[发明专利]一种雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取颗粒冰的方法及装置，具体来说，涉及一种雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的方法及装置。

背景技术

制冰在食品保鲜、工业冷却、空调和冰蓄冷等领域得到广泛应用。由于冰的导热系数比金属的导热系数小两个数量级，如：0℃时铜和铝的导热系数分别为401W/ (m·K)和236 W/ (m·K)，而冰的导热系数仅为2 W/ (m·K)，因此当冰层在固体传热面上形成后将产生很大的传热热阻，传热温差增大，制冰能耗升高，制冰速度也随冰层厚度的增加而变慢，这将显著地降低制冰系统的制冰效率。近些年来，为减小或克服冰层热阻问题，产生了一些新的制冰方法，如制取片冰：当冰层在制冷面上形成后，及时通过刮冰装置将冰从换热面上去除，获取片冰；又如制取流体冰：让水在低温液体中冻结成冰，形成冰水混合物，从而避免冰在固体传热面上生成。这些方法都可以显著降低制冰过程的能耗，得到了快速发展和应用。但是，现有的上述制冰方法使用的制冰设备复杂，投资较高，不适合大规模制冰，并且在制冰热效率上也有待进一步提高。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的方法，可以避免在固体传热面上产生冰层的热阻问题，提高制冰过程热效率。同时，本发明还提供了一种制取颗粒冰的装置，该装置结构简单，成本低廉，适合于大规模工业制冰。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的雾化水滴在载冷气流中冻结制取颗粒冰的方法包括：首先，通过循环增压风机，将载冷气流输送到制冷装置中冷却，形成低温气流，然后，将低温气流送入颗粒冰冻结通道中，同时，雾化喷嘴向颗粒冰冻结通道中喷洒雾化水滴，雾化水滴和低温气流相遇，雾化水滴被低温气流冷却而冻结成颗粒冰，接着，将载冷气流和颗粒冰一起排入旋风分离器中，在旋风分离器中，颗粒冰与载冷气流分离，载冷气流从旋风分离器的上部通过管道进入循环增压风机，再次进入下一个循环；颗粒冰沿着旋风分离器的内壁下滑，从旋风分离器的下部排出并收集。

按照上述方法制取颗粒冰的装置，包括循环增压风机、制冷装置、给水箱、雾化喷头、颗粒冰冻结通道和旋风分离器；颗粒冰冻结通道是左右两端为开口且水平放置的空心管道，循环增压风机的输出端与制冷装置的输入端连接，制冷装置的输出端与颗粒冰冻结通道的入口连接，颗粒冰冻结通道的出口与旋风分离器的输入端连接，旋风分离器的上部输出端与循环增压风机的输入端连接，旋风分离器的下部输出端为开口，给水箱与雾化喷嘴连接，雾化喷嘴位于颗粒冰冻结通道内部。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：1. 具有制冰能耗低和制冰效率高的优点。采用本发明的方法制取颗粒冰，颗粒冰是雾化水滴在流动过程中在与低温气流换热，冻结而成。在传统制冰方式中，水在固体传热面上形成，由于冰的导热系数比金属的导热系数小得多，因此当冰在传热面上形成后，产生较大热阻，传热温差增大，制冰能耗升高。该制取方法通过雾化水滴在低温空气中迅速冻结的方法制得小尺寸的颗粒冰，极大地增加雾化水滴与载冷气流两相间的接触换热面积。该制取方法充分利用气固两相间传热强度大的特点进行流化制冰，具有制冰能耗低、制冰速度快和能够大规模制取颗粒冰的优点。

2. 整个装置结构简单，成本低廉，具有能够大规模制取颗粒冰的优点。本发明的制取颗粒冰的装置，包括循环增压风机、制冷机蒸发器、给水箱、雾化喷头、颗粒冰冻结通道、旋风分离器和颗粒冰收集器。整个装置结构简单，成本低廉。另外，根据需要，合理选择各部件的型号，可以实现大规模工业制冰的目的。

附图说明

图1是本发明的部件连接示意图。

图中有：循环增压风机1、制冷装置2、给水箱3、雾化喷嘴4、颗粒冰冻结通道5、旋风分离器6、颗粒冰收集器7，图中箭头表示载冷气流流动方向。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。