專利名稱：基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)冷凍的制取流態(tài)冰新方法，是一種基于溴化鋰溶液吸收式制 冷循環(huán)的蒸發(fā)冷凍制取流態(tài)冰的方法和裝置，屬于熱驅(qū)動制冷、制取流態(tài)冰的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源緊張局面的凸現(xiàn)，制冷空調(diào)設(shè)備的廣泛應(yīng)用導致的空調(diào)系統(tǒng)能耗問題引 起了當前社會的普遍關(guān)注，節(jié)能成為制冷領(lǐng)域內(nèi)再新形勢下的迫切要求，我國也提出可持 續(xù)發(fā)展的建國戰(zhàn)略。蓄冷作為一種節(jié)能和移峰填谷的重要手段，具有重要的實際意義和應(yīng) 用價值，其中冰蓄冷具有相變潛熱大、成本低等優(yōu)勢受到重視。傳統(tǒng)的冰蓄能存在著蒸發(fā)溫 度低、制取過程中存在傳熱溫差大、制冷性能系數(shù)低等不足，流態(tài)冰以其良好的熱物性以及 流動特性成為冰蓄冷具有可觀前景的應(yīng)用形式，因此研究開發(fā)新型高效的制取流態(tài)冰的方 法具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡單、易行的基于溴化鋰吸收式制冷循 環(huán)的流態(tài)冰制取方法與裝置。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為
本發(fā)明的技術(shù)方案是將傳統(tǒng)的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中的蒸發(fā)器加以變化和改造成 流態(tài)冰制取模塊，并輔以輔助功能部件即可實現(xiàn)。本發(fā)明的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置由溶液循環(huán)回路和蒸發(fā) 冷凍制冰模塊組成；溶液循環(huán)回路包括發(fā)生器、吸收器、溶液熱交換器、冷卻器、第一溶液 泵、第二溶液泵、冷劑水泵；其中，吸收器的下部的濃溶液區(qū)分別通過第一溶液泵、第二溶液 泵和溶液熱交換器接發(fā)生器的下部，冷卻器的輸入端通過溶液熱交換器接發(fā)生器的下部， 冷卻器的輸出端接位于吸收器上部的噴淋器；
蒸發(fā)冷凍制冰模塊由冷凝器、補水裝置、節(jié)流閥、蒸發(fā)冷凍室、成冰裝置、冰水分離裝 置、單向閥門、中間儲冰器、單向閥門、儲冰槽構(gòu)成；冷凝器下部的濃溶液區(qū)通過節(jié)流閥接蒸 發(fā)冷凍室，蒸發(fā)冷凍室的輸出端順序通過單向閥門、中間儲冰器、單向閥門接儲冰槽；冷卻 塔底部的輸出端順序通過水泵、吸收器、冷凝器回到冷卻塔上部的輸入端。在蒸發(fā)冷凍室中，蒸發(fā)冷凍室下部的濃溶液區(qū)通過冷劑水泵連接位于蒸發(fā)冷凍室 上部的噴淋器，在噴淋器下部設(shè)有成冰裝置，在成冰裝置的下部設(shè)有冰水分離裝置。本發(fā)明的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置的制取流態(tài)冰的方法， 為，吸收器的濃溶液通過溶液泵經(jīng)過溶液熱交換器送至發(fā)生器中，發(fā)生器中發(fā)生終了的稀 溶液在發(fā)生器和吸收器間的差壓作用下經(jīng)溶液熱交換器和冷卻器進入吸收器，組成溶液循 環(huán)回路；蒸發(fā)制冰流程中，補水裝置向冷凝器補水，冷凝器的水經(jīng)節(jié)流閥進入蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍 室，蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中成冰裝置上形成的冰水混合物經(jīng)冰水分離裝置、單向閥門、中間儲冰 室、單向閥門進入儲冰槽完成制冰流程。
