过冷却水制备系统及具有其的制冰系统技术方案

本发明专利技术提供一种过冷却水制备系统及具有其的制冰系统，所述过冷却水制备系统包括不冻液流动系统、水流动系统、控制系统；所述不冻液流动系统通过管路连接以形成循环回路的第一恒温装置、第一水泵、第一流量计、第一压力计、紧凑型换热器；所述水流动系统包括通过管道连接的：与水源连通并控制水温度的第二恒温装置、第二水泵、第二流量计、第二压力计、所述紧凑型换热器；所述控制系统检测和调整整个系统的运行。的运行。的运行。

【技术实现步骤摘要】
过冷却水制备系统及具有其的制冰系统


[0001]本专利技术涉及过冷却水、冰/雪制造
，具体涉及一种过冷却水制备系统及具有其的制冰系统。

技术介绍

[0002]0℃以下不结冰的水称为过冷却水。利用过冷却水连续地生成的冰或冰浆具有潜热大、冷却快的特点，被应用于动态冰蓄冷空调系统作为冷却介质。在动态冰蓄冷系统中，换热器在连续生成过冷却水的过程中起着关键作用，目前主要采用改进型套管式换热器和板式换热器来连续生成冰蓄冷的过冷却水。然而，冰堵的随机发生会导致过冷却水的间歇性生成，一旦发生冰堵，过冷却水的生成只能在冰融化后进行。
[0003]对于过冷却水生成系统来说，停止后重新启动将导致能源消耗的增加。在动态蓄冰系统中，
‑
1℃～
‑
2℃的过冷却水常被用于蓄冷，而蓄冰槽的IPF(冰填充率)一般为30％～40％，造成了空间的浪费。这主要是由于过冷却度小，过冷却度释放后，只有一小部分过冷却水转化为冰，蓄冰槽中的冷水需要不断循环换热，再次冷却，以增加储冰量。温度较低的过冷却水具有更高的能量，过冷却度释放后更容易转化为冰或冰浆，其应用范围将更加广泛，如室内造雪、保鲜等。
[0004]目前，已经有采用板式换热器或其它类型换热器连续生成过冷却水进行冰蓄冷等的研究文献，但是过冷却水到达的温度仅限于
‑
3.3℃，持续时间约为10min。如何生成更低温度的过冷却水，让持续的时间更长，是过冷却水制造领域的难题，需要进行更进一步的探索。
[0005]有鉴于此，有必要提供一种改进的过冷却水制备系统及具有其的制冰系统，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种过冷却水制备系统及具有其的制冰系统。
[0007]为解决上述技术问题之一，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种过冷却水制备系统，包括不冻液流动系统、水流动系统、控制系统；
[0009]所述不冻液流动系统通过管路连接以形成循环回路的第一恒温装置、第一水泵、紧凑型换热器，所述紧凑型换热器包括若干水通道片、若干不冻液通道片，若干水通道片、若干不冻液通道片交替堆叠形成交替的水通道、不冻液通道，所述若干水通道片、若干不冻液通道片分别设有若干微结构，所述微结构位于所述水通道、不冻液通道内；
[0010]所述水流动系统包括通过管道连接的：与水源连通并控制水温度的第二恒温装置、第二水泵、所述紧凑型换热器；
[0011]所述控制系统与第一恒温装置、第一水泵、第二恒温装置、第二水泵均通讯连接，且所述控制系统包括连接于不冻液通道入口的第一入口温度传感器、连接于不冻液通道出口的第一出口温度传感器、连接于所述不冻液流动系统上的第一流量计和第一压力计、连
接于水通道入口的第二入口温度传感器、连接于水通道出口的第二出口温度传感器、连接于所述水流动系统上的第二流量计和第二压力计。
[0012]进一步地，所述水通道、所述不冻液通道的水力学当量直径不大于0.4mm，所述水通道、所述不冻液通道的长度不大于50mm。
[0013]进一步地，水在水通道内以0.017l/s～0.032l/s的流量通过，通过在所述紧凑型换热器中的时间为0.038s～0.072s。
[0014]进一步地，所述水通道片、所述不冻液通道片均包括换热区、与所述换热区连通的进口和出口、位于所述换热区周围的边框，所述微结构位于换热区。
[0015]进一步地，所述紧凑型换热器还包括连接于所述水通道的出口的扩压结构。
[0016]进一步地，所述紧凑型微结构还包括位于所述堆叠方向的两端的保温层。
[0017]进一步地，所述水流动系统还包括：连接于所述第一恒温装置与所述紧凑型换热器之间的第一二过滤器、和/或连接于所述第二恒温装置与所述紧凑型换热器之间的第二过滤器。
[0018]进一步地，所述第一过滤器为400目金属网，所述第二过滤器为400目金属网。
