[發明專利]基于防止噴嘴結霜的液態CO2

有效

• 申請號: 201810346061.1
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108836470B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 周致富;姜雨瀅;楊笑宇;陳斌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61B18/00
• 分類號: A61B18/00;A61F7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

1.一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：包括高壓氮氣瓶（1）、高壓二氧化碳儲罐（5）、冷卻循環系統（17）、第一電磁閥（13）和不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）；

高壓氮氣瓶（1）的出口與高壓二氧化碳儲罐（5）的入口相連接；高壓二氧化碳儲罐（5）出口與高壓軟管（6）的一端相連；高壓軟管（6）管程中段換接套管式換熱器（7）的管側入口，套管式換熱器（7）的管側出口接回高壓軟管（6）；

高壓軟管（6）的另一端與第一電磁閥（13）相連接，第一電磁閥（13）的輸出端裝有帶有絕熱真空層的不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）；

帶有絕熱真空層的不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）設有兩路噴嘴：第一噴嘴和第二噴嘴；帶有絕熱真空層的不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）與第一電磁閥（13）緊密相連的第一噴嘴通入二氧化碳，第二噴嘴通入氮氣，氮氣壓力為0.4MPa~0.6MPa，用于防止帶有絕熱真空層的不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）出口處結霜，且氮氣作為保護氣防止二氧化碳在待冷卻表面形成液膜；

高壓軟管（6）管程接入溫度檢測裝置（20）并作為單片機控制器（21）的反饋信號控制變頻壓縮機（10）；第一電磁閥（13）上部裝有二氧化碳氣泡檢測裝置（12），第一電磁閥（13）的輸入端裝有用于控制第一電磁閥（13）開關的數字控制裝置（15）；高壓氮氣瓶（1）的出口與高壓二氧化碳儲罐（5）的入口之間的連接管道中安裝有減壓閥（2），減壓閥（2）的出口管路中設置壓力表（4）；通入氮氣的入口設有第二電磁閥（22）；第二電磁閥（22）連接用于控制第二電磁閥（22）開關的數字控制裝置（15）；

第一噴嘴的管道為直管，內孔徑為1~2mm，長度為10~40mm，內孔外側真空層厚度為1mm，真空層外側氮氣環路厚度為0.2-0.5mm；第一電磁閥（13）與第二電磁閥（22）響應時間均小于1ms；

不銹鋼直管型雙流體噴嘴（14）的第一噴嘴噴出的液態二氧化碳進入低壓環境形成閃蒸噴霧，并由數字控制裝置（15）控制第一電磁閥（13）與第二電磁閥（22）同步開閉形成間歇性噴霧，單次噴霧時間長度為20-100ms。

2.根據權利要求1所述的一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：高壓二氧化碳儲罐（5）內壓力為6.3MPa~6.7MPa；套管式換熱器（7）的管側出口的CO₂溫度為15℃-20℃。

3.根據權利要求1所述的一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：套管式換熱器（7）的殼側出口經由氣液分離器（11）連接變頻壓縮機（10）的入口，溫度檢測裝置（20）點的溫度作為溫度反饋經由單片機控制器（21）控制變頻壓縮機（10）的工作狀態使得套管式換熱器（7）的管側出口的CO₂溫度為15℃-20℃，變頻壓縮機（10）的出口依次通過冷凝器（9）、節流閥（8）連接套管式換熱器（7）的殼側入口，形成冷卻循環系統（17）。

4.根據權利要求1所述的一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：套管式換熱器（7）殼程內冷流體為制冷劑濕蒸汽，保證套管式換熱器（7）管側出口處為液態二氧化碳。

5.根據權利要求1所述的一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：套管式換熱器（7）與第一電磁閥（13）之間的高壓軟管（6）為雙層絕熱真空軟管。

6.根據權利要求1所述的一種基于防止噴嘴結霜的液態CO₂閃蒸噴霧的快速冷卻裝置，其特征在于：第二噴嘴的管道為螺旋管，盤繞在第一噴嘴的直管外側，第二噴嘴上端密封，通入的氮氣盤旋向下流出，通入氮氣的壓力為：0.4MPa~0.6MPa的氮氣。