專利名稱：連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種冰漿或ニ元冰的制備系統(tǒng)，尤其涉及ー種連續(xù)式真空冷凍法冰衆(zhòng)制備系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
冰蓄冷是電カ負(fù)荷移峰填谷的重要手段，在發(fā)達國家已經(jīng)普及應(yīng)用，我國也正在大力推廣過程中。根據(jù)制冰和融冰原理的不同，冰蓄冷技術(shù)主要分為靜態(tài)冰蓄冷和動態(tài)冰蓄冷兩大類。其中靜態(tài)冰蓄冷主要以冰球式和盤管式為主，目前國內(nèi)的冰蓄冷工程幾乎全部都是靜態(tài)冰蓄冷技木。但是靜態(tài)冰蓄冷技術(shù)存在著無法克服的固有技術(shù)缺陷，主要表現(xiàn)為在制冰過程中水的凍結(jié)是在靜止?fàn)顟B(tài)下通過低效率的導(dǎo)熱方式來完成的，而且隨著冰層的加厚，導(dǎo)熱熱阻逐漸加大，整個制冰蓄冷過程中制冷主機的能效比嚴(yán)重降低(一般會衰減至常規(guī)冷水空調(diào)エ況下的60%)，増加冰蓄冷的能耗成本。為了改進靜態(tài)冰蓄冷的固有缺陷，從上世紀(jì)80年代開始日本就率先展開動態(tài)冰蓄冷技術(shù)的研究，當(dāng)前國內(nèi)外冰漿制取的·方法大致可以分為以下幾種刮削法、過冷水法、直接接觸法、流化床法和真空冷凍法。刮削法由于研究開發(fā)較早，目前相對成熟，但刮削法需機械攪拌，機械故障頻繁。；過冷法在日本得到了廣泛的研究和初歩的商業(yè)化示范；過冷法的缺點在于過冷度的控制較為復(fù)雜，容易發(fā)生冰堵。真空冷凍法被認(rèn)為是ー種節(jié)能、高效、緑色的冰漿制備系統(tǒng)，其采用水做制冷齊U，在冰漿生成時為高效的直接接觸換熱。國外已有商業(yè)化的系統(tǒng)在運行，但是國外的系統(tǒng)大都采用了昂貴的水蒸氣壓縮機，系統(tǒng)復(fù)雜。國內(nèi)有關(guān)專利如CN200710044516. 6 (ー種ニ元冰的制備方法及其裝置)，CN200620049520. 2 (真空冷凍蒸汽吸收式ニ元冰制備裝置)CN200620047224. 9 (水蒸汽壓縮式ニ元冰真空制備裝置)，雖然提到了真空冷凍法的原理和裝置，但是其冰漿儲存系統(tǒng)未能和冰漿生成系統(tǒng)構(gòu)成ー個閉合循環(huán)，且未能充分利用真空室內(nèi)出來的冰水混合物中水的冷量。綜上所述，到目前位為止國內(nèi)尚未有關(guān)于真空冷凍法的連續(xù)制備系統(tǒng)的研究。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，并采用比較簡單容易實現(xiàn)的水蒸氣捕捉方式。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，它包括與進水系統(tǒng)連接的預(yù)冷系統(tǒng)連接，預(yù)冷系統(tǒng)通過管路與真空罐連接，真空罐通過管路與冷阱捕水器連接，冷阱捕水器與真空泵連接，從而共同組成了真空冷凍法制備冰漿系統(tǒng)；真空罐還通過冰漿泵與蓄冰槽連接，蓄冰槽與循環(huán)水泵連接，循環(huán)水泵也與進水系統(tǒng)連接，將循環(huán)水再次送入真空罐；真空罐內(nèi)設(shè)有攪拌機。所述預(yù)冷系統(tǒng)包括預(yù)冷器，預(yù)冷器的進ロ處和出ロ處分別設(shè)有熱電偶I和熱電偶II，預(yù)冷器的進ロ與進水系統(tǒng)連接，出口與真空罐連接；預(yù)冷器與冷阱捕水器共用或分別設(shè)有一個制冷機組。所述真空罐與冷阱捕水器間設(shè)有單向閥II。所述冷阱捕水器與制冷機組II和熱電偶III連接，在冷阱捕水器上還設(shè)有化霜系統(tǒng)。