[发明专利]一种液氮循环速冻制冷系统

说明书

本发明涉及液氮速冻制冷领域，旨在提供一种液氮循环速冻制冷系统，包括依次相连的动力输送设备、低温液化机、液氮储槽和速冻箱；所述速冻箱的底部设有液氮蒸发器；所述液氮蒸发器的上方为悬空设置的物料托架，二者之间通过低温风机进行空气传导，实现物料的速冻；所述液氮蒸发器出口通过管道与动力输送设备相连，气化后的氮气进入所述动力输送设备，实现氮气液化‑速冻‑气化‑液化的完整循环；通过传感器和控制阀门，以及逻辑控制器，实现对被冷冻物料的温度、降温速率控制。

技术领域

本发明涉及液氮速冻制冷领域，尤其一种液氮循环速冻制冷系统。

背景技术

液氮是一种低温制冷剂，由于其具有温度低(-196℃)、气化潜热大的特点，在生产中得到广泛的应用。在食品加工行业，液氮主要用于食品的冷冻与运输等，冷冻干燥等；在机械加工行业，液氮主要用于金属的冷冻处理、冷冻铸型弯管、挤压及磨削、机械装配等；在医疗领域，液氮主要用于外科、低温冷冻治疗、血液冷藏、药物冷冻与低温粉碎等；在生物工程领域，液氮主要用于冷冻贮藏珍贵植物、植物细胞、遗传种质的冷冻保存和运输等。

然而，目前对于液氮的利用基本属于一次性利用，液氮速冻隧道、液氮速冻柜都采用直接喷淋液氮的方式，达到物料速冻或创造低温环境的目的。但这种一次性利用液氮的方式存在以下不足：

1、液氮价格贵，造成加工成本的升高，液氮速冻的产品与普通速冻产品在价格上没有竞争优势。

2、液氮挥发快，采用喷淋的方式，液氮在被速冻物料上迅速挥发，立即脱离和被冻物料的表面，换热不充分，造成冷量利用不足，资源浪费。

3、喷淋的方式控制困难，难以控制被冷冻物料的温度以及物料的降温速率，对产品质量的影响较大。

现阶段缺少一种可使液氮循环速冻制冷的技术出现。

发明内容

本发明是针对现有液氮速冻装置液氮不可回收、利用不充分、控制性差等问题，提供一种液氮循环速冻制冷系统，以回收氮气，提高液氮利用效率，降低加工成本。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种液氮循环速冻制冷系统，包括依次相连的动力输送设备、低温液化机、液氮储槽和速冻箱；所述速冻箱的底部设有液氮蒸发器；所述液氮蒸发器的上方为悬空设置的物料托架，二者之间通过低温风机进行空气传导。

作为本发明的进一步改进，所述液氮蒸发器的出口通过管道与所述输送设备相连。实现氮气液化-气化-液化的完整循环。

作为本发明的进一步改进，所述液氮储槽出口设置低温自动控制阀，用于控制进入所述速冻箱的液氮流量。

作为本发明的进一步改进，所述速冻箱内设置温度传感器,根据温度值及变化趋势曲线，控制进入的液氮流量。

作为本发明的进一步改进，还包括自动控制系统；所述控制系统由传感器、控制器和执行机构组成，分别采用温度传感器、压力传感器、差压传感器和流量计来分别测量系统的温度、压力、液位和流量，再通过控制器输出控制指令来调节阀门的开度，以控制所述速冻箱的温度和降温速度曲线、所述低温液化机的负荷以及所述液氮储罐的液位高度，实现对被冷冻物料的温度和降温速率控制。

与现有的速冻设备相比，本发明具有以下优点：

1、采用非直接接触式换热，封闭式循环，液氮气化后全部回收利用，能够省去购买液氮的成本，降低了加工成本；

2、采用高效换热器，液氮与物料充分换热，将液氮冷能充分回收利用；

3、采用高效的低温制冷机，节约能源，降低了能耗；