[发明专利]接触式载冷剂相变动态制冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冰装置，尤其是一种接触式载冷剂相变动态制冰装置。

背景技术

冰蓄冷技术有各种各样的制冰方式，这些制冰方式可以分为两类。第一类是水与冷媒直接热交换方式，它换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，但由于生成腐蚀性气体等，影响冷媒纯度，影响制冷机运行，已基本上被淘汰。第二类是水与冷媒间接热交换方式，水与冷源间接热交换方式又包括静态制冰和动态制冰两种：1. 静态制冰装置，即在冷却管外或盛冰容器内结冰，冰本身处于相对静止状态，在静态制冰过程中，随着制冰量的增加，水与冷源之间的热阻逐渐增大，制冰率因而减小，能量损失增加。尽管静态制冰系统简单，运行稳定，易于实现，目前已成为冰蓄冷系统应用中的主流，但是它存在冰的静态形成过程换热效率低，融冰过程负荷跟随性差，换热管道冻结在冰中可靠性要求高而且不便于检修，换热管道布置复杂，成本高投资大，尤其不能实现超大规模低成本蓄冰。2.动态制冰装置，该制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且冰晶、冰浆处于运动状态，动态制冰使用的载冷剂包括过冷水、导热液体和水溶液等，冰层不在换热表面生长，因而水与冷源之间热阻并不随制冰过程的进行而改变，制冰过程中一直保持较高的热交换效率，制冷机可以在较佳工况下运行；生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而系统复杂，稳定性差，载冷剂在换热过程中靠液体流动传热，换热效率依然不太高，传热能力依然相对较小。

发明内容

为了克服水与冷媒直接热交换方式生成腐蚀性气体等，影响冷媒纯度，影响制冷机运行的不足、也为了克服现有的静态制冰装置存在冰的静态形成过程换热效率低，融冰过程负荷跟随性差，换热管道冻结在冰中可靠性要求高而且不便于检修，换热管道布置复杂，成本高投资大，尤其不能实现超大规模低成本蓄冰的不足、以及为了克服现有的动态制冰装置系统复杂，稳定性差，制冰介质在换热过程中靠液体流动传热，换热效率依然不太高，传热能力依然相对较小的不足, 本发明提供一种接触式载冷剂相变动态制冰装置，该接触式载冷剂相变动态制冰装置采用载冷剂，热冷传递过程中载冷剂发生气液相变，液态载冷剂通过蒸发，与水直接热交换生成冰激凌式冰，气态载冷剂通过冷凝直接放热给冷源，这样达到使该接触式载冷剂相变动态制冰装置换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，不影响制冷机运行，结构简单，成本低投资小，稳定性好，运行可靠，尤其是能实现超大规模低成本蓄冰的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该接触式载冷剂相变动态制冰装置主要包括蒸发器、冷凝器、冷源换热元件、载冷剂泵；蒸发器有进水管和出冰管，进水管上还有水泵；冷源换热元件可以是制冷机的蒸发器，也可以是天然冷源的换热器；它还包括系统内相连接的管道、附件及检测控制和保压装置；蒸发器和冷凝器相连接；冷源换热元件置于冷凝器中；接触式载冷剂相变动态制冰装置有保压装置；蒸发器中的气态载冷剂通过管道进入冷凝器，气态载冷剂在冷凝器中通过冷凝为液态直接放热给冷源换热元件，液态载冷剂通过载冷剂泵压入蒸发器的水中蒸发为气态，液态载冷剂与水直接热交换，生成冰激凌式冰。蒸发器和冷凝器也可以合并为一体，冷源换热元件可以直接置入，下部为蒸发器，上部为冷凝器，不需要载冷剂泵，气态载冷剂通过冷凝直接放热给冷源换热元件，载冷剂冷凝液直接流入水体。载冷剂采用难溶于水的低沸点物质如丙烷等。

本发明的有益效果是，该接触式载冷剂相变动态制冰装置换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，不影响制冷机运行，结构简单，成本低投资小，稳定性好，运行可靠，尤其是能实现超大规模低成本蓄冰。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图1是本发明较佳实施例的示意图。

图中1.蒸发器、2.冷凝器、3.冷源换热元件、4.载冷剂泵。

具体实施方式

在附图1所示实施例中，该接触式载冷剂相变动态制冰装置主要包括蒸发器（1）、冷凝器（2）、冷源换热元件（3）、载冷剂泵（4）；蒸发器（1）有进水管和出冰管，进水管上还有水泵；冷源换热元件（3）是制冷机蒸发器，它还包括系统内相连接的管道、附件及检测控制和保压装置，蒸发器（1）中的气态载冷剂通过管道进入冷凝器（2），气态载冷剂在冷凝器（2）中通过冷凝为液态直接放热给冷源换热元件（3）制冷机蒸发器，液态载冷剂通过载冷剂泵（4）压入蒸发器（1）的水中蒸发为气体，与水直接热交换生成冰激凌式冰。载冷剂采用丙烷。