[發明專利]氣-液直接接觸式流態冰制備系統

有效

• 申請號: 201910244067.2
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109945565B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 劉玉東;劉佑騏;譚畯坤;陳兵;胡圓昊;吳寶輝;郭智宏;吳松
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F25C1/00
• 分類號: F25C1/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 郭云

本發明提供了一種氣?液直接接觸式流態冰制備系統，包括循環制冷系統和流態冰制備系統，循環制冷系統包括制冷壓縮機、冷凝器和蒸發器，制冷壓縮機與冷凝器相連，冷凝器的出口管道分為兩路，一路與高溫蒸發器相連，另一路與低溫蒸發器相連，高溫蒸發器與低溫蒸發器的出口通過匯合管線與制冷壓縮機相連；流態冰制備系統包括風管、風機、噴嘴和蓄冰桶，風管的一端與蓄冰桶的頂部相連，另一端與蓄冰桶上部高于液面的內部空間連通；蓄冰桶的底部設有冰水過濾器，冰水過濾器與循環泵相連，循環泵與噴嘴相連。該系統通過循環制冷系統獲得低溫制冰冷卻氣體，低溫制冰冷卻氣體將液滴或水霧包圍，且迅速冷卻到冰點，生成細小的冰晶，即完成了流態冰的制備。

技術領域

本發明屬于流態冰制取領域，具體涉及一種氣-液直接接觸式流態冰制備系統。

背景技術

直接接觸法流態冰制備技術是應用直接接觸式換熱使制冷劑/載冷劑與水直接接觸換熱，使水降溫結晶形成冰晶顆粒，直接接觸式有液-液直接接觸式和氣-液直接接觸式兩種。液-液直接接觸式采用與水互不相容且比重大于水的制冷劑/載冷劑作為低溫冷煤，低溫冷煤與水直接接觸換熱后在重力作用下掉落于流態冰發生器底部，與流態冰分離。目前，對于液-液直接接觸式流態冰制備技術的研究已較為成熟，然而，以液體作為載冷劑不僅存在載冷劑與制冰溶液之間的分離問題，設置相應的分離裝置還會增加系統初投與復雜度，而以氣體代替液體作為載冷劑，可以避免液體載冷劑所帶來的分離問題。以氣體作為載冷劑的氣-液直接接觸式動態制冰技術尚處于起步階段，目前氣體載冷劑大多采用空氣、氮氣、二氧化碳等環保型氣體，具有一定的環保意義和經濟性。氣體載冷劑通過噴嘴以氣泡形式與制冰溶液之間進行直接接觸換熱，不僅可增大換熱面積，由于氣體擴散迅速，也可避免局部過冷，使制冰溶液溫度均勻，從而有效防止冰堵。

但是，現有的氣-液直接接觸式流態冰制備技術存在兩個主要問題：一是將氣體直接通入到液體中，氣體在液體中以氣泡的形式與液體直接接觸換熱，然后從液體中克服液柱的靜壓掙脫出來，這將導致空氣阻力大、風機功率高、風壓大等問題，然而阻力大就導致風量小，使制冰效率低；風機功率高導致能耗高，而且風機的發熱量非常大，空氣經過風機后溫度升高很快，增加了制冷系統的能耗。二是從液體中掙脫出來的空氣含濕量高，一般需要采用干燥器來干燥空氣，干燥器增加了空氣阻力，使風量降低，干燥器的利用還存在干燥器的再生問題，增加了系統復雜性和成本。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種氣-液直接接觸式流態冰制備系統，以解決現有的流態冰制備系統因氣體在液體中以氣泡的形式與液體直接接觸換熱而從液體中掙脫出來需克服液柱的靜壓，同時掙脫出來的氣體含濕量高的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種氣-液直接接觸式流態冰制備系統，包括制冷系統和流態冰制備系統；所述制冷系統包括制冷壓縮機、冷凝器和蒸發器，所述制冷壓縮機的出口通過管道與冷凝器的進口相連，所述冷凝器的出口管道分為兩路，一路通過高溫節流閥與高溫蒸發器的進口相連，另一路通過低溫節流閥與低溫蒸發器的進口相連，所述高溫蒸發器的出口與所述低溫蒸發器出口通過匯合管線與所述制冷壓縮機的進口相連；

所述流態冰制備系統包括風管、風機、噴嘴和蓄冰桶，所述風管的一端與蓄冰桶的頂部相連，所述風管上依次連接所述風機、高溫蒸發器和低溫蒸發器，所述風管的另一端通過蓄冰桶側壁與蓄冰桶上部高于液面的內部空間連通；所述蓄冰桶的底部設置有冰水過濾器，所述冰水過濾器的出口設有一循環泵，該循環泵通過管道由蓄冰桶的頂部接入蓄冰桶內，且該管道出口端設有所述噴嘴。