一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器制造技术

本发明专利技术公开了一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，包括：储液罐，其用于存储制冷剂；螺旋换热管，其置于所述储液罐内，制冷剂淹没所述螺旋换热管；所述螺旋换热管的进口和出口均位于储液罐外。通过将换热管的形状设计成螺旋状，采用螺旋管式的换热器，使得内部的过冷水流速度矢量不断改变，改变边界层的温度过低的缺点，有利于减小发生冰堵，提高了系统的稳定性。螺旋换热管置于低温制冷剂内，减小了表面换热热阻，增强了换热能力，减小了换热面积。此外，对于过冷水，需要稳定的换热条件，采用制冷剂淹没螺旋换热管的换热方式，可以保证过冷水的换热边界一直处于稳定状态，有利于增加系统的稳定性，减小发生冰堵的风险。减小发生冰堵的风险。减小发生冰堵的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器


[0001]本专利技术涉及过冷水动态制冰
，具体涉及一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器。

技术介绍

[0002]过冷水动态制冰技术目前得到了广泛的应用，但是制冰过程中，由于过冷水处于亚稳态，在过冷却器内很容易因为内部结冰而形成冰堵。目前，常用的过冷却器主要是板式换热器(如专利ZL201220297793.4)，此外，制冷剂循环通常是采用干式循环，或者采用载冷剂循环的方式，通过过冷却器。
[0003]板式换热器在换热过程存在的问题是沿着壁面换热过程中，由于边界层的作用，边界层处的水温比主流水温低，这导致边界层处容易出现结冰并形成冰堵。若采用螺旋的方式，通过改变过冷水的速度矢量，使得过冷水在边界的温度梯度降低，有利于降低过冷水结冰的风险。目前，过冷器的常用设计方法并没有考虑过冷水流动对结冰的影响，但流动对过冷水结冰的影响是客观存在的。此外，采用载冷剂经过过冷器的方式，由于增加了中间级换热，使得能耗增加，系统性能下降。而采用直接蒸发的干式蒸发循环，由于干度的存在，使得换热性能下降。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
所存在的至少一技术问题，本专利技术的目的旨在提供一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，以通过螺旋的方法，改变壁面边界层的过冷水的速度矢量，从而改变过冷水在壁面的停留时间。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，包括：
[0007]储液罐，其用于存储制冷剂；
[0008]螺旋换热管，其置于所述储液罐内，制冷剂淹没所述螺旋换热管；所述螺旋换热管的进口和出口均位于储液罐外。
[0009]进一步地，所述螺旋换热管的的总表面积A要满足以下条件：
[0010](m'
·
c/h)<A<(1.2
·
m'
·
c/h)
[0011]其中，m'是螺旋换热管内部水流量，c是水的比热容，h是螺旋换热管的表面换热系数。
[0012]进一步地，所述螺旋换热管大小均匀，管内表面抛光处理，并涂覆超疏水涂层，管外表面点焊毛刺。
[0013]进一步地，所述储液罐内存储有其三分之二体积的制冷剂。
[0014]进一步地，所述储液罐内的存储空间为长方体状。
[0015]进一步地，在所述储液罐内其高度三分之二位置处设置有有回油口，回油口连接压缩机，由电磁阀控制回油的启停。
[0016]进一步地，所述制冷剂蒸发温度不低于
‑
6℃，通过膨胀阀的开度调节。
[0017]进一步地，所述螺旋换热管外径不小于20cm。
[0018]进一步地，所述螺旋换热管的进口的水温为0℃及0℃以上，出口的水温为
‑
3℃及以上。
[0019]所述螺旋换热管的进出口位于储液罐内其高度四分之一位置处。
[0020]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0021]螺旋换热管置于低温制冷剂内，减小了表面换热热阻，增强了换热能力，减小了换热面积。此外，对于过冷水，需要稳定的换热条件，采用浸泡满液式的换热方式，可以保证过冷水的换热边界一直处于稳定状态，有利于增加系统的稳定性，减小发生冰堵的风险。
[0022]采用螺旋管式的换热器，使得内部的过冷水流速度矢量不断改变，改变边界层的温度过低的缺点，有利于减小发生冰堵，提高了系统的稳定性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器的结构示意图；