所述化霜系統(tǒng)包括電加熱器，它與熱水噴淋融霜裝置連接，熱水噴淋融霜裝置通過單向閥III與設(shè)置在冷阱捕水器內(nèi)的噴頭連接，在冷阱捕水器下部還設(shè) 有放水閥。所述進水系統(tǒng)包括自來水管，其上依次設(shè)有單向閥I、過濾器和三通，三通分別與預(yù)冷器的進ロ和循環(huán)水泵連接。 一種連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)的冰漿制備方法，I)自來水經(jīng)預(yù)冷系統(tǒng)預(yù)冷到合適溫度被吸入真空罐內(nèi)；經(jīng)噴嘴霧化后在真空罐內(nèi)閃蒸，部分液滴霧化，而部分液滴則變?yōu)楸?，從而形成冰漿；2)真空罐內(nèi)底部裝有攪拌機，對罐內(nèi)冰漿進行攪拌，從而防止其聚集長大凍結(jié)；同時強化水的真空閃蒸。3)真空罐內(nèi)生成的冰漿由冰漿泵吸出經(jīng)管路進入蓄冰槽內(nèi)，從而對蓄冰槽內(nèi)冰水混合物形成擾動，防止冰晶的聚集和長大；4)循環(huán)水泵將蓄冰槽內(nèi)的冷水抽出送到供水系統(tǒng)上，與預(yù)冷器來的自來水混合后送入真空罐內(nèi)，從而實現(xiàn)冷量的充分利用；5)經(jīng)一段時間運行后，在冷阱捕水器內(nèi)金屬表面凝結(jié)一定厚度的霜層，此時切斷冷阱捕水器與真空罐的連接，啟動電加熱器加熱熱水后送入冷阱捕水器由噴頭噴淋下來以除去霜層或采用自然融霜的方式除霜。所述自然融霜的方式為經(jīng)低谷時段運行后，整個冰漿制備系統(tǒng)停止運行，此時打開冷阱捕水器進氣閥門，冷阱捕水器內(nèi)壓カ升高，而溫度也慢慢升高，從而達到自然融霜的目的。本實用新型用管路依次連自來水進水口、接單向閥I、過濾器、三通、預(yù)冷器、真空罐、冰漿泵、蓄冰槽、循環(huán)水泵以及三通；再將制冷機組I、II分別與預(yù)冷器、冷阱捕水器連接；同時將真空罐、單向閥II、冷阱捕水器以及真空泵依次用管路連接；冷阱捕水器還要與主要由電加熱器、熱水噴淋融霜裝置、單向閥III和噴頭組成的熱水噴淋融霜系統(tǒng)連接；熱電偶I、熱電偶II以及熱電偶III分別用來檢測預(yù)冷器前、后管路內(nèi)的水溫以及冷阱捕水器內(nèi)的溫度。系統(tǒng)運行前，關(guān)閉單向閥II、單向閥III以及放水閥，同時開啟真空泵和制冷機組II，將冷阱捕水器預(yù)冷到設(shè)定溫度并抽成真空狀態(tài)；之后打開單向閥II，將真空罐內(nèi)抽真空到設(shè)定值。系統(tǒng)開始運行時，先將單向閥I、三通連接過濾器和預(yù)冷器方向打開，制冷機組I也開始運行；被預(yù)冷到設(shè)定溫度的水通過噴嘴吸入真空罐內(nèi)霧化蒸發(fā)，另外一部分水被冷卻或結(jié)晶。水蒸氣被吸入冷阱捕水器內(nèi)被捕捉下來，不凝性氣體則有真空泵抽出。 系統(tǒng)運行一段時間后，真空罐內(nèi)充滿一定的水以及冰漿時,啟動攪拌機進行攪拌。同時啟動冰漿泵，抽取并且向蓄冰槽內(nèi)輸運冰漿；待蓄冰槽內(nèi)蓄滿一定容積的冰漿和水后，開啟循環(huán)水泵，將通過蓄冰槽內(nèi)的濾網(wǎng)過濾后的冷水抽出，三通各個方向的通路都打開，使得自來水以及來自蓄冰槽內(nèi)的冷水混合，共同流入預(yù)冷器內(nèi)，根據(jù)熱電偶I、II檢測的溫度，隨時調(diào)整制冷機組I的制冷量。此時即可完整實現(xiàn)冰漿的連續(xù)制備和濃縮。當(dāng)冷阱捕水器結(jié)霜到一定的厚度時，打開單向閥III，運行電加熱，通過噴頭向冷阱捕水器內(nèi)噴淋熱水，對冷阱捕水器進行化霜處理；化霜結(jié)束后，開啟放水閥，放走熱水；放水結(jié)束后，關(guān)閉放水閥，繼續(xù)進行制冰儲冰過程。如此循環(huán)制取所需要的冰漿量。在實際使用時，可以根據(jù)所用制冷機組I的制冷量以及所需要存儲的冰漿量來設(shè)計蓄冰槽的容積。