本发明涉及一种冰粒射流清洗装置，尤其是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置。
背景技术：
冰粒射流是将制备好的冰粒加入到流体射流中形成的，冰粒在很低的温度下也具有一定的硬度和粒度，冰粒射流的强度在相同条件下是纯水射流的7倍，更是远远超过空气射流的强度，用于清洗效果更好。从工程应用方面来看，在表面清洗、零件表面去毛刺、除锈、食品加工等行业获得成功应用。
寻找能够连续、即时制备一定温度、粒径的冰粒方法，减少冰粒储存环节以及促进冰粒流态化是加速冰射流技术工业化应用的关键。其中连续制备冰粒是指能够连续不断地直接制备出冰粒，即在完成水的液态到固态的相变过程中，使水滴成为固状的冰粒。
涡流管是一种结构简单的能量分离装置，高压流体进入涡流管后，在涡流室内高速旋转，在涡流管冷端成为低温流体，在涡流管热端成为高温流体，涡流管应用于制冷场合，具有无运动部件、不用电、不用任何化学物质、没电火花产生、低成本、免维护、体积小、重量轻、产冷气迅速，并可通过阀门快速调节等优点。
散热器往往利用空气带走热量，需要裸露在空气中工作，在民用、工业等领域应用较广，像电厂空冷岛、车辆冷却系统等，该类空冷翅片管长期暴露于空气中，沙尘、植物等多种杂质附着于表面，进入散热器间隙，会堆积在翅片内，散热能力下降，浪费能源也缩短了系统寿命，必须及时清洗，保持空气流动畅通。以电厂空冷凝汽器为例，经过彻底清洗的空冷凝汽器可以使空冷机组背压降低大约8kpa，有效地提高了机组运行的经济性和安全性。
已有专利（201310206089换热器清洗装置）利用涡流管实现冷热交替空气流变温清洗剥离附着力强的污垢的换热器清洗方法，由于空气介质的物性限制，清洗强度较低；已有专利（200710055348大型空冷系统空冷散热器的干式吹扫装置）利用含洗珠的空气射流进行大型空冷系统清洗，需要大量辅机进行供料和回收洗珠，结构复杂，成本高，自动化程度低，洗珠可能会滞留在设备的缝隙及角落，造成二次污染，在结合行进系统自动清洗存在限制。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有清洗技术的缺点，利用涡流管制冷得到的冰粒射流，提供一种冰粒射流结合高温气流交替变温的清洗装置，清洗强度大，结构简单，节约能源。
本发明的技术方案是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，包括雾化喷嘴、旋流喷嘴、制冰室、空心管、中空环流喷嘴、混合室、冰粒射流喷嘴、预冷腔、旋流隔板、涡流管、涡流管调节阀和阀门，所述雾化喷嘴和所述旋流喷嘴分别布置在所述制冰室前部中心和周向，所述制冰室尾部设置所述空心管，所述空心管外部为所述中空环流喷嘴，所述中空环流喷嘴后部为所述混合室，所述混合室尾部设置所述冰粒射流喷嘴，外部包围有所述预冷腔，所述预冷腔的尾部和前部分别设有高压气体的进口和出口，所述预冷腔内设有所述旋流隔板，高压气体流过所述预冷腔并给所述涡流管供气，所述涡流管冷端同时引至所述雾化喷嘴和所述旋流喷嘴，所述涡流管设置所述涡流管调节阀，各管路中均设置有所述阀门，改变所述涡流管的结构参数可改变高低温气流的额定热工参数，改变所述雾化喷嘴、所述旋流喷嘴和冰粒射流喷嘴的结构参数能变化生成的冰粒和冰粒射流参数。
水通过所述雾化喷嘴雾化生成水滴，高压气体经所述预冷腔预冷降温，回收冷量，减少并消除低温气流热损失，节约能源，所述旋流隔板起到支撑作用并强化流动和传热，预冷后的低温气流经所述涡流管分离为高温气流和低温气流，低温气流分成两流路，一流路经所述旋流喷嘴在所述制冰室内直接与雾化水滴旋流混合并立即冻结生成冰粒，生成的冰粒气流通过空心管，另一流路经所述中空环流喷嘴与生成的冰粒气流混合，由于所述中空环流喷嘴的引射、卷吸和掺混作用，冰粒在所述混合室进一步冻结定型，上述流路设置可大大提高冻结速度，并打散防止粘连，连续生成的冰粒通过所述冰粒射流喷嘴形成冰粒射流，改变雾化水滴的生成压力和流量，可在线控制冰粒的粒径和流量，控制所述涡流管调节阀和所述阀门可改变低温气流和高温气流的温度和流量，冰粒射流和高温气流交替喷射待清洗表面，完成清洗。