[0024]图2为螺旋换热管小毛刺示意图；
[0025]图中：101、制冷剂；102、储液罐；103、螺旋换热管；104、回油口；201、螺旋换热管管外表面；202、螺旋换热管管内表面；203、毛刺。
具体实施方式
[0026]实施例：
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0028]参阅图1所示，本实施例提供的过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器主要包括储液罐102和螺旋换热管103。
[0029]其中，该储液罐102内存储有低温制冷剂101，该螺旋换热管103置于储液罐102内，制冷剂101淹没螺旋换热管103，螺旋换热管103内部有水流通过，螺旋换热管103的进口和出口穿过储液罐102，在穿口处密封，即螺旋换热管103的进口和出口均位于储液罐102外。该螺旋换热管102可设置一根或一根以上，具体数量可根据需求而设，摆放的位置可以是立式也可以是卧式，需要保证整个螺旋换热管102浸泡在制冷剂101内。
[0030]由此可见，通过将换热管的形状设计成螺旋状，采用螺旋管式的换热器，使得内部的过冷水流速度矢量不断改变，改变边界层的温度过低的缺点，有利于减小发生冰堵，提高了系统的稳定性。螺旋换热管置于低温制冷剂内，减小了表面换热热阻，增强了换热能力，减小了换热面积。此外，对于过冷水，需要稳定的换热条件，采用制冷剂淹没螺旋换热管的换热方式，可以保证过冷水的换热边界一直处于稳定状态，有利于增加系统的稳定性，减小发生冰堵的风险。
[0031]在一具体实施例中，上述螺旋换热管103的的总表面积A要满足以下条件：
[0032](m'
·
c/h)<A<(1.2
·
m'
·
c/h)
[0033]其中，m'是螺旋换热管内部水流量，c是水的比热容，h是螺旋换热管的表面换热系数，可以通过实验测得。
[0034]通过如此设计，能够进一步保证冷水的换热边界一直处于稳定状态，保证换热过
程是小温差换热，换热后的出口温度不能过低，有利于增加系统的稳定性，减小发生冰堵的风险。
[0035]在一具体实施例中，如图2所示，上述的螺旋换热管103大小均匀，螺旋换热管管内202表面抛光处理，并涂覆超疏水涂层，螺旋换热管管外表面201点焊小毛刺203，以增加管外表面表面积；螺旋换热管103外径不小于20cm，以保证换热的效果。螺旋换热管的进口的水温为0℃及0℃以上，出口的水温为
‑
3℃及以上。
[0036]在一具体实施例中，上述的储液罐102内存储有其三分之二体积的制冷剂101，以保证储液罐空间可以被利用，该制冷剂101可以是载冷剂，如乙二醇、盐水等低温溶液，制冷剂101蒸发温度不低于
‑
6℃，通过膨胀阀的开度调节，以保证制冷的效果。该储液罐102内的存储空间为长方体状，储液罐102内其高度三分之二位置处设置有有回油口，回油口连接压缩机，由电磁阀控制回油的启停，以将制冷剂中的油回收，以避免影响换热效果。该螺旋换热管的进出口位于储液罐内其高度四分之一位置处，以便于生产加工
[0037]上述实施例只是为了说明本专利技术的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，其特征在于，包括：储液罐，其用于存储制冷剂；螺旋换热管，其置于所述储液罐内，制冷剂淹没所述螺旋换热管；所述螺旋换热管的进口和出口均位于储液罐外。2.如权利要求1所述的过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，其特征在于，所述螺旋换热管的的总表面积A要满足以下条件：(m'
·
c/h)<A<(1.2
·
m'
·
c/h)其中，m'是螺旋换热管内部水流量，c是水的比热容，h是螺旋换热管的表面换热系数。3.如权利要求1或2所述的过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，其特征在于，所述螺旋换热管大小均匀，管内表面抛光处理，并涂覆超疏水涂层，管外表面点焊毛刺。4.如权利要求1所述的过冷水动态制冰的螺旋过冷却蒸发器，其特征在于，所述储液罐内存储有其三分之二体积的制冷剂。5.如权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明彪，冯自平，
申请(专利权)人：中科广能能源研究院重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：