根據(jù)實際運行情況來進行捕水器的化霜過程。本實用新型的有益效果是本實用新型采用在真空室內(nèi)噴水霧化從而使部分液滴 汽化蒸發(fā)而部分液滴被凍結(jié)成為冰晶；霧化的水蒸氣通過冷阱捕水器來捕集而系統(tǒng)中的不 凝性氣體則由真空泵抽出；系統(tǒng)中加入了蓄冰槽，來實現(xiàn)冰晶的收集和儲存；蓄冰槽內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)，可以從下部將水抽出重新送入真空室制取冰晶。真空罐內(nèi)下部裝有攪拌機，可以防止冰晶的聚集長大，同時起到強化真空閃蒸的作用。本實用新型采用的制備方法高效，操作方便，易于實現(xiàn)。

圖I為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，I、單向閥I; 2、過濾器；3、三通；4、熱電偶I; 5、預(yù)冷器；6、制冷機組I ; 7、熱電偶II; 8、真空罐；9、單向閥II ;10、制冷機組II ;11、電加熱器；12、熱水噴淋融霜裝置；13、單向閥III ;14、噴頭；15、冷阱捕水器；16、熱電偶III ； 17、真空泵；18、放水閥；19、攪拌機；20、冰漿泵；21、蓄冰槽；22、循環(huán)水泵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與實施例對本實用新型做進ー步說明。圖I中，自來水管道上設(shè)有單向閥II、過濾器2和三通3，三通3通過管路與預(yù)冷器5連接，預(yù)冷器5與制冷機組16連接，在預(yù)冷器5的進口和出ロ處分別設(shè)有熱電偶14和熱電偶117，同時，預(yù)冷器5的進ロ還與三通3連接。預(yù)冷器5的出口與真空罐8連接。真空罐8通過單向閥119與冷阱捕水器15連接，冷阱捕水器15與制冷機組IIlO和真空泵17連接；冷阱捕水器15內(nèi)設(shè)有噴頭14，噴頭14通過單向閥II113與熱水噴淋融霜裝置12連接，熱水噴淋融霜裝置12內(nèi)設(shè)有電加熱器11，在冷阱捕水器15底部設(shè)有放水閥18。冷阱捕水器15還設(shè)有熱電偶11116。預(yù)冷器5與冷阱捕水器15可共用或分別使用一個制冷機組。攪拌機19通過真空動密封裝置安裝到真空罐8內(nèi)部。真空罐8出口與冰漿泵20連接，冰漿泵20與蓄冰槽21連接，蓄冰槽21與循環(huán)水泵22連接，循環(huán)水泵22與三通3連接。系統(tǒng)運行前，關(guān)閉單向閥119、單向閥III13以及放水閥18，同時開啟真空泵17和制冷機組1110，將冷阱捕水器15預(yù)冷到設(shè)定溫度并抽成真空狀態(tài)；之后打開單向閥119，將真空罐8內(nèi)抽真空到設(shè)定值。系統(tǒng)開始運行時，先將單向閥II、三通3連接過濾器2和預(yù)冷器5方向打開，制冷機組16也開始運行；被預(yù)冷到設(shè)定溫度的水通過噴嘴進入真空罐內(nèi)霧化蒸發(fā)，另外一部分水被冷卻或結(jié)晶。水蒸氣被吸入冷阱捕水器15內(nèi)被捕捉下來，不凝性氣體則有真空泵12抽出。系統(tǒng)運行一段時間后，真空罐8內(nèi)充滿一定的水以及冰漿時，開動攪拌機19，同時啟動冰漿泵20，抽取并且向蓄冰槽21內(nèi)輸運冰漿；待蓄冰槽21內(nèi)蓄滿一定容積的冰漿和水后，開啟循環(huán)水泵22，將通過蓄冰槽21內(nèi)的濾網(wǎng)過濾后的冷水抽出，三通3各個方向的通路都打開，使得自來水以及來自蓄 冰槽21內(nèi)的冷水混合，共同流入預(yù)冷器5內(nèi)，根據(jù)熱電偶14、117檢測的溫度，隨時調(diào)整制冷機組16提供的制冷量。此時即可完整實現(xiàn)冰漿的連續(xù)制備和濃縮。