[发明专利]动态制冰方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进了的动态制冰方法及系统。

背景技术

利用过冷水进行连续动态制冰是近年来发展起来的一种新的制冰方式，其原理是：水在过冷却器(制冰器)中被冷却达到过冷状态(即低于冰点温度但仍然不结冰的特殊状态)，流经过冷解除器后，其过冷状态消除并在冰浆生成器中成为冰水混合物，然后通过过滤装置分离出水和较高浓度的冰浆，其中被分离出的水继续在系统中循环，冰浆则被保存在蓄冰槽内。水经由过冷状态到结冰状态必须经过严格的控制，以避免在冰浆生成器中发生结冰，从而引起冰堵。

然而，由于动态制冰过程中的过冷状态是一种亚稳定状态，现有的动态制冰技术的稳定性较差，经常出现冰堵现象，影响了制冰效率；而且，现有的动态制冰系统为了保证进入制冰器内的流体能顺利冷却成过冷状态，流体在进入系统之前需要进行加热(通常加热到10摄氏度)，然后再进入过冷却器，这样造成了大量的能源浪费。

因此，提供一种高效节能的动态制冰系统和方法实属必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种动态制冰方法及系统，旨在解决现有动态制冰技术中存在的效率低、高能耗等缺陷。

本发明提供的动态制冰方法是在蓄冰溶液中添加碳纳米添加剂，混合后制成纳米制冰溶液。

进一步的，所述碳纳米添加剂为碳纳米管材料。

本发明提供的动态制冰系统包括制冷系统和注有碳纳米制冰溶液的蓄冰系统，所述制冷系统中包括制冷剂以及依次连接的压缩机、冷凝器、贮液器、电子膨胀阀、汽液分离器。

进一步的，所述蓄冰系统包括依次连接的制冰器、蓄冰槽、用户循环水泵以及增压泵，所述碳纳米制冰溶液容置在制冰器和蓄冰槽中。

进一步的，所述制冰器采用壳管立式制冰器，冰浆出口设置在制冰器的上部，用户回水循环进口设置在制冰器的下部。

进一步的，所述制冷系统中包括循环流动并在制冰器中蒸发气化的制冷剂。

本发明提供的动态制冰方法及系统在制冰溶液中加入同时具有超亲水性和超亲油性的碳纳米添加剂，其有益效果如下：

1、将碳纳米添加剂与水均匀混合制成纳米制冰流体，对冰晶聚结的抑制能力将大大增加；

2、纳米添加剂不但可以使冰浆生成过程中的对流换热得到强化，而且还可大幅度降低甚至消除其结冰过冷度；

3、碳纳米颗粒可以做润滑作用，能增强换热表面的不粘性，临界热流密度可以大大提高。

4、采用碳纳米添加剂生成冰浆，不需要在流体在进入系统之前额外加热，节约了能源。

附图说明

图1是本发明所涉及的动态制冰系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1中所示，本发明提供的动态制冰系统包括制冷系统和蓄冰系统两部分。制冷系统包括依次连接的压缩机1、冷凝器2(风冷冷凝器)、贮液器3、电子膨胀阀4以及汽液分离器9；蓄冰系统包括依次连接的制冰器5、蓄冰槽7、用户循环水泵6以及增压泵8，在所述的制冰器5和蓄冰槽7中注有蓄冰溶液，本实施例中，所述制冰器5采用壳管立式制冰器，冰浆出口设置在制冰器5的上部，而用户回水循环进口则设置在制冰器的下部，通过用户循环水泵6可以将水循环使用。

所述制冷系统中循环的是R22型制冷剂。制冷剂气体在压缩机1里被压缩后进入冷凝器2，在冷凝器2中冷凝成液体，高压液体经过贮液器3进入电子膨胀阀4，减压后进入制冰器5，制冷剂在制冰器5中蒸发汽化，最后低压气体经汽液分离器9分离未蒸发液体后进入压缩机，完成制冷循环，此制冷循环与空调器的制冷循环类似，在此不作赘述。

蓄冰系统中的制冰器5产生并分离出的冰浆进入蓄冰槽7，本发明所述的动态制冰是在制冰溶液中添加碳纳米添加剂，使得制冰溶液可以在不降低冰点温度的情况下，有效抑制溶液中冰晶在换热表面上的生长和凝聚。同时，碳纳米添加剂在低浓度情况下可以分散溶液中生成的冰晶，防止冰堵并降低冰浆在输运管道中的沿程阻力，提高了连续制取冰桨的效率。同时，碳纳米颗粒能降低在换热面上的粘附力，延长连续制取冰浆的时间，大幅度提高临界热流密度。上述优点使制冰器5里生成的冰浆很容易输送到蓄冰槽7中，冰浆经过重力分离后浮在液面上，剩余的制冰溶液经过增压泵8进入制冰器5连续制冰。