[发明专利]气-液直接接触式流态冰制备系统

说明书

本发明提供了一种气‑液直接接触式流态冰制备系统，包括循环制冷系统和流态冰制备系统，循环制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器和蒸发器，制冷压缩机与冷凝器相连，冷凝器的出口管道分为两路，一路与高温蒸发器相连，另一路与低温蒸发器相连，高温蒸发器与低温蒸发器的出口通过汇合管线与制冷压缩机相连；流态冰制备系统包括风管、风机、喷嘴和蓄冰桶，风管的一端与蓄冰桶的顶部相连，另一端与蓄冰桶上部高于液面的内部空间连通；蓄冰桶的底部设有冰水过滤器，冰水过滤器与循环泵相连，循环泵与喷嘴相连。该系统通过循环制冷系统获得低温制冰冷却气体，低温制冰冷却气体将液滴或水雾包围，且迅速冷却到冰点，生成细小的冰晶，即完成了流态冰的制备。

技术领域

本发明属于流态冰制取领域，具体涉及一种气-液直接接触式流态冰制备系统。

背景技术

直接接触法流态冰制备技术是应用直接接触式换热使制冷剂/载冷剂与水直接接触换热，使水降温结晶形成冰晶颗粒，直接接触式有液-液直接接触式和气-液直接接触式两种。液-液直接接触式采用与水互不相容且比重大于水的制冷剂/载冷剂作为低温冷煤，低温冷煤与水直接接触换热后在重力作用下掉落于流态冰发生器底部，与流态冰分离。目前，对于液-液直接接触式流态冰制备技术的研究已较为成熟，然而，以液体作为载冷剂不仅存在载冷剂与制冰溶液之间的分离问题，设置相应的分离装置还会增加系统初投与复杂度，而以气体代替液体作为载冷剂，可以避免液体载冷剂所带来的分离问题。以气体作为载冷剂的气-液直接接触式动态制冰技术尚处于起步阶段，目前气体载冷剂大多采用空气、氮气、二氧化碳等环保型气体，具有一定的环保意义和经济性。气体载冷剂通过喷嘴以气泡形式与制冰溶液之间进行直接接触换热，不仅可增大换热面积，由于气体扩散迅速，也可避免局部过冷，使制冰溶液温度均匀，从而有效防止冰堵。

但是，现有的气-液直接接触式流态冰制备技术存在两个主要问题：一是将气体直接通入到液体中，气体在液体中以气泡的形式与液体直接接触换热，然后从液体中克服液柱的静压挣脱出来，这将导致空气阻力大、风机功率高、风压大等问题，然而阻力大就导致风量小，使制冰效率低；风机功率高导致能耗高，而且风机的发热量非常大，空气经过风机后温度升高很快，增加了制冷系统的能耗。二是从液体中挣脱出来的空气含湿量高，一般需要采用干燥器来干燥空气，干燥器增加了空气阻力，使风量降低，干燥器的利用还存在干燥器的再生问题，增加了系统复杂性和成本。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种气-液直接接触式流态冰制备系统，以解决现有的流态冰制备系统因气体在液体中以气泡的形式与液体直接接触换热而从液体中挣脱出来需克服液柱的静压，同时挣脱出来的气体含湿量高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气-液直接接触式流态冰制备系统，包括制冷系统和流态冰制备系统；所述制冷系统包括制冷压缩机、冷凝器和蒸发器，所述制冷压缩机的出口通过管道与冷凝器的进口相连，所述冷凝器的出口管道分为两路，一路通过高温节流阀与高温蒸发器的进口相连，另一路通过低温节流阀与低温蒸发器的进口相连，所述高温蒸发器的出口与所述低温蒸发器出口通过汇合管线与所述制冷压缩机的进口相连；

所述流态冰制备系统包括风管、风机、喷嘴和蓄冰桶，所述风管的一端与蓄冰桶的顶部相连，所述风管上依次连接所述风机、高温蒸发器和低温蒸发器，所述风管的另一端通过蓄冰桶侧壁与蓄冰桶上部高于液面的内部空间连通；所述蓄冰桶的底部设置有冰水过滤器，所述冰水过滤器的出口设有一循环泵，该循环泵通过管道由蓄冰桶的顶部接入蓄冰桶内，且该管道出口端设有所述喷嘴。