新型真空冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种新型真空冷却装置，包括真空室（1）和真空泵（4），所述的真空室（1）与真空泵（4）之间设置有超音速分离器。本实用新型专利技术将原本真空冷却装置中的捕水器取代，将超音速分离管巧妙地应用于真空冷却装置，该管结构简单，易于生产制造，造价低廉，降低了运营成本；占地面积小，动力来源于真空泵，将能源有效的再利用，降低了设备的整体能耗；在流体流经拉瓦尔管段时流体温度会大范围降低，如果将该捕水器置于真空室内，有助于真空室预冷，进一步降低能耗。操作简单，对工人能力要求不高，不易因操作产生故障，易于推广。

Novel vacuum cooling device

The utility model discloses a novel vacuum cooling device, which comprises a vacuum chamber (1) and a vacuum pump (4). A supersonic separator is arranged between the vacuum chamber (1) and the vacuum pump (4). The utility model of water catcher originally vacuum cooling device in place, the supersonic separator is skillfully applied to vacuum cooling device, the pipe has the advantages of simple structure, easy manufacture, low cost, reduce the operation cost; area is small, the power comes from the vacuum pump, the effective utilization of energy, reducing the overall the energy consumption of equipment; through the pipe section in Laval fluid fluid temperature range decreases, if the water catcher is placed in the vacuum, the vacuum chamber is helpful for precooling, further reducing energy consumption. The operation is simple, the demand for the workers is not high, not easy to operate due to failure, easy to promote.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冷冻干燥设备领域，具体为一种快速分离空气中的水蒸气，使水蒸气凝结分离的新型真空冷却装置。
技术介绍
在真空冷却的具体工艺流程是：物料放入真空室后密封，开始阶段真空泵从真空室里抽走空气，真空室压力不断降低，在压力达到产品的饱和压力之前，产品中的水分不能大量蒸发，真空泵的运行还不能对产品制冷。随着压力降低，真空室里达到一定真空度后，产品中的水分开始大量汽化，与此同时从产品中吸收热量，使得产品迅速降温。产生的水蒸气被真空泵抽出，但真空泵不能将含有大量水蒸气的湿空气直接吸出。因此必须通过捕水器将绝大部的水蒸气冷凝排除，剩余的少量水蒸气由真空泵抽走，否则会降低真空泵的性能，影响整个真空冷却设备的性能。由此可以看出捕水器在真空冷却设备中的重要性。真空冷却设备中需有两套动力设备：一是用来捕水制冷系统，二是用来抽真空的真空泵系统。同时制冷系统需要很多的能源来维持运转。所以捕水器捕水性能的好坏直接关系到真空冷却设备能否正常运行的关键。如图1所示，现有的真空冷却设备包括设置在真空室1和真空泵4之间的由冷凝器2和冷冻机3组成的捕水器，现有的捕水器安装位置主要有两种，一种是安装在真空室内，另一种是安装在真空室外。无论是在室内还是室外因为整套制冷设备的体积和装置的复杂度及成本使真空冷却设备很难大面积推广。因此，提供一种能够使水蒸气迅速液化分离、体积小、运营成本低、结构简单、的捕水器已经是一个值得研究的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本技术提供了一种结构简单、体积小、低能耗，且能够将水蒸气迅速液化分离的低运营成本的新型真空冷却装置。本技术的目的是这样实现的：新型真空冷却装置，包括真空室1和真空泵4，其特征在于：所述的真空室1与真空泵4之间设置有超音速分离器；所述的超音速分离器包括与真空是1连接的第一直管段a，与第一直管段a连接的拉瓦尔管段b，与拉瓦尔管段b连接的第二直管段c，与第二直管段c连接的扩压段d；所述的扩压段d连接真空泵4；所述的拉瓦尔管段b包括减缩段e和渐扩段f；所述的减缩段e的左端连接第一直管段a，右端与渐扩段f的左端连接，渐扩段f的右端连接第二直管段c的左端；所述的拉瓦尔管段b与第二直管连接处设置有旋流器5；所述的旋流器5设置在渐扩段f的右端与第二直管段c连接处；所述的扩压段d的下方设置有液态水出口6。