(tài)冰的裝置，還包括熱交換器19，該熱交換器 19位于連通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥3和制冰室4外筒401的管道上，同時也位于連通蒸發(fā)制冰室15和 淋激式冷凝器1的管道上。該熱交換器19可以采用現(xiàn)有的氣體與氣體熱交換器結(jié)構(gòu)。安裝 熱交換器19后，從蒸發(fā)制冰室15排出的低溫濕空氣，通過熱交換器19與進(jìn)入制冰室4的 高濕空氣發(fā)生顯熱交換，進(jìn)入制冰室4的高濕空氣被冷卻的同時其相對濕度也得到提高，而從蒸發(fā)制冰室15排出的低溫濕空氣經(jīng)熱交換器19換熱升溫后，進(jìn)入淋激式冷凝器1中。 由于采用了熱交換器19，整個裝置的熱交換效率得到了很大的提高。進(jìn)一步，如圖3所示，所述的制取流態(tài)冰的裝置，還包括回水管21和水流量調(diào)節(jié)閥 20?；厮?1 —端與第一冰水分離器7的出水口連接，另一端與淋激式冷凝器1的儲水槽 連接。水流量調(diào)節(jié)閥20設(shè)置在回水管21上。在第一儲冰槽6中，未形成冰的水滴通過第 一冰水分離器7分離后，可以經(jīng)水流量調(diào)節(jié)閥20返回到淋激式冷凝器1的儲水槽中被再次 利用。這樣可以減少外部對淋激式冷凝器1的注水量，有效循環(huán)利用水資源。進(jìn)一步，所述的制冰室4的制冷劑入口位于制冰室4的下部，制冰室4的制冷劑出 口位于制冰室4的上部。由于制冰室4的進(jìn)風(fēng)口位于上部，出風(fēng)口位于下部，即空氣在外筒 和內(nèi)筒之間的通道上的流動方向是自上而下，所以當(dāng)制冷劑在制冰室4外筒中的流動方向 是自下而上的時候，可以增加制冷劑和通道中的氣體的換熱效果。進(jìn)一步，所述的蒸發(fā)制冰室15的進(jìn)風(fēng)口位于蒸發(fā)制冰室15的下部，蒸發(fā)制冰室15 的出風(fēng)口位于蒸發(fā)制冰室15的上部。由于蒸發(fā)制冰室15的進(jìn)風(fēng)口位于下部，出風(fēng)口位于 上部，即空氣在蒸發(fā)制冰室15中的流動方向是自下而上，所以，當(dāng)噴嘴14自上而下噴射時， 可以增加霧化水滴和氣體之間的換熱效果。進(jìn)一步，所述的低溫低濕空氣循環(huán)組件還包括旁通閥22，該旁通閥22通過管道連 接在水箱11和調(diào)節(jié)閥13之間。在噴嘴14水流量比較小的時候，通過旁通閥22，保證水泵 12的循環(huán)流量基本不變，使其在高效工作區(qū)運(yùn)行。進(jìn)一步，所述的制冷室4的外筒401和內(nèi)筒402同軸心設(shè)置。這樣的位置設(shè)置可 以提高制冷室4的外筒401和內(nèi)筒402之間的換熱效果。綜上所述，本發(fā)明無論就目的、手段及功效，都是對現(xiàn)有技術(shù)的重大突破。上述實 施例僅僅是對本發(fā)明的原理和功效的示例性說明，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。任何熟 悉此項技術(shù)的人士均可在不違背本發(fā)明的技術(shù)原理及精神下，對實施例做出修改與變化。 本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)如所述的權(quán)利要求所述。
權(quán)利要求
1.一種空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法，其特征在于，該方法包括同時進(jìn)行的 濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)、制冷劑循環(huán)和蒸發(fā)制冰水循環(huán)，制冷劑循環(huán)為濕空 氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)提供冷源，濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)為蒸發(fā)制 冰水循環(huán)提供制冰所需的低溫低濕空氣，其中所述的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)是高濕空氣在風(fēng)機(jī)O)的作用下，經(jīng)過 風(fēng)量調(diào)節(jié)閥C3)的調(diào)節(jié)后，進(jìn)入制冰室(4)的外筒001)內(nèi)壁和制冰室(4)的內(nèi)筒(402)外 壁之間的通道中；高濕空氣在該通道中與制冰室⑷外筒G01)壁外處的低溫制冷劑進(jìn)行 熱交換，濕空氣冷卻凝結(jié)，從空氣中凝結(jié)出來的細(xì)小水滴在下降過程中與冷凝后的濕空氣 繼續(xù)發(fā)生熱量交換而進(jìn)一步冷卻；冷卻過冷后的水滴，經(jīng)過第一冷水解冷器( 