當(dāng)冷阱捕水器15結(jié)霜到一定的厚度時，打開單向閥11113，運行電加熱器11，通過噴頭14向冷阱捕水器15內(nèi)噴淋熱水，對冷阱捕水器15進行化霜處理；化霜結(jié)束后，開啟放水閥18，放走熱水；放水結(jié)束后，關(guān)閉放水閥18，繼續(xù)進行制冰儲冰過程。如此循環(huán)制取所需要的一定濃度的冰漿量。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，它包括與進水系統(tǒng)連接的預(yù)冷系統(tǒng)連接，預(yù)冷系統(tǒng)通過管路與真空罐連接，真空罐通過管路與冷阱捕水器連接，冷阱捕水器與真空泵連接，從而共同組成了真空冷凍法制備冰漿系統(tǒng)；真空罐還通過冰漿泵與蓄冰槽連接，蓄冰槽與循環(huán)水泵連接，循環(huán)水泵也與進水系統(tǒng)連接，將循環(huán)水再次送入真空罐。
2.如權(quán)利要求I所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述預(yù)冷系統(tǒng)包括預(yù)冷器，預(yù)冷器的進口處和出口處分別設(shè)有熱電偶I和熱電偶II，預(yù)冷器的進口與進水系統(tǒng)連接，出口與真空罐連接；預(yù)冷器與冷阱捕水器共用或分別設(shè)有一個制冷機組。
3.如權(quán)利要求2所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述真空罐內(nèi)部還設(shè)有攪拌機。
4.如權(quán)利要求I所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述真空罐與冷阱捕水器間設(shè)有單向閥II。
5.如權(quán)利要求I或2或4所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述冷阱捕水器與制冷機組II和熱電偶III連接，在冷阱捕水器上還設(shè)有化霜系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述化霜系統(tǒng)包括電加熱器，它與熱水噴淋融霜裝置連接，熱水噴淋融霜裝置通過單向閥III與設(shè)置在冷阱捕水器內(nèi)的噴頭連接，在冷阱捕水器下部還設(shè)有放水閥。
7.如權(quán)利要求I或2所述的連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)，其特征是，所述進水系統(tǒng)包括自來水管，其上依次設(shè)有單向閥I、過濾器和三通，三通分別與預(yù)冷器的進口和循環(huán)水泵連接。
專利摘要本實用新型公開了一種連續(xù)式真空冷凍法冰漿制備系統(tǒng)。它包括與進水系統(tǒng)連接的預(yù)冷系統(tǒng)連接，預(yù)冷系統(tǒng)通過管路與真空罐連接，真空罐通過管路與冷阱捕水器連接，冷阱捕水器與真空泵連接，從而共同組成了真空冷凍法制備冰漿系統(tǒng)；真空罐下部裝有攪拌機；真空罐還通過冰漿泵與蓄冰槽連接，蓄冰槽與循環(huán)水泵連接，循環(huán)水泵也與進水系統(tǒng)連接，將循環(huán)水再次送入真空罐。在真空罐內(nèi)噴水霧化從而使部分液滴汽化蒸發(fā)而部分液滴被凍結(jié)成為冰晶；霧化的水蒸氣通過冷阱捕水器來捕集而系統(tǒng)中的不凝性氣體則由真空泵抽出；系統(tǒng)中加入了蓄冰槽，來實現(xiàn)冰晶的收集和儲存；蓄冰槽內(nèi)設(shè)有濾網(wǎng)，可以從下部將水抽出重新送入真空室制取冰晶。本實用新型采用的制備方法高效，操作方便，易于實現(xiàn)。
文檔編號F25C1/16GK202420067SQ201220015409
公開日2012年9月5日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者周子鵬, 孫冰潔, 趙紅霞, 韓吉田 申請人:山東大學(xué)