[发明专利]无杂质型二元冰系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环式制冷装置，尤其涉及无杂质型二元冰系统。

背景技术

二元冰是指某类水溶液和冰晶粒子的混合物，是呈泥浆状的悬浮液，其流动性很好，能够被泵输送，通常也称为“冰浆”。由于二元冰内含有冰晶颗粒，所以在冰晶融解时将吸收大量的融解热（冰的融解热约为335kJ/kg)，提高了流体的单位体积热容量。同时，有研究表明，在一定的含冰率下，二元冰能在某种程度上起到减阻剂的效果，其在单位长度管路中的阻力损失比水更小，从而减少水泵的电耗。因而二元冰是一种具有相当前途的供冷介质。近些年来，二元冰（或称为冰浆，Ice Slurry）的制作研究与应用越来越引起制冰界的注重。由于在二元冰制备过程中固体传热面上无冰层产生或冰层厚度很小，因此制冰过程传热系数大，传热温差小，系统的COP提高较明显。由于二元冰冰晶颗粒很小，因此可以达到很高的冰表面积，若用二元冰进行冰蓄冷，无疑可使冰蓄冷技术更为经济有效，不但能够实现较高的制冰热力效率，而且还可以实现较小的融冰温差和很高的融冰速率。二元冰除适合于冰蓄冷空调外，还可以使许多化工或其它行业里略高于0℃的用冷场合也能够实现大规模冰蓄冷。现有二元冰制备方式主要有过冷水制冰法、直接接触式制冰法、刮削式制冰法、流化床制冰法，但上述凡种制备方式都存在不少缺点，体现在上述方式由于其制冰过程的特殊性，需要设计特殊的蒸发器。例如，过冷水制冰法对蒸发温度的控制要求非常精确，技术难度甚高，而且经过过冷器一次冷却后的IPF为2%，故达到一定的IPF，水泵的能耗较高，而且过冷器内结冰发生过于频繁，必要的融冰措施降低了系统的可靠性和能效。直接接触式制冰法要求相接触的两种介质不互相溶解，因此制冷剂的选择范围较窄，且运行一段时间后存在性能衰减问题。刮削式制冰法必须配置有外部电机驱动的旋转叶片，其结构及制造工艺复杂，能耗大，故障率高。流化床制冰法系统运行时必须控制水在壁面的温度和流速，以及冰晶的尺寸，同时需要防止换热管发生冰堵，要同时达到这些控制要求，实现起来较为困难。现有二元冰制备装置层出不穷，如中国实用新型专利《一种二元冰的制备装置》，专利号ZL200720073247.1，公开了一种二元冰的制备装置，包括：真空室，所述真空室顶部设置有捕水冷盘管、喷嘴、不凝气体排出口；所述真空室底部设置有二元冰排出口；冷凝机组，所述冷凝机组与所述捕水冷盘管连接；将所述真空室抽真空的真空泵，所述真空泵的进口与所述真空室的不凝气体排出口之间通过连接管道连接；将二元冰泵出真空室的冰浆泵，所述冰浆泵的进口与所述真空泵的排出口连接；将用于制备二元冰的水泵送到所述喷嘴进行喷射的水泵。本实用新型结构简单，操作方便，能耗低，不易发生冰堵；使用本实用新型制备二元冰，解决了传统制冰方式存在冰层热阻问题。然而，二元冰系统的配套装置，尚待进一步开发，以适应现实需求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术提供一种结构新颖、净化效率高、维持成本低廉、适于规模化使用、结构紧凑、节约水源的无杂质型二元冰系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：无杂质型二元冰系统，其包括经管道依次相连冰浆净化器、泵、储液箱、连接有制冷机的制冷管和储冰箱，并且管道的管路内部具有冰浆液；泵为增压泵；位于储液箱和制冷管内的冰浆液压力为0.15MPa至3MPa，冰浆液位于制冷管射流出口附近的温度为-5℃至4℃；制冷管射流出口上安装有能限制储液箱和制冷管内的冰浆液压力的节流阀；储液箱上制有能单向通入气体或液体的单向输入装置。冰浆液经增压泵增压后进入储液箱和制冷管内，由于压力较高，因此，冰浆液为液态。并且，储液箱通入的二氧化碳溶入冰浆液形成低温高压的饱和二氧化碳溶液。当溶有大量二氧化碳的冰浆液从节流阀中喷出时，压力骤降，在二氧化碳析出、冰浆液结冰的共同作用下，冰浆液中形成冰晶，产生二元冰，储存在储冰箱内按需取用。使用后的冰浆液经冰浆净化器处理净化后，由增压泵增压后进入储液箱有重复利用。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

冰浆净化器具有桶体；桶体上沿口配合设有功能片；功能片套设有上壳体，并且功能片与上壳体间夹合形成螺旋进水道，并且螺旋进水道的末端制有能将流体螺旋喷出的喷射口；桶体内的中轴上共轴设有圆筒形的次级沉淀桶；次级沉淀桶侧周的上部套设有均布有过水孔的整流罩。螺旋进水道对初始流入的二元冰浆混合物进行预压缩并形成环流经喷射口流入整流罩与桶体内壁之间。经离心作用，二元冰浆混合物中较大颗粒的污物落入桶体底部。经过初次净化的二元冰浆混合物经过水孔进入次级沉淀桶再次沉淀后经功能片上的管道排出。