解冷后產(chǎn) 生冰晶，未結(jié)冰的水滴經(jīng)第一儲冰槽(6)下部的第一冰水分離器(7)分離后流出第一儲冰 槽(6)；冷凝過后的低溫低濕空氣通過制冰室內(nèi)筒(40 排出；在排出的過程中，低溫 低濕空氣通過內(nèi)筒(40 壁面與送入制冰室的高濕空氣進(jìn)行換熱，使高濕空氣冷卻效 果得到進(jìn)一步強(qiáng)化；然后將制冰室內(nèi)筒G02)中排出的低溫低濕空氣送入蒸發(fā)制冰室 (15)中；蒸發(fā)制冰室(15)中的噴嘴(14)噴射的霧化水滴，在低溫低濕空氣中蒸發(fā)冷卻結(jié) 為冰晶；低溫低濕空氣與霧化水滴發(fā)生熱質(zhì)交換后，蒸發(fā)制冰室(1 排出低溫空氣，該低 溫空氣進(jìn)入淋激式冷凝器(1)中，吸收制冷劑循環(huán)的部分冷凝熱，加熱加濕成為高濕空氣； 在風(fēng)機(jī)O)的作用下再一次送入制冰室中冷凝制冰，從而完成了一個完整的濕空氣冷 凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)；所述的制冷劑循環(huán)是制冷壓縮機(jī)(8)將高溫高壓氣態(tài)制冷劑排入淋激式冷凝器(1) 中，從制冰室(4)排出的低溫低濕空氣及淋激式冷凝器(1)的循環(huán)水對制冷劑冷卻后，制 冷劑進(jìn)入空氣冷凝器(9)中進(jìn)一步冷凝液化，形成高壓液態(tài)制冷劑；高壓液態(tài)制冷劑流經(jīng) 膨脹閥(10)節(jié)流后，進(jìn)入制冰室；通過外筒G01)的壁面，制冷劑與制冰室內(nèi)的高 濕空氣發(fā)生熱量交換，吸收高濕空氣的熱量并汽化后，從制冰室(4)上部排出，制冷壓縮機(jī) (8)吸入制冷劑，從而完成了一個完整的制冷劑循環(huán)；所述的蒸發(fā)制冰水循環(huán)是蒸發(fā)制冰室(1 中的噴嘴(14)噴射的霧化水滴在低溫低 濕空氣內(nèi)蒸發(fā)冷卻生成過冷水，經(jīng)第二過冷水解冷器(16)解冷后生成冰晶，未結(jié)冰的水經(jīng) 第二冰水分離器(17)分離后，流入水箱(11)中；在水泵(12)的壓力作用下，經(jīng)調(diào)節(jié)閥(13) 調(diào)節(jié)流量后，水箱(11)中的水再一次進(jìn)入噴嘴(14)霧化噴淋，從而完成了一個完整的蒸發(fā) 制冰水循環(huán)。
2.按照權(quán)利要求1所述的空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法，其特征在于，所述 的蒸發(fā)制冰室(1 排出的低溫空氣，和淋激式冷凝器(1)排出的高濕空氣，在熱交換器 (19)中進(jìn)行顯熱交換。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的方法制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，該裝置包括濕空 氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件、制冷劑循環(huán)組件和蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，其中所述的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器(1)、風(fēng)機(jī)O)、 風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(3)、制冰室G)、第一過冷水解冷器(5)、第一儲冰槽(6)、第一冰水分離器(7) 和蒸發(fā)制冰室(15)，制冰室(4)包括頂端和底端均為開口的外筒(401)和內(nèi)筒002)，內(nèi)筒 (402)位于外筒001)中，并固定連接在外筒G01)的內(nèi)壁上；第一過冷水解冷器(5)位于 第一儲冰槽(6)的上部，第一冰水分離器(7)位于第一儲冰槽(6)的底部；淋激式冷凝器(1)的出風(fēng)口通過管道與風(fēng)機(jī)( 的進(jìn)風(fēng)口連通，風(fēng)機(jī)( 的出風(fēng)口通過風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(3)與 制冰室⑷的外筒G01)頂端連通，制冰室⑷的外筒001)底端與第一儲冰槽(6)的進(jìn) 口連通，制冰室⑷的內(nèi)筒^)2)頂端通過管道與蒸發(fā)制冰室(15)的進(jìn)風(fēng)口連通，蒸發(fā)制 冰室(1 的出風(fēng)口通過管道與淋激式冷凝器(1)的進(jìn)風(fēng)口連通；所述的制冷劑循環(huán)組件，包括淋激式冷凝器(1)、制冷壓縮機(jī)(8)、空氣冷凝器(9)、膨 