一种超声波内置式过冷却解除装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种超声波内置式过冷却解除装置。包含壳体２及封装在壳体内部的超声波振子盒１０，两者形成一分别与进口管３和出口管１贯通的内腔１２。两个超声波振子盒１０在水平截面上沿壳体２内部内腔圆周呈１２０度分布，超声波发射面１１正对所述内腔的中心轴，使其发射的超声波在壳体内腔内相互斜交，以在内腔内制造既强烈又均匀的超声波场空化扰动。进出口管均沿壳体内部内腔的圆周切线方向水平引出，且水流进出的旋转方向相同。本实用新型专利技术能够高效、快速的促使过冷却液体发生相变，生成固液两相混和的冰浆或者水合物浆，比之传统的机械冲击式过冷却解除装置，性能得到大幅度提高，大大改善了过冷液生成冰（水合物）浆的过程和比例。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超声波内置式过冷却解除装置，特别是涉及一种用于快速解除液——固两相转变时的过冷却度的超声波装置。
技术介绍
在目益普遍的蓄冷空调和新兴的高密度潜热中央空调中，冷量储存或输送的方式已经由传统的利用单相介质的温差显热变为利用介质发生液——固相变时的潜热。前者如水蓄冷空调、普通冷水式中央空调等，后者如各种冰蓄冷空调、水合物蓄冷空调、以及通过把固——液两相共存的冰浆或水合物浆作为载冷媒体直接输送到空调末端的高密度潜热中央空调等。这些通过相变潜热进行冷量储存或输送的高密度载冷媒体主要包括冰和各种共晶盐水合物(暖冰)。在目前应用前景十分广阔的动态冰蓄冷空调和水合物高密度潜热输送中央空调技术中，冰浆或者水合物浆的制造过程是整个系统运行中的一个重要环节。因为冰浆或水合物浆的生成快慢和品质高低直接决定了系统运行的效率和能耗。不管是冰还是水合物，在由液态变为固态的过程中都存在过冷现象。所谓过冷现象就是指液体被冷却到相平衡温度(比如水的相平衡温度为0℃)时并不立即发生相变凝固成固态，而是需要被继续冷却到低于相平衡温度一定程度的时候才开始凝固。针对这一特性，在制造冰浆或水合物浆的各种方法中，目前国内外都普遍采用的效率较高的一种方法是先过冷却再绝热解除过冷生成冰浆。具体流程就是，液态的水或者水合物溶液首先被送入热交换器，经过冷源媒体的冷却，温度降低到具有一定过冷度的过冷状态(比如制造冰浆时水一般被过冷到-2℃)，过冷液从热交换器出来后再进入过冷却解除装置，在过冷却解除装置中完全或者部分解除过冷却状态从而生成冰(水合物)浆。这种方法的最大优点就是能够实现冰(水合物)浆制造过程中的连续化和快速化，因此正在成为行业中的主流技术。很显然，过冷却解除装置是冰(水合物)浆制造技术中的关键设备。目前使用最多的几乎都是以冲击、扰动为主的机械式过冷却解除装置。这些装置的原理是把过冷液以一定的速度和角度直接冲击在不同形状的挡板上，或者通过各种回流通道发生强烈的紊流，以这种冲击或者扰动的方式使不稳定的过冷液发生迅速的结晶从而生成冰粒，释放出的相变潜热使剩下的过冷水温上升，过冷却状态解除。由于这类机械式冲击扰动属于宏观作用，对于冰晶形成的微观过程的影响力是十分有限的。冰晶的生长速度较慢，生成率也比较低，在小过冷度的情况下尤为突出。因此目前的各种过冷却解除装置的过冷却解除效率还有待进一步提高。超声波是一种刺激晶体形成的有效方法，它通过在液体中产生的空化效应强烈的扰动处于声场中的过冷液体。所谓空化效应，就是指当超声波通过液体媒介时，处于超声波稀疏区的液体会被拉断而出现微小的孔腔，即在液体中生成充满气体的气泡，这种气泡存在的时间很短。这样，在这些气泡的高频生成和快速破灭过程中液体内部会产生很强烈的微小扰动，从而极大的降低了晶体开始形成时的难度。因此对于已经处于一定过冷度下的过冷溶液，施加超声波场能快速解除过冷状态，从而快速生成冰浆。本技术正是利用超声波的这一特性，设计了一个能够大幅度提高冰浆生成速度的高效率过冷却解除装置。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够高效、快速的促使过冷却液体发生相变，生成固液两相混和的冰浆或者水合物浆的超声波内置式过冷却解除装置。本技术的上述目的主要是采用如下技术方案来实现的一种超声波内置式过冷却解除装置，它包含壳体2及封装在所述壳体内部的超声波振子盒10，所述壳体2和所述超声波振子盒10形成一内腔12，该内腔12分别与进口管3和出口管1贯通，所述超声波振子盒10内置若干与电源相连的超声波振子13，所述超声波振子13所形成的超声波发射面11正对所述内腔的中心轴。