[发明专利]一种阻止冰晶在过冷水流动中传播的装置及制冰方法

说明书

本发明为一种阻止冰晶在过冷水中传播的装置包括防传播管，促晶器，鼓风机及管道，其特征在于，防传播管包括防传播管入口，防传播管出口，冷水流道，冷水流道外周设置有外壳，外壳上设置有连接外部气源的结构，冷水流道外周面和上述外壳之间形成的气室，冷水流道的内管管壁上设置有连通结构，该连通结构使冷水流道内周面形成气垫层；防传播管出口通过管道与促晶器入口管相连，促晶器出口通过管道与鼓风机相连接，鼓风机作为外部气源与所述防传播管相连接。本发明装置能够有效阻断冰晶逆流传播，避免过冷水换热器内部结冰，流道堵塞，确保过冷水式动态冰浆制取工艺的稳定可靠运行。

技术领域

本发明涉及过冷水式动态冰浆制取技术，特别是涉及一种阻止冰晶在过冷水中传播的装置。

背景技术

过冷水是指水具有的天然过冷特性，虽然温度已经低于冰点温度(0℃)，但仍能在一定条件下保持不结冰的液体状态，这种状态下的水就叫过冷水。过冷水式动态冰浆制取技术是一种新型高效的制冰工艺，其基本原理是利用高效换热器(如板式换热器)把液态水降温冷却到-2℃，使其离开换热器时为过冷水。过冷水离开换热器之后随即进入促晶器，促晶器存在超声波辐射的空间，过冷水在其中将在超声波的刺激下迅速转变为冰浆。冰浆最后被输送到蓄冰槽中存储。过冷水式动态制冰工艺是一种先进节能的制冰技术，具有传热效率高、制冷能耗低等突出优势，被广泛应用于中央空调蓄冷、工艺冷却、渔业等领域，具有十分广阔的市场前景。

过冷水式动态冰浆制取工艺中存在一个关键的技术难题——冰晶在过冷水中的传播。过冷水是一种低于冰点但暂时还未结冰的亚稳态液体，其在各种外界干扰刺激下都有很强的相变结冰趋势，这些干扰包括扰流、撞击、超声波辐射、冰晶激发(冰晶是过冷水优良的成核剂)等。在动态冰浆制取过程中，促晶器3内是冰浆，其中存在大量的冰晶颗粒，这些冰晶颗粒是过冷水天然优良的结冰成核剂，可以快速诱导过冷水结冰。即便过冷水存在一个较大的流速，也不足以阻止这些冰晶沿逆流方向对过冷水的诱导结冰趋势，尤其是冰晶诱导过冷水生成的冰有相当一部分紧紧附着在流通管道内壁面上，这部分冰更无法通过加大过冷水流速冲刷掉，因此最终的结果是冰晶沿着管道壁面一步步逆流“爬行”传播，最后传播进入过冷水换热器4。一旦冰晶传播进入过冷水换热器4，则会快速导致换热器内部结冰，流道堵塞，失去换热能力，从而整个制冰循环被迫中止。因此，为了确保系统长时间稳定可靠运行，必须有效阻断上述冰晶的逆流传播。这就需要在过冷水换热器出口和促晶器入口之间的连管上设置能够有效阻断冰晶逆流传播的装置，才能确保过冷水式动态冰浆制取工艺的稳定可靠运行。

现有技术中，比较普遍的冰晶阻断传播技术主要是夹套加热法。该方法是通过在过冷水流通管道的外壁侧加热，同时对其内壁面进行要求很高的抛光和憎水涂层处理，以达到阻断冰晶传播的目的。这种方法存在以下问题：一方面加热热源的不稳定性会明显影响阻断效率。在实用中，加热热源的稳定性难以控制。热源一般由制冷主机冷却循环水提供，在不同的季节，冷却循环水温度波动较大，循环流量也难以动态监测，因此经常导致冰晶传播阻断能力下降或失效。另一方面，管内经抛光和憎水涂层处理后，其表面状况会随着运行时间的推移而逐渐恶化，而这也会导致冰晶传播阻断能力的下降或失效。因此，采用夹套加热法会影响冰浆制取工艺过程的长期稳定性和可靠性。

中国专利CN1409078A公布了制冰方法和制冰装置，并具体公开了该装置中的防止冰吸附在连接管内壁的装置，采用引射流的方式把换热器入口前的水(非过冷水)引射入上述环形断口，使之在管内壁面附近形成一个非过冷的薄壁水层，以此阻止冰晶在壁面上的附着。这种技术在分配引射流和主流流量的控制上难度很大，流量分配不合理将导致阻断失效或者牺牲制冰效率两种不利后果；从连接管的间隙d流出的水流量难以控制，从而导致液膜的稳定性差；并且该液膜是由0.5℃的水形成，该液膜的水温容易发生变化，不容易控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种阻止冰晶在过冷水流动中传播的新型装置，该装置可有效阻断冰晶逆流传播，保证换热器正常稳定的工作。

本发明的具体技术方案为：