使用带电的二氧化碳雪进行冷却的系统和方法技术方案

一种方法和装置通过使用二氧化碳雪／蒸汽流来冷却物质。将该物质设置在接近于二氧化碳雪／蒸汽和具有参比电势的导体的出口处。为完成该方法，将液体二氧化碳流进行压力膨胀以形成二氧化碳雪和蒸汽流。二氧化碳雪和蒸汽然后与导电面接触并通过与其摩擦接触而产生电荷。此后，将二氧化碳雪／蒸汽直接作用到需冷却物上和具有参比电势的导体上。参比电势吸引二氧化碳雪并帮助它们撞击需冷却物质。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本文所述的专利技术与美国共同未决专利申请所述专利技术有关，该申请的系列号为第＿＿＿号(律师Docket D-20，511)，由G．Rhoade专利技术的“由液体二氧化碳流制备细雪颗粒的装置”，并委托与此申请同一代理人。本专利技术涉及通过使用二氧化碳雪而进行的物质的冷却，并进一步涉及一种经过改进的使用带电的二氧化碳雪粒进行冷却的改进方法和系统。在世界范围内正在研究液体二氧化碳应用的改进方法。可将液体二氧化碳用作各种物质的冷却，包括食品和其它物质。常规食品冷却器(致冷器)采用直接接触以使需处理物质冷却，并结合蒸气再循环以增加传热过程。通过使用机械致冷器内的风扇以获得蒸气速度和湍流从而使传热明显改进。通过二氧化碳进行冷却的致冷器，比固体干冰颗粒以及冷蒸汽具有更大优势。在需冷却的每一物质周围在该物质现有的表面温度下有一蒸气薄膜。此膜极大阻碍致冷。直接使该物质冷却的干冰颗粒穿过蒸气膜并在大约-110°F温度下接触该物质。此外，在压力膨胀下形成的-110°F的二氧化碳蒸汽也直接冷却该物质。干冰雪／冷蒸气的混合产生强的传热区。然而在大部分情况下，需冷却的物质是例如在传送带上移动的，并迅速通过传热区。结果是冷却量受到需处理物质移动速度的限制。其它限制潜在冷却量的因素为传送带上物质的位置。这样，该物质可以经过，而非穿过大部分强的传热区。撞击需冷却物质的干冰粒通常也因冲击弹回，因此只能获得瞬间接触。为了使二氧化碳雪粒子和冷蒸气再循环回到需冷却物质上而使用高速风扇。然而，在带有未充分利用的冷蒸气排出流中将带走一些细雪粒，而使其离开致冷器。这阻碍了二氧化碳雪的利用。已知在一定条件下，二氧化碳雪可获得静电荷或稳定电荷，这是因为二氧化碳雪颗粒在性能上是不导电的并且一旦获得则维持该电荷。在美国专利US3786644中，将二氧化碳雪中该电荷的存在看作一个问题，即二氧化碳雪易于粘附在用于分散二氧化碳雪的角状容器内壁上。因此，该’644专利建议在放电区放置高温线圈，加热线圈以发光，这被认为可除去电荷。在Clark的美国专利US5287801中指出一种用香料粒涂覆食品的方法。香料粒获得可确保它们对食品的粘附的静电荷。通过电手段给予静电荷。因此，本专利技术的一个目的是提供一种经过改进的使用二氧化碳雪或泡沫(snow)和蒸汽冷却物质的方法和装置。本专利技术的另一目的是提供一种改进的二氧化碳雪／蒸汽冷却方法和装置，它们采用静电学原理以使二氧化碳雪更好地粘附需冷却物质。一种方法和装置通过使用二氧化碳雪／蒸汽流来冷却物质。将该物质设置在接近于二氧化碳雪／蒸汽和具有参比电势的导体的出口处。为完成该方法，将液体二氧化碳流进行压力膨胀以形成二氧化碳雪和蒸汽流。二氧化碳雪和蒸汽然后与导电面接触并通过与其摩擦接触而产生电荷。此后，将二氧化碳雪／蒸汽直接作用到需冷却物上和具有参比电势的导体上。参比电势吸引二氧化碳雪并帮助它们撞击需冷却物质。附图说明图1为本专利技术第一种实施方案的剖面图，该实施方案引起液体二氧化碳流的初次膨胀，进一步在压力膨胀期间产生的雪粒子上产生稳定的电荷。图2为减速管结构的示意透视图，该结构获得带电的雪／蒸汽流并引起其减速。图3为含有传送带并采用本专利技术的致冷器的示意透视图。图4为致冷器的示意透视图，其中传送带可使悬挂物质穿过致冷器并采用本专利技术。图5为本专利技术的第二种实施方案的剖面图，该实施方案产生液体二氧化碳流的初次膨胀，通过多孔构件进入中间压力区并进一步传在第一次压力膨胀期间产生的雪粒子上形成稳定的电荷或静电荷。图6为图5中由线A-A剖开的第二种实施方案的示意图。简而言之，本专利技术产生一种二氧化碳雪粒子和蒸汽的流体，该雪粒子具有静电荷(通常为负电荷)。然后将二氧化碳雪注入含有较少或相反电荷的区域。