所述壳体2和超声波振子盒10形成的内腔12就是过冷却解除的场所，在所述壳体2内表面的方形凹腔内布置两个完全相同的上述超声波振子盒10，超声波振子盒10竖直放置，超声波振子盒发射面11布置在壳体2内部圆柱形内腔12截面的圆周上，以最大可能的保持内腔的圆柱形状。两个超声波振子盒10在水平截面上沿壳体2内部内腔圆周呈120度分布，这样布置的目的是为了使两个超声波振子盒10发射的超声波在壳体内腔内相互斜交，以在内腔内制造既强烈又均匀的超声波场空化扰动。在所述壳体的上部侧面上布置有一进口管3，下部侧面上布置有一出口管1。进出口管均沿壳体内部内腔的圆周切线方向水平引出，且水流进出的旋转方向相同。这样的进出口管布置方式是为了使水流在进入壳体内部内腔后发生旋转扰动，以使水流在内腔内接受更加均匀的超声波辐射。所述壳体顶部开有一排气管5，排气管装有截止阀4。可以通过截止阀4排除壳体内的杂质气体，也可以作为高压安全保护措施。所述壳体的材料可以是钢、铜、有机玻璃等，不需要特别规定。所述的超声波振子盒由超声波振子13、不锈钢外壳14和超声波振子电源引线6组成。若干超声波振子13等间距的布置在矩形截面的长方体不锈钢外壳14内部，所有超声波振子13的发射面都贴在不锈钢外壳的同一个内表面上，这个内表面所对应的外表面就是超声波振子盒的发射面11，它在过冷却解除装置中正对上述过冷却解除场所内腔的中心轴，以便向内腔2内发射均匀的超声波。除超声波振子电源引线6处是开口外，超声波振子盒是全部封闭的，其内外部隔绝，以防止液体侵入腐蚀超声波振子。所述超声波振子盒的电源引线处设有电源引线不锈钢套管7，套管外壁面加工有螺纹。振子盒整体封装在所述壳体内，电源不锈钢套管包裹着振子电源引线从壳体圆形开孔处伸出，并通过密封胶垫9和紧固螺母8使壳体封闭。另一方面，不锈钢电源引线套管和紧固螺母还起到固定振子盒的作用。本技术利用内置式超声波刺激过冷却液体生成冰(水合物)浆，比之传统的机械冲击式过冷却解除装置，性能得到大幅度提高，大大改善了过冷液生成冰(水合物)浆的过程和比例，其优点主要表现为1.超声波刺激使得冰(水合物)浆的生成速度大大提高，过冷却解除效率远远高于传统的机械冲击式；2.整个装置结构简单紧凑；3.全封闭式的装置同时适合开式和闭式的制冰(水合物)系统；4.全部的超声波振子都封装集成在不锈钢超声波振子盒内，有效的避免了超声波振子可能遭受的机械破坏和化学腐蚀，使得本技术装置既适合制造冰浆也适合制造有一定挥发性和腐蚀性的水合物浆；5.超声波振子盒的全内置可以最大限度的利用超声波能量，大量节约超声波发生器的功耗。6.120度交错的超声波场均匀稳定，旋转通过的过冷液在装置中能够充分均匀的混合并接受超声波辐射，同时还可以防止生成的冰浆分层堵塞出口。7.声波振子的超声波发射频率和发射功率均可调节，以适应不同的流量状况。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1的横截面结构示意图；图3是技术超声波振子盒内部结构示意图(包括正视图和俯视图)附图标记说明1出口管，2壳体，3进口管，4截止阀，5排气管，6超声波振子电源引线，7电源引线不锈钢套管，8螺母，9密封胶垫，10超声波振子盒，11发射面，12内腔，13超声波振子，14不锈钢外壳 具体实施方式如图1、图2所示，本技术的一种超声波内置式过冷却解除装置，它包含壳体2及封装在壳体2内部的两个超声波振子盒10，壳体2和超声波振子盒10形成一圆柱形内腔12，两个超声波振子盒10在水平截面上沿内腔12圆周呈120度分布。内腔12分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波内置式过冷却解除装置，其特征在于：它包含壳体（２）及封装在所述壳体（２）内部的超声波振子盒（１０），所述壳体（２）和所述超声波振子盒（１０）形成一内腔（１２），该内腔（１２）分别与进口管（３）和出口管（１）贯通，所述超声波振子盒（１０）内置若干与电源相连的超声波振子（１３），所述超声波振子（１３）所形成的超声波发射面（１１）正对所述内腔（１２）的中心轴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯自平，肖睿，黄冲，何世辉，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]