一种高效制冰装置的制作方法

本实用新型涉及一种应用包含两种性质（常压下蒸发温度略低于0℃，不溶于水）的特定热物性工质，如正丁烷（1atm蒸发温度-0.5℃）、四氟一氯乙烷R124（1atm蒸发温度-10.9℃）等，进行直接接触并发生相变制取流态冰浆的装置。由于其过冷度极小，当工质蒸发温度在-0.5℃时，系统制冰效率最高可达到传统壁面刮削式制取冰浆系统性能系数的160%左右。

背景技术：

流态冰浆是一种微细冰晶颗粒与水溶液的混合物，良好的流动性、传热性、储能性使其成为一种理想的储冷及输冷介质。目前，在许多领域流态冰浆技术展示出了其特有的优势，如：冰蓄冷空调系统，食品制作加工业、渔业、医疗、冷藏及工业过程冷却领域等。流态冰浆的制备方法主要可分为：刮削法、过冷水法、真空法、流化床法、直接接触法等。这几种流态冰浆制备方法中，直接接触法换热效率最高，能耗相对较低，结构简单，安全性高，不易形成冰堵，是一种较为理想的冰浆制备技术，但这种方法制冷剂与制冰溶液易反应形成腐蚀性气体，腐蚀壁面，同时制冷通过显热进行热量交换使过程需要消耗大量的制冷剂。同时，工程上实际成熟且广泛商用的是刮削法，但刮削法为壁面传热方式，其热阻大，相应过冷度偏大（一般在-19℃~-10℃），换热效率低下；且存在刮片运动部件使系统制造复杂同时需要多余的运动部件耗功，导致整体的制冰效率偏低。

技术实现要素：

本实用新型为了解决直接接触法腐蚀性与制冷剂消耗过大，以及其他冰浆制取法换热效率低、能耗高等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种高效制冰装置，它包括冷水机组，所述冷水机组与换热器串联，所述换热器另一侧支路上串联有风泵和第二调节阀，所述第二调节阀之后连接有流态冰存储槽，所述流态冰存储槽内部顶端安装有喷嘴，所述喷嘴所在管路上连接有第一调节阀，所述流态冰存储槽的底部通过管道安装有循环水泵和开关阀，所述第一调节阀和开关阀同时与节流阀相连，所述节流阀的另一端与换热器相连。

所述制冰装置采用液态的正丁烷或四氟一氯乙烷作为不溶于水的工质与水直接接触，掺混后喷射降压蒸发连续制取精细流态冰浆。

所述制冰装置内部最高压力控制在2.5atm以内，使用正丁烷为工质时最高压力值小于1.6atm。

本实用新型有如下有益效果：

1、通过采用包含两种性质（常压下蒸发温度略低于0℃，不溶于水）的特定热物性工质，如正丁烷（1atm蒸发温度-0.5℃）、四氟一氯乙烷R124（1atm蒸发温度-10.9℃）等，进行直接接触并发生相变制取流态冰浆。

2、采用这种制取装置运行时过冷度极小，当工质蒸发温度在-0.5℃时，理论上系统制冰效率最高可达到传统壁面刮削式制取冰浆系统性能系数的160%左右。

3、由于采用的工质为不溶于水且不与水发生反应形成腐蚀物质的正丁烷及四氟一氯乙烷R124，很好的解决了直接接触法的腐蚀性问题。

4、由于正丁烷及四氟一氯乙烷R124与制冰溶液直接接触不存在壁面热阻，换热效率极大提升。

5、由于整个系统运行内部最高压力低于2.5atm，其具有较高的安全可靠性，装置的制造成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图 1 是一种高效流态冰制取装置示意图。

图 2 是流态冰制取循环指示说明示意图。

图中：冷水机组1、换热器2、风泵3、循环水泵4、开关阀5、节流阀6、第一调节阀7、喷嘴8、第二调节阀9、流态冰存储槽10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-2，一种高效制冰装置，它包括冷水机组1，所述冷水机组1与换热器2串联，所述换热器2另一侧支路上串联有风泵3和第二调节阀9，所述第二调节阀9之后连接有流态冰存储槽10，所述流态冰存储槽10内部顶端安装有喷嘴8，所述喷嘴8所在管路上连接有第一调节阀7，所述流态冰存储槽10的底部通过管道安装有循环水泵4和开关阀5，所述第一调节阀7和开关阀5同时与节流阀6相连，所述节流阀6的另一端与换热器2相连。

进一步的，所述制冰装置采用液态的正丁烷或四氟一氯乙烷作为不溶于水的工质与水直接接触，掺混后喷射降压蒸发连续制取精细流态冰浆。

进一步的，所述制冰装置内部最高压力控制在2.5atm以内。

实施例2：

本实施例选择四氟一氯乙烷R124为制冰工质，外部冷源采用小型冷水机组1，外部冷源循环（见图2中A-A回路）：采用小型冷水机组1，以空气源制取4℃冷水，然后输送至螺旋套管式换热器2，与由风泵3压缩输送过来的过热R124蒸汽换热，将R124冷凝为过冷液体，同时，4℃冷水在螺旋套管式换热器2中换热升温后返回冷水机组1再次被降温冷却至4℃如此循环。

制冰循环（见图2中B-B、C-C、D回路）：流态冰存储槽中上部空间为0℃左右的过热蒸汽四氟一氯乙烷R124，其压力约1.64atm，通过第二调节阀9，在风泵3的作用下被压缩并进一步过热至10℃，其压力约2.3atm，然后进入螺旋套管式换热器2被冷凝为4℃左右液态R124，再经过节流阀6节流降压至约1.95atm后与由循环水泵4送来的冷冻水约0℃在如图2所示11处混合，混合后的两种液体（温度在0~4℃之间，可通过控制节流阀开度使其混合温度尽可能接近0℃）一起在循环水泵4的作用下沿管路经过第一调节阀7，最后进入喷嘴8，向流态冰存储槽10中喷洒，控制第二调节阀9使流态冰存储槽10上部空间压力保持在1.6atm左右，由于液态R124在4℃时的饱和蒸发压力为1.9atm此时从喷嘴8喷出，水和液态R124混合液体突然压降至1.6atm，混合液中液态R124在流态冰存储槽10上部空间发生了蒸发相变（蒸发温度约-0.5℃，即平衡后0℃的冷冻水过冷产生过冷度约0.5℃），此时蒸发所需大量热来自一起喷出的冷冻水液滴，冷冻水液滴在极短时间内大量放热过冷而冻结形成微细冰晶，最后落入流态冰存储槽10所存冷冻水中成为流态冰。流态冰存储槽10中所存储流态冰基本集中于液体上部，下部仍然为0℃的冷冻水，在循环水泵4的作用下持续送至11处与液态R124混合，如此往复循环制取流态冰浆。

如此可实现较低过冷度下（0.5℃）的流态冰浆制取，极大提高了系统的制冰循环效率。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。