該方法利用吸收器中的濃溶液吸收蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中的蒸汽，為蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍 室制造低壓環(huán)境，水在其中蒸發(fā)吸收自身熱量，在成冰裝置上生長成流態(tài)冰。該方法的冰水分離過程是在成冰裝置上形成的冰晶經(jīng)冰水分離裝置分離出來，中 間儲冰器中保持與蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中相同壓力，打開單向閥門進入中間儲冰室，然后關(guān)閉 單向閥門，打開單向閥門冰晶進入儲冰槽，完成冰水分離過程；完成冰水分離之后，通過真 空泵將中間儲冰室抽真空。有益效果
1、此方法可以利用工業(yè)余熱、太陽能等溫度為100°c左右的熱源作為發(fā)生器的驅(qū)動能 源，節(jié)省了大量的電能，實現(xiàn)了能源利用的可持續(xù)性發(fā)展。2、本裝置可以直接由溴化鋰吸收制冷裝置改造而成，構(gòu)造簡單，運行穩(wěn)定，可以克 服機械抽氣制造真空磨損大、噪聲大、連續(xù)運行困難的缺點。3、本方法和裝置為流態(tài)冰的制取提供了一種可行的方法與方案，只需要將技術(shù)已 經(jīng)很成熟的吸收式制冷裝置加以改造和升級即可實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意其中有發(fā)生器1，冷凝器2，水箱3，節(jié)流閥4，蒸發(fā)冷凍室5，成冰裝置6，冰水分離器7， 中間儲冰器8，儲冰槽9，吸收器10，溶液熱交換器11，第一單向閥門12、第二單向閥門13， 冷卻塔14，冷卻器15，第一溶液泵16、第二溶液泵17、冷劑水泵18，水泵19，真空泵20，熱源 加熱流體21，補水節(jié)流閥22。
具體實施例方式該裝置由溶液循環(huán)回路和蒸發(fā)冷凍制冰模塊組成；溶液循環(huán)回路包括發(fā)生器1、 吸收器10、溶液熱交換器11、冷卻器15、第一溶液泵16、第二溶液泵17、冷劑水泵18 ；蒸發(fā) 冷凍制冰模塊由冷凝器2、補水裝置3、節(jié)流閥4、蒸發(fā)冷凍室5、連接補水裝置3與蒸發(fā)冷凍 室5的補水節(jié)流閥22、成冰裝置6、冰水分離裝置7、單向閥門12、中間儲冰器8、單向閥門 13、儲冰槽9構(gòu)成；冷凝器2中的冷凝水通過節(jié)流閥4接蒸發(fā)冷凍室5，蒸發(fā)冷凍室5的輸 出端順序通過單向閥門12、中間儲冰器8、單向閥門13接儲冰槽9。在蒸發(fā)冷凍室5中，蒸發(fā)冷凍室5下部的冷劑水區(qū)通過冷劑水泵18連接位于蒸發(fā) 冷凍室5上部的噴淋器，在噴淋器下部設(shè)有成冰裝置6，在成冰裝置6的下部設(shè)有冰水分離 裝置7?；阡寤嚾芤何帐街评溲h(huán)的蒸發(fā)冷凍制取流態(tài)冰的方法，包括溶液循環(huán)和 蒸發(fā)冷凍取流態(tài)冰兩個過程。其具體方案如下
溴化鋰溶液循環(huán)過程與傳統(tǒng)的溴化鋰吸收式制冷循環(huán)中的溶液循環(huán)類似，采用溶液在 吸收器中吸收蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣，以維持蒸發(fā)冷凍室中低水蒸汽壓的狀態(tài)，低于 622. 8Pa (0°C的水對應(yīng)的飽和相變壓力)，溶液吸收水分后被稀釋濃度降低，溴化鋰稀溶液 通過溶液泵，到發(fā)生器中被加熱再生，濃度得到提高，重新恢復吸收水蒸氣的能力。蒸發(fā)冷 凍制取流態(tài)冰過程是吸收器中濃溶液不斷吸收蒸發(fā)器出來的水蒸氣造成蒸發(fā)冷凍室的低 壓環(huán)境(低于622. 