【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制冰，具体涉及一种控制冰内气泡类型的方法及装置。
技术介绍
1、冰是一种在生活中和工业生产中都会用到的物质，还广泛存在于自然界中。根据冰的形态和内部物质的不同，冰的种类多种多样，如：淡水冰、盐水冰、块状冰、球状冰、气泡冰和透明冰等。每种冰因其独特的性质，而被应用在不同的场合。餐饮领域需要淡水冰，食品冷藏领域需要富含气泡的冰，冰雕领域需要含有不同气泡含量和类型的冰，酒吧冷饮行业需要块状冰、球状冰和透明冰等。众多行业都对冰有着强烈的需求，但是每个行业对冰类型的需求又不尽相同。冰的特性和类型决定了其可被应用的领域。然而，传统的制冰方式没有考虑冰类型的差异，制作出的冰往往不能直接满足不同行业对冰个性化的需求。在实际的生产和生活中，对含有不同类型气泡的冰有着强烈的现实需求。
2、对冰的关注往往集中在冰中气泡的有无，而忽略了冰中气泡的类型。这就导致制得的冰无法很好的满足个性化的需求。中国专利文献cn 115164463a《一种控制冰块内气泡生成的方法》提出了一种通过控制冰内气泡的生成来制备透明冰的方法和设备，该方法通过控制较小的冻结速率，来实现控制冰内不出现气泡，该专利技术可以实现冰内气泡的有无，但并没有涉及冰内气泡的类型。中国专利文献cn 215983392u《新型透明冰制冰机》公布了一种无气泡冰的制取装置，该装置的原理是通过控制冷冻格内液面不断的升高和降低，降低水中的气体浓度，从而抑制冰内气泡的产生。此外，另一项中国专利文献cn212778077u《透明冰制冰装置》公布了一种制取无气泡冰的装置，该装置采用搅拌的
3、现有技术主要关注冰中气泡的有无，即通过各种方法使冰中不出现气泡，而无法对冰中的气泡的类型进行控制，且已有的制冰方法还存在以下问题：(1)通过控制冰水界面前气体分子浓度制备透明冰的方式，在实际应用中无法准确测量出气体分子的浓度值，导致难以快速制备透明冰；(2)通过控制液面高度和搅拌的方式制备透明冰，不仅工作效率低、能耗高，还会产生大量的噪音。
4、因此，需要开发一种可以制备出含有不同类型气泡冰的方法和装置。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种控制冰内气泡类型的方法及装置，该控制方法操作便捷、简单、成本低廉、能耗低、效率高且能够制备不同类型气泡冰，解决了现有技术无法制备出含有不同类型气泡冰且制冰过程消耗能源较多、控温调节精度差、调节冻结速率响应慢的问题。
2、本专利技术采用以下具体技术方案：
3、本专利技术提供了一种控制冰内气泡类型的方法，该控制方法包括以下步骤：
4、第一步骤，确定所要制备的冰中的气泡类型；
5、第二步骤，根据气泡类型确定所需要的冻结速率；
6、第三步骤，开启冷源，获得冻结锋面处的实际冻结速率；
7、第四步骤，判断实际冻结速率是否处于冻结速率范围内，当实际冻结速率处于冻结速率范围内时，保持冷源参数不变。
8、更进一步地，在第四步骤中，当实际冻结速率处于冻结速率范围外时，则调整冷源参数。
9、更进一步地，冷源参数包括制冷功率和制冷温度。
10、更进一步地，调整冷源参数的具体过程包括：
11、当实际冻结速率低于冻结速率时，则增大制冷功率或者降低制冷温度，直到实际冻结速率处于冻结速率范围内；
12、当实际冻结速率高于冻结速率时，则减小制冷功率或者升高制冷温度，直到实际冻结速率处于冻结速率范围内。
13、更进一步地，实际冻结速率的计算公式为：
14、
15、上式中，v为实际冻结速率，k为冰的导热系数，tm为水凝固相变温度，t为冷源温度，ρ为冰的密度，t为冻结时间，l为水的凝固相变潜热。
16、更进一步地，所述气泡类型包括蛋状气泡和针状气泡。
17、更进一步地，制备蛋状气泡冰的冻结速率为大于等于20μm/s；
18、制备蛋状和针状气泡冰的冻结速率为10μm/s～20μm/s；
19、制备针状气泡冰的冻结速率为3μm/s～10μm/s；
20、制备无气泡冰的冻结速率为0μm/s～3μm/s。
21、另外，本专利技术还提供了一种上述控制方法所采用的控冰装置，该控冰装置包括散热单元、制冷片、传热介质、保温材料、透明壳体和控制单元；
22、所述散热单元与所述制冷片的热端贴合，用于实现所述制冷片的散热；
23、所述制冷片的冷端与所述传热介质贴合；
24、所述传热介质位于所述透明壳体的底部，用于将所述制冷片产生的冷量传导至所述透明壳体内的水使其冻结成冰；
25、所述保温材料包覆于所述传热介质的外周侧；
26、所述控制单元与所述制冷片信号连接，用于控制所述制冷片。
27、更进一步地，所述散热单元包括低温恒温槽和换热器；
28、在所述低温恒温槽与所述换热器之间循环流动有冷媒。
29、更进一步地，所述制冷片为电制冷片；
30、所述控制单元为数字恒温仪，用于控制制冷片的温度；
31、所述换热器为微通道换热器；
32、所述传热介质为铜板；
33、所述保温材料为保温棉。
34、有益效果：
35、本专利技术提供了一种控制冰内气泡类型的方法，该控制方法将冰中气泡类型与冻结速率进行关联，只需通过控制冷源参数来控制冻结锋面处的实际冻结速率就可以得到不同类型的气泡冰，从而实现仅需控制冷源参数就能改变冰中气泡的类型和有无，操作简单、便捷、耗时短、能耗低；因此，该控制方法不仅可以控制冰内气泡的有无，还可以实现对冰内气泡类型的控制，可以让冰中出现蛋状气泡、蛋状和针状气泡、针状气泡和无气泡，避免了无效能耗和噪音、控制精度高、制备时间短。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种控制冰内气泡类型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第四步骤中，当实际冻结速率处于冻结速率范围外时，则调整冷源参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，冷源参数包括制冷功率和制冷温度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，调整冷源参数的具体过程包括：
5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，实际冻结速率的计算公式为：
6.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述气泡类型包括蛋状气泡和针状气泡。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，制备蛋状气泡冰的冻结速率为大于等于20μm/s；
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的控制方法所采用的控冰装置，其特征在于，包括散热单元、制冷片、传热介质、保温材料、透明壳体和控制单元；
9.如权利要求8所述的控冰装置，其特征在于，所述散热单元包括低温恒温槽和换热器；
10.如权利要求8所述的控冰装置，其特征在于，所述制冷片为电制冷片；
【技术特征摘要】
1.一种控制冰内气泡类型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第四步骤中，当实际冻结速率处于冻结速率范围外时，则调整冷源参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，冷源参数包括制冷功率和制冷温度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，调整冷源参数的具体过程包括：
5.如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，实际冻结速率的计算公式为：
6.如权利要求1-4任意一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋孟杰，邵苛苛，张旋，张龙，石含，高润淼，刘源鑫，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。