脹閥(10)和制冰室G)，制冰室的制冷劑出口通過管道與制冷壓縮機(jī)(8)的低壓進(jìn)氣 口連通，制冷壓縮機(jī)⑶的高壓排氣口通過管道與淋激式冷凝器(1)的制冷劑進(jìn)口連通，淋 激式冷凝器(1)的制冷劑出口通過管道與空氣冷凝器(9)的制冷劑進(jìn)口連通，空氣冷凝器 (9)的制冷劑出口通過膨脹閥(10)與制冰室⑷制冷劑入口連通；所述的蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，包括水箱(11)、水泵(12)、調(diào)節(jié)閥(13)、噴嘴(14)、蒸發(fā) 制冰室(15)、第二過冷水解冷器(16)、第二冰水分離器(17)和第二儲冰槽(18)；第二過冷 水解冷器(16)位于第二儲冰槽(18)的上部，第二冰水分離器(17)位于第二儲冰槽(18)的 底部；噴嘴(14)位于蒸發(fā)制冰室(1 的上部；蒸發(fā)制冰室(1 的下端與第二儲冰槽(18) 的進(jìn)口連通，第二儲冰槽(18)的出口通過管道與水箱(11)的進(jìn)水口連通，水箱(11)的出 水口通過管道與水泵(12)的進(jìn)水口連通，水泵(12)的出水口通過調(diào)節(jié)閥(13)與噴嘴(14) 連通。
4.按照權(quán)利要求3所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，還包括熱交換器(19)，熱交 換器(19)位于連通風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(3)和制冰室(4)外筒001)的管道上，同時也位于連通蒸 發(fā)制冰室(1 和淋激式冷凝器(1)的管道上。
5.按照權(quán)利要求4所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，所述的熱交換器(19)是氣 體與氣體熱交換器。
6.按照權(quán)利要求3、4或5所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，還包括回水管和水流量調(diào)節(jié)閥(20)，回水管—端與第一冰水分離器(7)的出水口連接，另一端與淋 激式冷凝器(1)的儲水槽連接；水流量調(diào)節(jié)閥00)設(shè)置在回水管上。
7.按照權(quán)利要求6所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，所述的制冰室(4)的制冷劑 入口位于制冰室的下部，制冰室的制冷劑出口位于制冰室的上部。
8.按照權(quán)利要求7所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)制冰室(15)的 進(jìn)風(fēng)口位于蒸發(fā)制冰室(1 的下部，蒸發(fā)制冰室(1 的出風(fēng)口位于蒸發(fā)制冰室(1 的上 部。
9.按照權(quán)利要求8所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)制冰水循環(huán)組 件還包括旁通閥(22)，旁通閥0 通過管道連接在水箱(11)和調(diào)節(jié)閥(1 之間。
10.按照權(quán)利要求9所述的制取流態(tài)冰的裝置，其特征在于，所述的制冷室的外筒 (401)和內(nèi)筒(402)同軸心設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制取流態(tài)冰的方法及裝置，該方法包括同時進(jìn)行的濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)、制冷劑循環(huán)和蒸發(fā)制冰水循環(huán)。該裝置包括濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件、制冷劑循環(huán)組件和蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，其中濕空氣冷凝復(fù)合蒸發(fā)式制冰空氣循環(huán)組件，主要包括淋激式冷凝器、制冰室、第一過冷水解冷器、第一儲冰槽、第一冰水分離器和蒸發(fā)制冰室，制冷劑循環(huán)組件，主要包括淋激式冷凝器、制冷壓縮機(jī)、空氣冷凝器和制冰室，蒸發(fā)制冰水循環(huán)組件，主要包括水箱、噴嘴、蒸發(fā)制冰室、第二過冷水解冷器、第二冰水分離器和第二儲冰槽。本發(fā)明實現(xiàn)了系統(tǒng)穩(wěn)定、制冰效率高、系統(tǒng)節(jié)能以及不會產(chǎn)生冰堵的目的。
文檔編號F25C1/00GK102052812SQ201010595100
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者張小松, 閆俊海 申請人:東南大學(xué)