积极有益效果：本技术将如图1所示的原本真空冷却装置中由冷凝器和冷冻机组成的捕水器取代，将超音速分离管巧妙地应用于真空冷却装置，该管结构简单，易于生产制造，造价低廉，降低了运营成本；占地面积小，动力来源于真空泵，将能源有效的再利用，降低了设备的整体能耗；在流体流经拉瓦尔管段时流体温度会大范围降低，如果将该捕水器置于真空室内，有助于真空室预冷，进一步降低能耗。操作简单，对工人能力要求不高，不易因操作产生故障，易于推广。附图说明图1为现有技术结构示意图；图2为本技术的结构示意图；图中为：真空室1、冷凝器2、冷冻机3、真空泵4、旋流器5、液态水出口6、第一直管段a、拉瓦尔管段b、第二直管段c、扩压段d、减缩段e、渐扩段f。具体实施方式如图2所示，新型真空冷却装置，包括真空室1和真空泵4，所述的真空室1与真空泵4之间设置有超音速分离器；所述的超音速分离器包括与真空是1连接的第一直管段a，与第一直管段a连接的拉瓦尔管段b，与拉瓦尔管段b连接的第二直管段c，与第二直管段c连接的扩压段d；所述的扩压段d连接真空泵4；所述的拉瓦尔管段b包括减缩段e和渐扩段f；所述的减缩段e的左端连接第一直管段a，右端与渐扩段f的左端连接，渐扩段f的右端连接第二直管段c的左端；所述的拉瓦尔管段b与第二直管连接处设置有旋流器5；所述的旋流器5设置在渐扩段f的右端与第二直管段c连接处；所述的扩压段d的下方设置有液态水出口6。理论分析：超音速分离器应用了热力学第一定律的原理，通过增加进口气流流速，将气流压力转化为动能获得降温；超音速分离的基本原理是利用拉瓦尔喷管，使流体在自身压力作用下加速到超音速，这时流体的温度和压力会急剧下降，是流体中的水冷凝成小液滴，然后在强烈气流旋转的作用下将小液滴分离出来，并对干气进行再压缩。超音速分离管一般分为四个部分：稳定段、拉瓦尔管段、整流直管段、扩压管段，该装置各部分结构的设计对流体的制冷和水蒸气的分离都有一定的影响；尤其是拉瓦尔管段中渐缩段和渐扩管的设计对与制冷分离效果有着重要影响。1、稳定段稳定段，即第一直管段，其的作用是使流体的流场均匀，减少进入渐缩段的气流能量损失。其直径与拉瓦尔喷管段喉部直径有关，长度一般为拉瓦尔喷管段喉部直径的10倍左右。2、拉瓦尔喷管段拉瓦尔喷管是一种具有精确几何形状的收缩、扩张管道，通过渐缩段的收缩和渐扩段的扩张，可以将流体的流速提高到超音速水平，并导致温度急剧下降，渐缩段与渐扩段连接处为拉瓦尔喷管段喉部，其中，渐缩段是要把气流加速到音速，使流体完成膨胀压缩过程，同时保持气流良好的稳定性，不发生扰动； 渐扩段使流体的压力升高、温度降低，是一个制冷过程，流体在该段进一步加速，使相态发生改变。3、第二直管段在整流直管段前端固定一个旋流器，使经过的流体产生一个较大的离心力，进行分离。扩压管段使剩余没有被液化的气体膨胀，4、扩压段扩压管段使剩余没有被液化的气体膨胀，气体压力、温度升高，气体流速恢复到亚音速水平。经真空泵排出。液化水蒸气从排口排出。使用时，将湿空气进口与真空室相连，将出口与真空泵相接。启动真空泵，真空泵会迅速抽取真空室内的气体，随着环境压力的降低，水的沸点也在降低，其蒸发单位质量的水所消耗的热量却在增加。而真空冷却就是依靠人为地来实现低气压的真空状态，使真空冷却槽的食品物料内的水分在低气压的状态下迅速蒸发，水分子大量迁移是由于吸收了自身热量，就使食品物料的内能大大的降低，也就是说，水分子迅速迁移的同时，也迅速带走了食品物料内部的热量，从而实现了食品物料迅速冷却的目的。随后带有大量水蒸气的流体流经超音速分离管，在稳定段时将流体变得均匀，稳定。接着均匀稳定的流体进入拉瓦尔段的渐缩段，流体获得加速到超音速，并完成定熵膨胀压缩过程，随后进入渐扩段，流体压力升高，温度降低是一个制冷过程，流体在该段进一步加速，使相态发生改变。然后经过旋流器，使经过的流体产生一个较大的离心力，进行分离。最后经过扩压管段使剩余没有被液化的气体膨胀，气体压力、温度升高，气体流速恢复到亚音速水平。经真空泵排出。液化水蒸气从排口排出。整个过程结构简单，成本低，实用性强。上述实施例仅用于说明本技术具体实施的技术方案而非对其进行限制，所属
的普通技术人员应该理解，在不违背本技术宗旨的前提下，未改变其性能或用途对本技术的实施方式进行的任何等同替代或明显变型，均应涵盖在本技术请求保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型真空冷却装置，包括真空室（1）和真空泵（4），其特征在于：所述的真空室（1）与真空泵（4）之间设置有超音速分离器。

【技术特征摘要】
1.新型真空冷却装置，包括真空室（1）和真空泵（4），其特征在于：所述的真空室（1）与真空泵（4）之间设置有超音速分离器。2.根据权利要求1所述的新型真空冷却装置，其特征在于：所述的超音速分离器包括与真空室（1）连接的第一直管段（a），与第一直管段（a）连接的拉瓦尔管段（b），与拉瓦尔管段（b）连接的第二直管段（c），与第二直管段（c）连接的扩压段（d）；所述的扩压段（d）连接真空泵（4）。3.根据权利要求2所述的新型真空冷却装置，其特征在于：所述的拉瓦尔管段（b）包括减缩段（...

【专利技术属性】
技术研发人员：李甜甜，王艳，张佳琳，卢春焕，原峥，石融康，
申请(专利权)人：河南城建学院，李甜甜，
类型：新型
国别省市：河南;41