[實用新型]一種循環式二氧化碳噴淋速凍系統

有效

• 申請號: 201921819596.2
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN211451522U
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 張信榮;朱昱東;鄭秋云
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: F25D13/06
• 分類號: F25D13/06;F25D19/00;F25D17/02;F25D17/06;F25D25/04;F25D23/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本實用新型公開了一種循環式二氧化碳噴淋速凍系統。本實用新型采用二氧化碳補氣罐、二氧化碳冷卻循環系統、輸液泵、單流體組合式噴嘴、冷凍腔室、傳送帶、調壓閥、乏氣回收裝置和壓縮機；實現了對噴淋速凍過程中制冷劑的回收再利用，大大降低了制冷劑的損耗，節約了噴淋速凍的成本；冷凍過程在低氧環境下進行，防止食品被氧化，提高了速凍過程的保鮮品質；單流體組合式噴嘴強化了噴淋速凍的效果；噴淋液組成主要為低壓冷凝液，高壓冷凝液主要起到預冷、增壓、混流等輔助作用，增強了系統的安全性；根據不同用途對循環中不同狀態制冷劑進行合理選用，實現了能量的梯級利用，充分發揮了循環中二氧化碳的制冷能力，節約了循環所需的運行能耗。

技術領域

本實用新型涉及冷凍對象冷鏈保鮮技術，具體涉及一種循環式二氧化碳噴淋速凍系統。

背景技術

液態二氧化碳噴淋速凍技術作為一種直接接觸式冷凍技術，由于充分利用了液態二氧化碳汽化潛熱高、化學性質穩定、凍結干耗小的特點，同時通過流態化噴淋避免了過度接觸引發的凍害，可使冷凍對象短時間內迅速降溫、凍結，是一項高品質冷凍技術，廣泛應用于生鮮易腐冷凍對象貯存保鮮中。然而，目前所使用的噴淋速凍裝置均為開放式體系，制冷劑經相變后由抽風機抽出并直接排入環境，造成了極大的資源浪費，同時大大增加了噴淋速凍系統的運行成本；此外，目前常用的多流體噴嘴在噴淋過程中會引入熱氣流，影響噴淋液實際換熱效率，而在常用的單流體噴嘴中，空心錐式噴嘴可得到小尺寸的液滴，但由于噴淋液集中在錐面上，覆蓋范圍及均勻性有所欠缺，實心錐式噴嘴可實現均勻覆蓋，但所得液滴尺寸較大，影響液滴汽化換熱效果，正是由于噴嘴形式上的制約，使得目前噴淋速凍技術的實際冷凍能力受到限制。

發明內容

為實現噴淋系統制冷劑的回收與再利用，同時改善噴嘴構型以增強噴淋換熱效果，本實用新型提出了一種循環式二氧化碳噴淋速凍系統。

本實用新型的循環式二氧化碳噴淋速凍系統包括：二氧化碳補氣罐、二氧化碳冷卻循環系統、輸液泵、單流體組合式噴嘴、冷凍腔室、傳送帶、調壓閥、乏氣回收裝置和第一壓縮機；其中，二氧化碳補氣罐通過管道連接至二氧化碳冷卻循環系統，在連接二氧化碳補氣罐至二氧化碳冷卻循環系統的管道上設置電子膨脹閥和壓力傳感器；二氧化碳冷卻循環系統通過管道連接至輸液泵；輸液泵通過管道連接至多個均勻分布的單流體組合式噴嘴；在冷凍腔室的側壁上設置調壓閥；在冷凍腔室內設置傳送帶，冷凍對象均勻放置在傳送帶上；多個均勻分布的單流體組合式噴嘴位于冷凍腔室內對著傳送帶；乏氣回收裝置位于冷凍腔室內與單流體組合式噴嘴相對的另一側，通過管道連接至冷凍腔室外的第一壓縮機；第一壓縮機通過管道連接至二氧化碳冷卻循環系統。

在冷凍對象制冷前，打開調壓閥，同時二氧化碳補氣罐向二氧化碳冷卻循環系統輸送二氧化碳，通過輸液泵將二氧化碳液體輸送至單流體組合式噴嘴的副噴嘴，副噴嘴噴出二氧化碳液滴，排出冷凍腔室內的空氣，并使冷凍腔室內達到冷凍時所需要的壓力；冷凍時，電子膨脹閥通過壓力傳感器的反饋信號控制補氣量，二氧化碳補氣罐向二氧化碳冷卻循環系統輸送二氧化碳；二氧化碳冷卻循環系統形成二氧化碳工質的閉合制冷回路；二氧化碳冷卻循環系統中的二氧化碳液體通過輸液泵傳輸至單流體組合式噴嘴；冷凍腔室內的冷凍對象，通過傳送帶依次經過單流體組合式噴嘴；單流體組合式噴嘴向冷凍對象噴淋二氧化碳液體，對冷凍對象進行制冷；乏氣回收裝置抽吸制冷后膨脹汽化的二氧化碳氣體，通過第一壓縮機重新壓縮冷卻，輸送回二氧化碳冷卻循環系統，從而實現循環噴淋。

單流體組合式噴嘴包括：主噴嘴和副噴嘴；其中，主噴嘴采用空心錐式噴嘴；副噴嘴采用實心錐式噴嘴；主噴嘴的噴射方向正對冷凍對象傳送帶；副噴嘴的噴射方向與主噴嘴具有夾角；夾角范圍為30°～45°；主噴嘴噴淋通過噴淋產生大量含有小尺寸液滴的射流來實現冷凍效果，副噴嘴通過噴淋產生少量含有中等尺寸液滴的射流。并且，在主噴嘴和副噴嘴上分別設置主噴嘴調節閥和副噴嘴調節閥。