[0019]进一步地，所述第一恒温装置、第一球阀、所述第一水泵、所述第一过滤器、所述第一流量计、所述第一压力计、第一入口温度传感器、不冻液通道、第一出口温度传感器依次连接构成循环回路，形成不冻液的流动路径；所述第二恒温装置、第二球阀、所述第二水泵、所述第二过滤器、所述第二流量计、所述第二压力计、第二入口温度传感器、水通道、第二出口温度传感器依次连接，形成水的流动路径。
[0020]一种制冰系统，包括所述的过冷却水制冰系统、位于紧凑型换热器出口的制冰装置。
[0021]进一步地，所述制冰装置为冰桶或冰池。
[0022]进一步地，所述制冰系统还包括与所述冰桶的底部连通的排放口或排放阀；或，所述制冰系统还包括连通所述冰桶或所述冰池与所述第二恒温装置的回流管、连接于所述回流管上的回流水泵。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术的过冷却水制备系统，采用紧凑型换热器作为不冻液和水的热交换单元，提高了换热性能、减少了工作流体在紧凑型换热器内的通过时间，进而减缓或避免出现冰堵的现象。
附图说明
[0024]图1为本专利技术较佳实施例的过冷却水制备系统的示意图；
[0025]图2为本专利技术较佳实施例的制冰系统的示意图；
[0026]图3为本专利技术的紧凑型换热器的结构示意图；
[0027]图4为图3中紧凑型换热器的顶板或底部的结构示意图；
[0028]图5为图3中微结构通道片的示意图，(a)为水通道片，(b)为不冻液通道片；
[0029]图6为本专利技术的过冷却水制备系统制备冷却水的实验结果示意图,(a)过冷却水T
2,out
到达
‑
3.8℃；(b)持续时间t到达108min；
[0030]图7为不同出口水温T
2,out
时的换热温差ΔT和流量比i的变化，其中(a)
‑
2.0℃出口水温T
2,out
；(b)
‑
2.5℃出口水温T
2,out
；(c)
‑
3.0℃出口水温T
2,out
。
[0031]图8是紧凑型换热器内水通道中的冰核形成示意图。
具体实施方式
[0032]以下将结合附图所示的具体实施方式对本专利技术进行详细描述。但这些实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。
[0033]在本专利技术的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构部分放大，因此，仅用于图示本专利技术的主题的基本结构。
[0034]过冷却水以亚稳态存在，在均质成核的情况下，液态的水可以达到
‑
38℃。冰的形成包括冰的成核(也即冰核的形成)、冰的生长。对于低于0℃的水来说，固相(冰)在热力学上比液相更稳定，因为固相每个分子的自由能比液相的自由能低。然而，当一个小冰胚在液相中形成并生长时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过冷却水制备系统，包括不冻液流动系统、水流动系统、控制系统；其特征在于，所述不冻液流动系统通过管路连接以形成循环回路的第一恒温装置、第一水泵、紧凑型换热器，所述紧凑型换热器包括若干水通道片、若干不冻液通道片，若干水通道片、若干不冻液通道片交替堆叠形成交替的水通道、不冻液通道，所述若干水通道片、若干不冻液通道片分别设有若干微结构，所述微结构位于所述水通道、不冻液通道内；所述水流动系统包括通过管道连接的：与水源连通并控制水温度的第二恒温装置、第二水泵、所述紧凑型换热器；所述控制系统与第一恒温装置、第一水泵、第二恒温装置、第二水泵均通讯连接，且所述控制系统包括连接于不冻液通道入口的第一入口温度传感器、连接于不冻液通道出口的第一出口温度传感器、连接于所述不冻液流动系统上的第一流量计和第一压力计、连接于水通道入口的第二入口温度传感器、连接于水通道出口的第二出口温度传感器、连接于所述水流动系统上的第二流量计和第二压力计。2.根据权利要求1所述的过冷却水制备系统，其特征在于：所述水通道、所述不冻液通道的水力学当量直径不大于0.4mm，所述水通道、所述不冻液通道的长度不大于50mm。3.根据权利要求1所述的过冷却水制备系统，其特征在于：水在水通道内以0.017l/s～0.032l/s的流量通过，通过在所述紧凑型换热器中的时间为0.038s～0.072s。4.根据权利要求1所述的过冷却水制备系统，其特征在于，所述水通道片、所述不冻液通道片均包括换热区、与所述换热区连通的进口和出口、位于所述换热区周围的边框，所述微结构位于所述换热区。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凱建，程朋伟，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：