[发明专利]直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冰装置，尤其是一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置。

背景技术

冰蓄冷技术有各种各样的制冰方式，这些制冰方式可以分为两类。第一类是水与冷媒直接热交换方式，它换热效率很高，传热能力很大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，但由于生成腐蚀性气体等，影响冷媒纯度，影响制冷机运行，已基本上被淘汰。第二类是水与冷媒间接热交换方式，它又包括静态制冰、非相变动态制冰、接触式载冷剂相变动态制冰三种：1.静态制冰装置，即在冷却管外或盛冰容器内结冰，冰本身处于相对静止状态，在静态制冰过程中，随着制冰量的增加，水与冷源之间的热阻逐渐增大，制冰率因而减小，能量损失增加。尽管静态制冰系统简单，运行稳定，易于实现，目前已成为冰蓄冷系统应用中的主流，但是它存在冰的静态形成过程换热效率低，融冰过程负荷跟随性差,系统复杂，成本高投资大，尤其不能实现超大规模低成本高效蓄冰。2.接触式载冷剂相变动态制冰装置（ZL201220237000.X）和水能热水器（ZL201320180232.0）提供了一种基本类似的接触式载冷剂相变动态制冰装置，都采用载冷剂，热冷传递过程中载冷剂发生气液相变，液态载冷剂通过蒸发，与水直接热交换生成冰激凌式冰，气态载冷剂通过冷凝直接放热给冷源，换热效率高，传热能力大，生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而，都需要使用像丁烷一样的载冷剂，系统必须完全封闭，载冷剂的成本高，还有易燃爆、影响环境等等制冷剂普遍存在的问题。3.非相变动态制冰装置，该制冰过程中有冰晶、冰浆生成，且冰晶、冰浆处于运动状态，非相变动态制冰使用的载冷剂包括过冷水、导热液体、导热气体和水溶液等，冰层不在换热表面生长，因而水与冷源之间热阻并不随制冰过程的进行而改变，制冰过程中一直保持较高的热交换效率，制冷机可以在较佳工况下运行；生成冰激凌式冰，融冰过程负荷跟随性好，然而系统复杂，稳定性差。其中最有前景的是过冷水动态制冰系统，系统是利用水的过冷现象来制冰，优点是不引入任何其他物质。蓄冷时，由制冷压缩机组将水过冷，在过冷器出口将过冷状态解除，使之析出冰晶。该系统的核心部件是过冷却器。日本研究该技术已有20多年，也有工程应用的实例，但目前尚未完全成熟。主要问题是过冷水是一种很不稳定的状态，在过冷器里容易频繁结冰，造成系统效率下降甚至堵塞管路，进入过冷器的水中需要严格地去除冰晶杂质，过程复杂，能耗高，因此，如何控制过冷水在过冷器内不发生结冰是该技术需解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有过冷水动态制冰系统过冷器里容易频繁结冰，造成系统效率下降甚至堵塞管路，进入过冷器的水中需要严格地去除冰晶杂质，过程复杂，能耗高的不足,本发明提供一种直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置，冰晶混在水里形成冰浆，该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置采用冰浆直接进入制冷主机蒸发器换热管管内，蒸发器换热管全部采用一根整管，没有连接接头,主机蒸发器采用壳管式换热器或套管换热器，冰浆在主机蒸发器管内保持较高速度的流动，主机蒸发器管内没有滞流死角，高的冰浆流速使冰晶不会附着在主机蒸发器管内壁，冰浆中冰晶的存在、长大会及时消除管内水的过冷度。这样达到使该直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置能利用流动的冰晶消除主机蒸发器管内水的过冷度，利用高的流速防止冰晶附着在主机蒸发器管内壁，防止主机蒸发器管内壁结冰，本发明突破了过冷水制冰冰晶不能进入换热管内的常识，使直接使用水来制冰的动态制冰过程达到简单、顺畅、稳定、高效、节能的目的。