[实用新型]水蒸汽压缩式二元冰真空制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种二元冰制备装置，特别是一种水蒸汽压缩式二元冰真空制备装置。

背景技术

冰蓄冷因其对电力负荷具有良好的“削峰填谷”作用，近年来有了很大发展。在冰蓄冷技术中主要有冰盘管、冰球与二元冰等形式，前两种制冰方法存在冰层热阻问题，影响换热效率，而二元冰是一种固液两相冰浆，它可以克服上述缺点，因而受到国内外制冰界的广泛重视。目前二元冰的制备方式主要有过冷水式、直接接触式、刮削式等基本型式。但过冷水式对蒸发温度的控制要求非常精确，技术难度甚高，而且每单位冰水的流量因潜热和显热互换，最多仅有2.5％可结成冰。直接接触式是通过制冷剂溶液从制冰罐顶部喷入与制冰罐内水溶液混合接触换热，水溶液获得冷量生成二元冰，而制冷剂溶液释放冷量升温，因比重较大而沉降在制冰罐底部，经底部排出口被引出循环使用；二元冰因比重较轻而浮在制冰罐上部，经安装在制冰罐上部的二元冰排出口引出至蓄冰槽。这里要求制冷剂不溶解于水，与水自行分离，因此制冷剂的选择范围较窄，且制冷剂运行一段时间后还存在制冷性能衰减问题。刮削式必须配置有外部电机驱动的旋转叶片，其结构及制造工艺复杂，能耗大，故障率高。由于上述制备方式都使用了传统的CFC、HCFC类制冷剂，随着国内外对臭氧层破坏问题的日益关注，已形成对传统制冷剂的冲击，因此，发展环保类制冷剂，特别是不使用传统制冷剂进行二元冰制备成为动态制冰技术的重点发展方向之一。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有二元冰制备装置的不足，提出一种结构简单、制冰效率高、不使用传统制冷剂的二元冰制备装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：根据水在周围环境压力降低至610Pa以下时，其沸点低于0℃的物理特性，当常温下的水经喷嘴喷入真空室(即制冰室)形成雾状小水滴，于是这些喷嘴喷出的细小水滴在真空室内发生闪蒸现象，从而产生制冷效应。因水的凝固热(约335kJ/kg)远小于蒸发潜热(约2500kJ/kg)，所以其结果为雾状小水滴中一小部分闪蒸吸热，而使另外大部分凝固成二元冰，在此过程中，水本身相当于制冷剂。而真空室闪蒸出的水蒸汽由水蒸汽压缩机排出，由此可使真空室维持所需要的低压，从而喷嘴喷出的细小水滴能够不断地进行闪蒸，保持连续的制冷效应。真空室排出的水蒸汽凝结成水循环使用，真空室底部积聚的二元冰浆通过冰浆泵输送至蓄冰槽，以供给用户使用。

有益效果

本实用新型的优点是：(1)二元冰制备过程中不使用传统制冷剂，因此，与传统的二元冰制备方式比较，具有无毒无害，对环境无破坏作用的特点。(2)二元冰的真空制备是依据水的三相点原理，实现水的蒸发与结冰的同时进行，蒸发潜热与凝固潜热直接交换，热效率高。(3)结构简单，操作方便，整个装置运动部件仅涉及供水泵和冰浆泵，运行及维护简便。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1，1为抗大气压力的圆桶形真空室，9为设置在真空室1顶部中央的单流体喷嘴，喷嘴9经连接管道与水泵6出口相连，水泵6进口经连接管道与供水水箱2相连，供水水箱2经补水管与水源相连；10为设置在真空室1底部的二元冰排出口，排出口10经连接管道与冰浆泵5进口相连，冰浆泵5出口经连接管道与蓄冰槽3相连；11为设置在真空室1顶部的空气与水蒸汽排出口，排出口11经连接管道与水蒸汽压缩机8进口相连，水蒸汽压缩机8出口与凝结水箱4相连，凝结水箱4内设置盘旋状换热管路，经冷却水循环带走高压高温水蒸汽的冷凝热；7为凝结水泵，凝结水箱4经连接管道与凝结水泵7进口相连，凝结水泵7出口经连接管道与供水水箱2相连。

本实用新型运行时，先开启水蒸汽压缩机8，抽取真空室1内空气，使真空室1内的空气压力降至预定的压力，考虑到水滴结冰时存在一定的过冷度，一般应使真空室内压强维持在600Pa以下。然后开启供水水泵6，使供水水箱2中的水经供水水泵6输送至雾化效果较好的单流体喷嘴9，于是，喷嘴9喷出的细小水滴在真空室1内发生闪蒸现象，从而使一小部分闪蒸吸热形成水蒸汽，同时，另外大部分水滴凝固成冰，形成二元冰积聚在真空室1的底部。真空室1内闪蒸出的水蒸汽经水蒸汽排出口11被水蒸汽压缩机8带走，从而维持真空室1内的低压，而被水蒸汽压缩机8带走的这部分水蒸汽变成高压、高温水蒸汽，通过管路输送至凝结水箱4，这样，水蒸汽与凝结水箱4内盘旋状换热管路中的冷却水换热，从而被冷却成凝结水，凝结水通过凝结水泵7输送至供水水箱2，以达到回收利用的目的。工作一段时间后，开启冰浆泵5，将真空室1底部积聚的二元冰浆径二元冰排出口10输送至蓄冰槽3，以供给用户使用。