将需冷却物放在接近于较少或相反电荷的区域和二氧化碳雪／蒸汽喷射点。二氧化碳雪穿过在需冷却物周围的蒸汽膜阻挡层并与其表面接触。作为良好绝缘体的二氧化碳雪不会立即放电，而是保持与需冷却物接触直到持续到其蒸发的时间。当将带电雪粒子吸引到需冷却物上，它们不仅碰撞与二氧化碳雪／蒸汽喷射点相对的一边，而且也可看到它们改变方向碰撞并粘附需冷却物的所有侧面。干冰雪良好的电子绝缘性是传热速度的一个因素。如上所述，在雪粒子上的电荷没有立即放电和传向需冷却物上面。相反，只要在颗粒电荷和需冷却物上的电荷之间存在有静电差，则二氧化碳雪粒子继续吸附。结果是阻止蒸气膜阻挡层再发展。在现有技术的高速／湍流碰撞方法中，一些干冰雪撞击需冷却物然后弹回，而有些干冰雪完全错过需冷却物。在所有情况下，一些二氧化碳雪累积在某些位置而非需冷却物上面或者被排出蒸汽带走而损失。本专利技术极大地避免了这些情况。本专利技术能够进一步减少上述情况的发生从而可减少传热装置的能量需求。静电充电过程是较低速度的过程并能使雪粒的动量最小化。省去高速液体二氧化碳喷射枪和风扇可大量节省设备费用。并且与静电法有关的结构材料可以是不导电的。用便宜的不导电材料代替当前使用的导电材料可节省设备费用。用静电法充电二氧化碳雪的方法包括使雪粒子碰撞导电体表面上(例如电子供体)并使电子从导电表面向雪粒子转移。在雪粒子上的电子返回到电子供体上之前必须迅速将二氧化碳雪与电子给体材料分离。通常，接触越紧密和摩擦次数越多则静电荷转移量越高。为了确保电子供应充分，既可将电子供给体材料连接负电势源又可将其接地。当使供体材料接地时，根据碰撞颗粒的速度，通过膨胀运动刚好先于充电作用，即可成功进行电子转移并可避免电荷的丢失。许多材料混合可在二氧化碳雪上生成静电荷。通常优选的是导体，其中，最好的导体是铜、银和金。由于干冰雪是很好的绝缘体，雪粒子则易于保持静电荷。已经测定并发现铜和银可在雪粒子上面产生相同数量的静电荷。已经发现当使用平的或弯曲的导电板来给予电荷时，由大气中的湿气形成的霜将随即会减少转移到雪上的电荷数。因此，优选的是使雪粒子通过一封闭区，例如一铜管，它既充当电子供体又可将大气中湿气的作用减至最小。更具体地，二氧化碳雪／蒸汽通过管结构的流体流速阻止周围空气和湿气的侵入。参考图1，显示出一个作为示范的二氧化碳雪生产装置10，并包括一个液体二氧化碳供应管12，通过联接器14将它与液体二氧化碳膨胀管16联结。在膨胀管16的末端为板18，它具有通向导电管(优选铜管)22的小孔20。铜管22充当从其中穿过的二氧化碳雪粒子24的电子供体。当通过供应管12送入液体二氧化碳时，它在大约300psig的压力和0°F的温度下进入。当液体二氧化碳通过小孔20时，它进行膨胀使其温度达到大约110°F，从而通过三相点并能产生雪粒子24和蒸汽。雪粒子24然后穿过铜管22并且由于它们与内表面的摩擦接合而获得电荷。结果是从铜管22出来的雪粒子带有负电荷。转向图2，将铜管20联结到用于降低带电的雪颗粒速度和动量的减速管结构26上。较低的颗粒动量使得带电雪在靠近需冷却物质时更容易向其转弯。这样，铜管20使雪／蒸汽切向注入位于外管30和内管32之间的环隙28中。通过顶盖34关闭管30和32最上部开口。环隙28借助孔36向下敞开，并能使已顺着环隙28螺旋下行的雪排出并移向需冷却物。内管32的存在能使雪更有效地螺旋流下行，降低其速度，并进一步阻止空气和湿气进入环隙的中心。可以看出通过盖38将内管32的底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却物质的方法，所述方法使用二氧化碳雪和蒸汽，将所述物质固定在二氧化碳雪／蒸汽源和具有参比电势的导电装置的结合处，所述方法包括如下步骤：将液体二氧化碳流送到压力膨胀区以形成二氧化碳雪颗粒的流体；将所述二氧化碳雪颗粒与导电面进行物 理摩擦接触并获得静电荷；和将所述的已带静电的雪颗粒导向所述物质和所述导电装置上，在所述的导电装置上的所述的参比电势吸引所述的已带静电的雪颗粒并帮助其与所述物质接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GD霍尔德斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]