超声波过冷解除装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及过冷水制冰技术，具体是一种超声波过冷解除装置。该装置包括用于输送过冷液体的外管和用于向该外管中的过冷液体施加超声波的超声波装置，该外管设有第一出口和第二出口，该外管包括第一端和第二端，其特征在于：所述超声波装置设置在所述外管中，其包括固设于所述外管中且内设有空腔的壳体和设置在该壳体中的若干超声波换能器，该壳体包括第一端和第二端。本实用新型专利技术与现有的超声波过冷解除装置相比，解除过冷更加充分，能耗更加小，具有更高的解除过冷效效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及过冷水制冰技术，具体是一种超声波过冷解除装置。
技术介绍
冰蓄冷技术利用电网低谷时段制冷主机制冷并由蓄冷设备将冷量储存起来，待电网高峰时段将冷量释放出来，是实现移峰填谷和节能降耗的重要技术。冰蓄冷技术的制冰方式有两种，一种是传统的冰球式和盘管式制冰，另外一种是20世纪90年代逐步发展起来的动态制冰方式，即过冷水制冰方式。由于过冷水制冰具有较高的制冰率和能量效率，因而得到越来越多人的重视。过冷水制冰系统通常包括过冷却装置、过冷解除装置和蓄冰槽，其原理是过冷却装置利用制冷主机提供冷量将普通水冷却至过冷状态(零度以下的过冷水)，过冷水通过过·冷解除装置(也称为促晶器)解除过冷状态，形成零度的冰水混合物(冰浆)，最后冰浆储存于蓄冰槽中，用于制冷系统的制冷和其他用冰的场合。过冷水制冰关键的技术在于确保流过过冷却装置的液体具有尽可能大的过冷度，但同时又必须保证过冷液体不能在流出热交换器之前生成冰晶，否则换热器将被堵塞甚至破坏。此外，还应有高效率的过冷却解除技术，以确保过冷水能够连续快速结晶。过冷水并不稳定，诱发结冰的因素很多，现有研究表明利用超声波可以破坏过冷水的过冷状态，促进晶核快速生成，解除过冷状态。然而现有基于超声波解除过冷原理的过冷解除装置还不能很好地解除过冷，普遍存在解除过冷不够充分，能耗过大，解除过冷效率不高的问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是提供一种解除过冷更加充分，能耗更加小，且具有较高解除过冷效果的超声波过冷解除装置。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种超声波过冷解除装置，包括用于输送过冷液体的外管和用于向该外管中的过冷液体施加超声波的超声波装置，该外管设有第一出口和第二出口，该外管包括第一端和第二端，其中所述超声波装置设置在所述外管中，其包括固设于所述外管中且内设有空腔的壳体和设置在该壳体中的若干超声波换能器，该壳体包括第一端和第二端。改进之一所述壳体的第一端与所述外管的第一端固定连接。即超声波装置与外管之间是直接固定连接的。改进之二 所述壳体的第一端与所述外管的第一端之间为法兰固定连接。改进之三所述外管的第一出口设置在所述外管的管壁上，所述外管的第二出口设置在所述外管的第二端。改进之四所述外管的第一出口设置在靠近所述外管的第一端处。由此可以防止外管中形成液体流动死区产生冰堵，还可以使进入外管的过冷液体充分吸收超声波装置所产生的超声波，提高能量利用率。改进之五所述超声波换能器的引线从所述壳体的第一端引出。改进之六所述外管上设有连通所述壳体内部与所述外管外部的引线器，所述超声波换能器的引线从该引线器引出至所述外管外部。改进之七所述壳体的外壁面与所述外管的内壁面之间设有支撑固定件。改进之八至少一所述支撑固定件呈管状，其一端与所述外管的管壁固定连接，另一端与所述壳体的壳壁固定连接，所述超声波换能器的引线从所述支撑固定件引出至所述外管外部。