[实用新型]一种二元冰的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种二元冰的制备装置。

背景技术

二元冰是指某类水溶液和冰晶粒子的混合物，是呈泥浆状的悬浮液，其流动性很好，能够被泵输送，通常也称为“冰浆”。由于二元冰内含有冰晶颗粒，所以在冰晶融解时将吸收大量的融解热(冰的融解热约为335kJ/kg)，提高了流体的单位体积热容量。同时，有研究表明，在一定的含冰率下，二元冰能在某种程度上起到减阻剂的效果，其在单位长度管路中的阻力损失比水更小，从而减少水泵的电耗。因而二元冰是一种具有相当前途的供冷介质。

近些年来，二元冰(或称为冰浆，Ice Slurry)的制作研究与应用越来越引起制冰界的注重。由于在二元冰制备过程中固体传热面上无冰层产生或冰层厚度很小，因此制冰过程传热系数大，传热温差小，系统的COP提高较明显。由于二元冰冰晶颗粒很小，因此可以达到很高的冰表面积，若用二元冰进行冰蓄冷，无疑可使冰蓄冷技术更为经济有效，不但能够实现较高的制冰热力效率，而且还可以实现较小的融冰温差和很高的融冰速率。二元冰除适合于冰蓄冷空调外，还可以使许多化工或其它行业里略高于0℃的用冷场合也能够实现大规模冰蓄冷。

现有二元冰制备方式主要有过冷水制冰法、直接接触式制冰法、刮削式制冰法、流化床制冰法，但上述几种制备方式都存在不少缺点，体现在上述方式由于其制冰过程的特殊性，需要设计特殊的蒸发器。例如，过冷水制冰法对蒸发温度的控制要求非常精确，技术难度甚高，而且经过过冷器一次冷却后的IPF为2％，故达到一定的IPF，水泵的能耗较高，而且过冷器内结冰发生过于频繁，必要的融冰措施降低了系统的可靠性和能效。直接接触式制冰法要求相接触的两种介质不互相溶解，因此制冷剂的选择范围较窄，且运行一段时间后存在性能衰减问题。刮削式制冰法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。流化床制冰法系统运行时必须控制水在壁面的温度和流速，以及冰晶的尺寸，同时需要防止换热管发生冰堵，要同时达到这些控制要求，实现起来较为困难。

实用新型内容

本实用新型的目的的在于提出一种二元冰的制备装置，以解决现在的制备装置结构复杂，能耗高，容易出现冰堵的问题。

本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种二元冰的制备装置，其特征在于，包括：

真空室，所述真空室顶部设置有捕水冷盘管、喷嘴、不凝气体排出口；所述真空室底部设置有二元冰排出口；

冷凝机组，所述冷凝机组与所述捕水冷盘管连接；

将所述真空室抽真空的真空泵，所述真空泵的进口与所述真空室的不凝气体排出口之间通过连接管道连接；

将二元冰泵出真空室的冰浆泵，所述冰浆泵的进口与所述真空泵的排出口连接；

将用于制备二元冰的水泵送到所述喷嘴进行喷射的水泵。

本实用新型的工作原理如下：

1)用真空泵抽取真空室内的空气，将所述真空室内的压力降至预定压强；

2)将用于制备二元冰的水在所述真空室内喷射，形成的细小水滴在所述真空室内发生闪蒸现象；细小水滴的小部分闪蒸吸热形成水蒸气，同时，另外大部分水滴凝固成冰，形成二元冰积聚在所述真空室的底部；用捕水装置捕集闪蒸形成的水蒸气；用所述真空泵抽出制冰过程中渗入真空室内的少量不凝气体；

3)一段时间后，通过冰浆泵将二元冰泵送出真空室。

针对闪蒸过程中产生的大量水蒸气，若仅采用真空泵排出，则存在能耗较高的问题，本实用新型采用捕水冷盘管，将水蒸气捕获形成二元冰，真空泵仅用于将真空室降至预定压力以及排出运行过程中可能进入真空室的少量不凝气体，这样既维持了真空，又降低了能耗。

进一步，还包括供水水箱，所述供水水箱与所述真空室顶部的喷嘴之间通过连接管道连接；所述水泵设置在所述连接管道上；所述供水水箱内设置有预冷盘管；所述预冷盘管与所述冷凝机组连接。这样，可在步骤1)前将所述用于制备二元冰的水和真空室本身的温度降低到预定温度。将用于制备二元冰的水和真空室本身降温(捕水冷盘管即可用于捕获水蒸气，也可用于制冰前对真空室进行降温)，这样初始温度较低，更容易生成二元冰，所生成二元冰的含冰率也会有所提高。

为了防止用于制备二元冰的水中的杂质堵住喷嘴，本装置还包括过滤装置，所述过滤装置设置在所述水泵与所述真空室的喷嘴之间的连接管道上。

为了过滤进入管道的极少量冰晶，避免冰晶对连接在管道上真空泵造成破坏，本装置还包括滤网，所述滤网设置在所述真空室的不凝气体排除口与所述真空泵进口之间的连接管道上。