所述高压气体是通过内置压缩机提供或者通过由外部气源提供。
所述涡流管的高低温气流的温度、压力及流量大小通过所述高压气体和所述涡流调节阀控制。
本发明的有益效果是系统连续制取冰粒射流，参数可在线调节和改变；利用冰粒射流清洗，清洗强度大，水消耗量少，无二次污染；冰粒射流和高温气流交替喷射实现变温清洗可进一步剥离附着力强的污垢；利用涡流管实现制冷，体积小、无运动件、成本低，并可同时得到冷热气流；旋流喷嘴旋流混合能力强，大大提高冻结速度，保证冰粒生成速度；中空环流喷嘴接触面积大，卷吸、掺混和引射作用强，保证冰粒定型强度；冰粒射流喷嘴提升射流参数，保证清洗强度；低温气流直接与温度最低的初步生成的冰粒接触，保证传热驱动温差，可使初步生成的冰粒进一步降温定型，并打散防止粘连；外部设置预冷室，能消除减少热损失，高压气体预冷降温，节约能源，并且旋流隔板使高压气体在预冷腔内形成逆向旋流流动，强化传热；系统应用于散热器清洗，无需停止工作，在线清洗，效率高；结合行进系统，可实现自动移动场合清洗；结构简单、体积小、重量轻，节约能源，能应用于各种表面清洗和处理场合，尤其是翅片散热器。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置原理示意图。
图中：1雾化喷嘴，2旋流喷嘴，3制冰室，4空心管，5中空环流喷嘴，6混合室，7冰粒射流喷嘴，8预冷腔，9旋流隔板，10涡流管，11涡流管调节阀，12阀门，13压缩机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详述，籍由以下实施例来说明本发明之内容，而非限制本发明之范围。
如图1所示的基于涡流管的连续冰粒射流清洗装置，包括雾化喷嘴1、旋流喷嘴2、制冰室3、空心管4、中空环流喷嘴5、混合室6、冰粒射流喷嘴7，预冷腔8、旋流隔板9、低温制冷机10、涡流管调节阀11、阀门12和压缩机13。雾化喷嘴1和旋流喷嘴2布置在制冰室3前部，雾化喷嘴1布置在中心，旋流喷嘴1布置在雾化喷嘴1四周，制冰室3尾部设置空心管4，空心管4外部为中空环流喷嘴5，中空环流喷嘴5后部为混合室6，混合室6尾部为冰粒射流喷嘴8，外部包围有预冷腔7，预冷腔7的尾部和前部分别设有高压空气的进口和出口，预冷腔7内设有旋流隔板8，空气经压缩机13压缩为0.1~50mpa的高压空气，高压空气依次流过预冷腔7和涡流管10，涡流管10的冷端同时连接雾化喷嘴1和旋流喷嘴2，涡流管10设置涡流管调节阀11，各管路中均设置有阀门12，改变涡流管10的结构参数可改变高低温气流的额定热工参数，改变雾化喷嘴1、旋流喷嘴2和冰粒射流喷嘴7的结构参数能变化生成的冰粒和冰粒射流参数。
经处理后的低盐水通过超声波雾化喷嘴1雾化生成粒径0.01~2mm的水滴，高压空气经预冷腔8预冷降温，回收冷量，减少并消除低温气流热损失，节约能源，旋流隔板9起到支撑作用并强化流动和传热，预冷后的低温气流通过涡流管10分离出高温气流和低温气流，其中高温气流通过高温气流喷嘴喷射，其中低温气流降低到设定低温-10~-50℃，分成两流路，一流路经旋流喷嘴1在制冰室2内直接与最高温度的雾化水滴旋流混合并立即冻结生成冰粒，冰粒气流通过空心管4，另一流路经中空环流喷嘴5与生成的冰粒在混合室6进一步混合，由于中空环流喷嘴5的卷吸、掺混和引射作用，冰粒进一步降温、冻结定型，上述流路设置保证了传热强度，可大大提高冻结速度，保证传热驱动温差，并打散防止粘连，连续生成的冰粒通过所述冰粒射流喷嘴7喷射冰粒射流。改变雾化水滴的生成压力和流量，可在线控制冰粒的粒径和流量，控制涡流管调节阀11和阀门12可改变低温气流和高温气流的温度和流量。
应用于空冷岛的翅片散热器的清洗，冰粒射流和高温气流喷嘴排列成清洗阵列，清洗阵列可通过自动行进机构沿空冷岛移动，进而清洗阵列沿散热芯体表面往复平移，运动轨迹覆盖散热芯体的全部表面，冰粒射流和高温气流交替喷射散热表面，完成在线清洗。