[发明专利]用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备

说明书

本发明公开了用于超高压冷冻设备的换热系统，包括设置在超高压冷冻设备的高压冷冻腔外的外置换热组件和设置在高压冷冻腔内的内置换热组件，所述内置换热组件盘旋设置在高压冷冻腔的内壁上，所述内置换热组件的冷媒进口与冷媒出口均设置在所述高压冷冻腔底部的底堵上与外部的水泵连接，在高压冷冻腔内建立促使介质流动的热动力。在超高压冷冻设备的高压冷冻腔内设置了内置换热组件，内置换热组件的换热管沿高压冷冻腔的内壁轴线盘旋设置，能够直接冷却放置在高压冷冻腔内的介质，高压冷冻腔内上部的介质与下部的介质形成循环流动的热动力场，一方面通过对流加强热交换，另一方面使得热动力场的温度均匀，达到热平衡。

技术领域

本发明属于超高压设备技术领域，尤其是涉及一种用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备。

背景技术

超高压冷冻技术是一种新的冷冻技术，将物料放入充满液体介质的超高压容器内，密封后加压至200MPa左右，通过制冷将容器冷却降温至设定温度(-20℃)，当物料充分冷却到设定温度(-20℃)后，突然泄压到一个大气压，物料瞬时结冰冷冻。物料在冻结的过程中，冻结速度越快，物料内部形成的冰晶就越小越均匀，对物料的品质影响越小。

为了实现超高压冷冻加工中会使用超高压装置及制冷装置，如图1所示，传统的超高压缸筒外层设置一个夹层套，冷媒在夹层套内循环，将超高压缸筒内的液体及物料的热量通过内外缸筒传热吸收过来逐渐冷却，当温度达到冻结温度后突然泄压，物料瞬间冻结，冰晶细微，没有晶粒长大的过程，因此对细胞的破坏小，保证物料的冻结质量。

影响超高压冷冻生产效率的是制冷设备的换热效率，但是，目前超高压设备采用的是外置换热，其换热效率不高、冷冻时间长、生产成本高、浪费能源。

因此，亟需设计一种能够解决上述技术问题的用于超高压冷冻设备的换热系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、换热效率高。节省能源、生产效率高的用于超高压冷冻设备的换热系统、超高压冷冻设备。

本发明的技术方案如下：

一种用于超高压冷冻设备的换热系统，包括设置在超高压冷冻设备的高压冷冻腔外的外置换热组件和设置在高压冷冻腔内的内置换热组件，所述内置换热组件盘旋设置在高压冷冻腔的内壁上，所述内置换热组件的冷媒进口与冷媒出口均设置在所述高压冷冻腔底部的底堵上，且该内置换热组件的冷媒进口与冷媒出口穿过该底堵与外部的水泵连接以进行强制循环而直接冷却高压冷冻腔内的介质，在高压冷冻腔内建立促使介质流动的热动力场，一方面加速高压冷冻腔内介质的冷却，另一方面使热场均匀。

在上述技术方案中，所述内置换热组件的换热管绕所述高压冷冻腔的内壁的轴线盘旋且沿所述高压冷冻腔的轴向延伸，当内置换热组件的换热管内的冷媒在外部压力作用下沿着内置换热组件内部流动，将高压冷冻腔内流体的热量带走，由于比重的关系，上部的介质被冷却后会沿着高压冷冻腔向下流动，而高压冷冻腔下部及中间的介质温度较高且比重较轻，从而形成向上流动的趋势，以在高压冷冻腔内构成了一个循环流动的热动力场。

在上述技术方案中，所述内置换热组件的换热管的一端与冷媒进口连通，另一端与冷媒出口连通。

在上述技术方案中，所述外置换热组件为夹层套，所述外置换热组件套装在所述高压冷冻腔的外侧。

在上述技术方案中，所述外置换热器的冷媒进口与冷媒出口分别设置在夹层套的上下两端。

在上述技术方案中，所述外置换热组件内的介质为防冻的水溶液或防冻的介质。

本发明的另一个目的是提供一种基于如所述的换热系统的超高压冷冻设备，包括所述的换热系统、超高压反应釜和对超高压反应釜加压的增压器；