[发明专利]采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统。

背景技术

冰蓄冷技术是电力“移峰填谷”和解决尖峰电力不足的重要方法之一，而基于冰浆的动态蓄能方式是目前蓄冷领域最新的技术之一。动态冰浆由微小的冰晶和溶液组成，冰晶粒子的直径一般在几十微米到几百微米，而溶液通常是由水和冰点调节剂（如乙二醇、乙醇或氯化钠等）构成。这种混和溶液有着很好的传输性能，能够像普通流体一样在管道内运输或者在冰槽中贮存，冰晶在传热过程具有相变特性，冰晶粒子的瞬间相变将释放出大量的冷量，可以快速降温及快速响应冷负荷的变化，使得动态冰浆的单位容积冷容量比同等冷水的冷容量要高出许多，因而可以大幅度地减小输送管直径、降低泵功消耗、减小换热器的结构尺寸。制冰技术一般分为静态制冰和动态制冰。静态制冰技术发展得比较早，它与动态制冰技术的最大区别就是静态制取的冰不参与输送，并且制冰不连续进行，难以用于制取冰浆。动态制冰的主要方法目前有过冷水法、冷冻蒸汽法、真空闪蒸法和气体直接接触法等。特别是直接接触法传热热阻小传热效率高，所以近年来广受关注。

发明内容

本发明的目的是优化冷冻蒸汽式制取冰浆系统的制冷循环部分，用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，降低成本，节约能源消耗；另外，本发明还提出新型的冰浆生成器结构，进一步简化设备。

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案：

一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统，包括冰浆生成器、空气制冷循环装置以及制冰溶液循环装置，所述冰浆生成器包括制冰水溶液通道以及载冷气体通道，所述空气制冷循环装置包括依次连接的制冷压缩机、管束式换热器的热侧通道以及涡轮冷却器，该制冷压缩机的入口与载冷气体通道的出口连接，而涡轮冷却器的出口则与载冷气体通道的入口连接；所述制冰溶液循环装置包括管束式换热器的冷侧通道以及制冰溶液泵，该管束式换热器冷侧通道的入口与制冰水溶液通道的出口连接，而制冰溶液泵得出口则与制冰水溶液通道的入口连接。

所述冰浆生成器包括壳体以及并排置于壳体内的管束；冰水溶液通道为各管束的内腔，载冷气体通道为各管束外壁与壳体内壁之间的流通间隙，且载冷气体通道中的载冷气体的流向与冰水溶液通道中冰水溶液的流向相垂直。

所述制冷压缩机的出口通过第一电阻温度计与管束式换热器热侧通道的入口连接，而管束式换热器热侧通道的出口与涡轮冷却器的入口之间连接第二电阻温度计，涡轮冷却器与载冷气体通道入口之间的连接管道上依次安装第一压力表、第三电阻温度计、第一截止阀、第二压力表、第四电阻温度计、第一温度传感器；载冷气体通道的出口依次通过第五电阻温度计、第三压力表、第二截止阀、第一三通阀、第四压力表、第六电阻温度计、第四截止阀与制冷压缩机的入口连接。

冰水溶液通道的出口与管束式换热器冷侧通道的入口之间通过第七电阻温度计连接，管束式换热器冷侧通道的出口与制冰溶液泵入口之间顺序连接第五压力表、第八电阻温度计以及第五截止阀，制冰溶液泵出口依次通过第一球阀、第六截止阀、第九电阻温度计、第二三通阀、第六压力表、第十电阻温度计、第一流量计、第六截止阀与冰水溶液通道的入口相连接。

根据以上的技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

本发明采用与冰浆生成器的载冷气体通道首尾相连的制冷压缩机、管束式换热器热侧通道以及涡轮冷却器循环制冰载冷气体，与冰浆生成器的制冰水溶液通道首尾相连的管束式换热器冷侧通道以及制冰溶液泵循环制备制冰水溶液，由此可知：本申请用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，降低成本，节约能源消耗；

本发明所述的冰浆生成器包括载冷气体通道以及制冰水溶液通道，且制冰水溶液通道为各并排放置于壳体的管束内腔，而载冷气体通道为各并排放置管束外壁与壳体内壁之间形成的区域，且制冰水溶液在制冰水溶液通道中的流经方向与载冷气体在载冷气体通道中的流经方向相垂直，由此可知，本申请所述的冰浆生成器的结构类似于管束式换热器结构，进一步简化设备。

附图说明

图1是用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统结构示意图；

图2是该系统中冰浆生成器的结构示意图；其中：（a）为俯视图；（b）为左视图。

其中，压缩机1、管束式换热器2、第一气液分离器3、涡轮4、冰浆生成器5、第二气液分离器6、第一三通阀7、喷水器8、液体泵9、第二三通阀10。

具体实施方式

以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。