8Pa)，冷凝器中的過冷水經(jīng)過節(jié)流后進入蒸發(fā)冷凍室，由于蒸發(fā)冷凍室內(nèi)壓力低于0°C水對應(yīng)的相變壓力622. 8Pa，蒸發(fā)冷凍室內(nèi)的水就會不斷地蒸發(fā)吸收自身的 熱量，溫度逐漸降低至0°C，甚至低于0°C，在成冰裝置上經(jīng)過解冷而生成流態(tài)冰，并經(jīng)過一 定結(jié)構(gòu)的冰水分離裝置，分離出流態(tài)冰，蒸發(fā)冷凍室底部的冷凍水不斷地噴灑到成冰裝置 上，逐漸形成冰晶或者冰粒。隨著制冰循環(huán)中水分的不斷減少，通過在蒸發(fā)冷凍室側(cè)加設(shè)補 水裝置。蒸發(fā)制冰流程中，補水裝置3根據(jù)蒸發(fā)冷凍室5中的最低水位要求向蒸發(fā)冷凍室 5中自動補水，補水過程中補水裝置3中的常溫水經(jīng)過補水節(jié)流閥22節(jié)流降壓后進入蒸發(fā) 冷凍室5中，冷凝器的水經(jīng)節(jié)流閥4進入蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室5，蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室5中成冰裝置 6上形成的冰水混合物經(jīng)冰水分離裝置7、單向閥門12、中間儲冰室8、單向閥門13進入儲 冰槽9完成制冰流程。本發(fā)明將通過100°C以上熱源驅(qū)動的發(fā)生器發(fā)生出的水蒸氣進入冷凝器，發(fā)生后 的溴化鋰溶液濃度得到提升，經(jīng)過換熱器、冷卻水冷卻之后噴灑到吸收器中，吸收來自蒸發(fā) 冷凍室中的水蒸氣，吸收過程水蒸氣變成液體釋放的熱量由來自冷卻塔中的冷卻水帶走， 吸收終了的溴化鋰溶液濃度降低，然后通過溶液泵經(jīng)過熱交換器送至發(fā)生器中完成溶液發(fā) 生過程。來自發(fā)生器中的水蒸氣在冷凝器中經(jīng)過來自冷卻塔的冷卻水冷卻，冷凝成過冷水， 然后經(jīng)過節(jié)流裝置節(jié)流后噴灑至蒸發(fā)冷凍室，在蒸發(fā)冷凍室中的成冰裝置上蒸發(fā)并冷凍成 冰晶，蒸發(fā)出的水蒸氣被吸收器中濃溶液吸收，維持蒸發(fā)冷凍室內(nèi)低壓環(huán)境。為了防止該系 統(tǒng)中水分不斷地變成冰粒之后，循環(huán)中的水分減少，在適當?shù)臅r候通過補水裝置向冷凝器 中補充水以保持系統(tǒng)循環(huán)中的水量。當蒸發(fā)冷凍室中冰水分離器中的冰晶聚集到一定量之 后，打開蒸發(fā)冷凍室與中間儲冰器間的單向閥門，冰晶在重力作用下進入中間儲冰器，然后 關(guān)閉該單向閥門。當中間儲冰器中的冰晶達到一定量之后，打開中間儲冰器與儲冰槽之間 的單向閥門，取走生成的冰晶或者冰粒，然后關(guān)閉單向閥門，開啟真空泵保證中間儲冰器一 定的真空度。
權(quán)利要求
1.一種基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置，其特征在于該裝置由溶液循環(huán) 回路和蒸發(fā)冷凍制冰模塊組成；溶液循環(huán)回路包括發(fā)生器(1)、吸收器(10)、溶液熱交換器(11)、冷卻器(15)、第一溶液泵(16)、第二溶液泵(17)、冷劑水泵(18);蒸發(fā)冷凍制冰模塊 由冷凝器(2)、補水裝置(3)、節(jié)流閥(4)、蒸發(fā)冷凍室(5)、連接補水裝置(3)與蒸發(fā)冷凍室 (5)的補水節(jié)流閥(22)、成冰裝置(6)、冰水分離裝置(7)、單向閥門(12)、中間儲冰器(8)、 單向閥門(13 )、儲冰槽(9 )構(gòu)成；冷凝器(2 )中的冷凝水通過節(jié)流閥(4 )接蒸發(fā)冷凍室(5 )， 蒸發(fā)冷凍室(5)的輸出端順序通過單向閥門(12)、中間儲冰器(8)、單向閥門(13)接儲冰槽 (9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置，其特征是， 在蒸發(fā)冷凍室(5)中，蒸發(fā)冷凍室(5)下部的冷劑水區(qū)通過冷劑水泵(18)連接位于蒸發(fā)冷 凍室(5)上部的噴淋器，在噴淋器下部設(shè)有成冰裝置(6)，在成冰裝置(6)的下部設(shè)有冰水 分離裝置(7)。
