[发明专利]双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用过冷水制取流态冰的方法及其装置。

背景技术

随着能源紧张局面的凸现，制冷空调设备的广泛应用导致的空调系统能耗问题引起了当前社会界的普遍关注，节能成为制冷领域内在新形势下的迫切需求，我国也提出可持续性发展的建国战略。冰蓄冷作为一种节能设计的思路有着重要的意义，而流态冰以其良好的热力特性成为冰蓄冷的首选。

现有冰蓄冷空调中采用过冷水动态制取流态冰方式与传统的静态制冰方式相比，由于冷媒与水之间的传热热阻较小，而且不会随着制出冰量的增加而增加，所以减少了一定的能量损失，提高了制冰的效率。过冷水动态制冰流程为：水在过冷却器中冷却至过冷状态，水温低于0℃。然后经过过冷水解除装置消除其过冷状态，成为冰水混合物，经过冰水分离后，将冰储存起来，水循环利用。此种过冷水动态制取流态冰方法的重要缺陷在于过冷水易于在管内冻结并产生冰堵，导致系统稳定性大大降低，甚至无法运行。空气与水滴直接接触时，在水滴的周围会形成一个温度等于水滴表面温度的饱和空气边界层，此时边界层内水蒸汽分子的浓度或水蒸汽分压力只取决于水滴表面的温度，当这个饱和水蒸汽分子的浓度或饱和水蒸汽分压力大于外界空气的水蒸气分子浓度或水蒸气分压力时，水滴会在这个压力差的作用下持续的蒸发直到达到二者的平衡，而在蒸发的过程中，水滴的水蒸汽饱和压力会不断下降，而与之对应的水滴温度也会不断的下降，也就是通常蒸发会导致降温的原因；所以，如果外界空气的水蒸汽分压力低于水的三相点(0℃)对应的饱和水蒸汽压611.7Pa，当蒸发达到压力平衡时，水滴的水蒸汽压也会降到611.7Pa以下，而相应的水滴的温度也会降到0℃以下，在水滴未结冰的情况下达到了使水滴被过冷的效果。

发明内容

本发明目的是提供一种能量损失少、制冰效率高、不会产生冰堵的双层蒸发式过冷水制取流态冰的方法及制取装置。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明包括以下步骤：

第一步：用于制冷的水经过制冷循环单元被初步冷却，冷却后水的温度在0℃以上；

第二步：上述冷却后的水喷淋在蒸发过冷层内，同时经过空气处理单元处理后的制冰空气被通入蒸发过冷层内，上述经过处理后空气的水蒸汽分压力低于水的三相点饱和蒸气压611.7Pa；

第三步：上述经过蒸发制冰层后的水通入过冷解除制冰层，并被喷淋在过冷解除制冰层内的过冷解除装置上，产生冰晶和水的混合物；

第四步：完成上述第三步的同时，从蒸发过冷层出来的制冰空气通入过冷解除制冰层内，以维持第二层较低的环境温度，然后被送回到空气处理单元中；

第五步：上述第三步的冰晶和水的混合物经过冰水分离器后分离，得到所需的流态冰；分离后的水回到水箱单元，水箱单元提供了用于制冰的水；

第六步：重复上述步骤。

本发明包括水箱单元、制冷循环单元、空气处理单元、过冷水制冰单元、冰水分离器，水箱单元的水输出口与制冷循环单元连接，制冷循环单元的制冷水输出口与过冷水制冰单元连接，过冷水制冰单元的冰水混合物输出口与冰水分离器连接，冰水分离器上分别设有水输出口、冰输出口，水输出口与水箱单元连接；上述过冷水制冰单元包括蒸发过冷层、过冷解除制冰层，蒸发过冷层设置在过冷解除制冰层的上端，蒸发过冷层的水输入口与制冷循环单元连接，蒸发过冷层的过冷水出口和过冷解除制冷层的过冷水入口连通；过冷解除制冰层内设置过冷解除装置，过冷解除制冷层的冰水混合物输出口与冰水分离器(5)连接；空气处理单元的空气输出口与蒸发过冷层的空气输入口连接，过冷解除制冰层的空气输出口与空气处理单元的空气输入口连接。

上述蒸发过冷层上设置空气输出口，上述过冷解除制冰层上设置空气输入口，所述蒸发过冷层的空气输出口与过冷解除制冰层的空气输入口连接。