3.—種如權(quán)利要求1所述的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置的制取流 態(tài)冰的方法，其特征在于，蒸發(fā)制冰流程中，補水裝置(3)根據(jù)蒸發(fā)冷凍室(5)中的最低水 位要求向蒸發(fā)冷凍室(5)中自動補水，補水過程中補水裝置(3)中的常溫水經(jīng)過補水節(jié)流 閥(22)節(jié)流降壓后進入蒸發(fā)冷凍室(5)中，冷凝器的水經(jīng)節(jié)流閥(4)進入蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室 (5)，蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室(5)中成冰裝置(6)上形成的冰水混合物經(jīng)冰水分離裝置(7)、單向閥 門(12 )、中間儲冰室(8 )、單向閥門(13 )進入儲冰槽(9 )完成制冰流程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置的制取流態(tài) 冰的方法，其特征在于該方法利用吸收器(10)中的濃溶液吸收蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室(5)中的蒸 汽，為蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室(5)制造低壓環(huán)境，水在其中蒸發(fā)吸收自身熱量，在成冰裝置(6)上 生長成流態(tài)冰。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的流態(tài)冰制取裝置的制取流態(tài) 冰的方法，其特征在于該方法的冰水分離過程是在成冰裝置(6)上形成的冰晶經(jīng)冰水分離 裝置(7)分離出來，中間儲冰器(8)中保持與蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中相同壓力，打開單向閥門(12)，在重力作用下進入中間儲冰室(8)，然后關(guān)閉單向閥門(12)，打開單向閥門(13)冰 晶進入儲冰槽，完成冰水分離過程；完成冰水分離之后，通過真空泵將中間儲冰室(8)抽真 空。
全文摘要
本發(fā)明是利用溴化鋰濃溶液在吸收器中不斷吸收水蒸氣，造成蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室的低壓環(huán)境，使水在蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室的低壓環(huán)境下不斷蒸發(fā)吸收自身熱量而部分冷凍結(jié)成流態(tài)冰。溴化鋰溶液在吸收器中吸收來自蒸發(fā)蒸發(fā)冷凍室中的水蒸氣被稀釋后，通過溶液泵送到發(fā)生器中被加熱再生，溶液濃度得到提升，重新具有吸濕能力，然后經(jīng)過冷卻送至吸收器，構(gòu)成溶液吸收—再生往復循環(huán)。來自發(fā)生器的水蒸氣在冷凝器中冷凝成過冷水，經(jīng)過節(jié)流后送至蒸發(fā)冷凍室制冰。制冰系統(tǒng)由水箱根據(jù)蒸發(fā)冷凍室水位的高低自動補充。
文檔編號F25B15/06GK102062507SQ20111002373
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者張小松, 張朋磊, 杜塏, 査翔, 殷勇高 申請人:東南大學