即支撑固定件同时起到限位固定和容纳引导引线的双重作用。改进之九所述壳体的第二端呈锥状。所谓呈锥状，是指该端部的尺寸与壳体的主体部分相比有一定程度的缩小。壳体的尾端呈锥状可以起到过渡作用，减少液流喘振。与现有技术相比，有益效果是本技术的超声波装置为“内置式”结构，即将超声波装置设置在输送过冷液体外管的内部而不是外部，这样的好处在于(I)超声波能量利用率高，解除过冷效果好。与外置式结构相比，“内置式”结构的超声波装置实际上是“浸入”过冷液体中的，所产生的大部分超声波都可以被周围的液体吸收，能量转换率更高，从而提高解除过冷效果。(2)由于超声波装置设置在外管中，收窄了外管的部分通过，形成文丘里式结构，有效提高解除过冷效果。(3)晶核生成更加均匀。“内置式”结构的超声波装置的辐射角度范围更大，更加均匀，可以提高外管中过冷液体晶核生成的均匀程度，避免原有外置式超声波装置存在的靠近超声波声源处的液体产生的晶核较多较密集，而在远离超声波声源的晶核较少的问题。因此本技术解除过冷更加充分，能耗更加小，且具有更高的解除过冷效效果。附图说明图I为本技术的原理示意图。图2为实施例一的结构示意图。图3为实施例二的结构示意图之一，各个支撑固定件与引线器是各自独立的部件。图4为实施例二的结构示意图之二，其中一支撑固定件与引线器是同一部件。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。如图I所示，本技术的超声波过冷解除装置包括外管10和超声波装置20。该外管10用于输送过冷液体，其上设有第一出口 13和第二出口 14，且外管10呈管状，其两端中的一端定义为第一端11，另一端定义为第二端12。过冷液体既可以先从第一出口 13进入外管10，再从第二出口 14流出外管10 ;也可以先从第二出口 14流入外管10，再从第一出口 13流出外管10。该超声波装置20设置在外管10中用于向该外管10中的过冷液体施加超声波，其包括壳体30和若干超声波换能器40。其中，壳体30通过直接或间接方式固定设置在外管10中，形状与外管10的形状相匹配。为便于描述，同样将壳体30的两端分别定义为第一端、31和第二端32。而超声波换能器40则设置在壳体30的空腔中，超声波的发射端(或发射面)紧贴壳体30的内壁面。若外管10和壳体30为同心管，则超声波换能器40的发射方向应大致垂直于外管10和壳体30的长度方向，这样得到的外管10径向方向的超声波分量最大，超声波利用率较高。本文中的第一端、第二端、第一出口、第二出口等都是相对的概念，并非用于限制其结构。本技术的工作原理是(I)过冷液体流经超声波装置20时超声波装置20处相当于文丘里管的喉道，在喉道内流体的流速加快，压力降低，形成明显的负压。一方面，若通过合理设计壳体30和外管10，获得适合的变径比，则可以使得使该区域(喉道区域)的压力低于该区域温度的饱和蒸汽压，由此可以在该区域迅速形成充满蒸汽的空化气泡。另一方面，由于超声波装置20还在该区域施加的超声波辐照，也会促使过冷液体产生空化气泡。因此本装置得到可以叠加的双重空化效果。 (2)过冷液体流过超声波装置20后没有溃灭的空化气泡随流体流出超声波发振器的尾部区域时，压力突然增大，气泡瞬间溃灭，从而产生更加强烈空化效应。空化效应是指气泡溃灭能产生瞬时局部的高温高压并形成强烈的冲击波，将破坏过冷液的液相稳定态，促进大量形成晶核，从而迅速解除过冷。总体而言，将超声波装置20设置在输送过冷液体的外管10中，可以获得基于文丘里效果和超声波效果的双重叠加空化效应，有效提高解除过冷效果，避免发生管路堵冰，保障连续制冰。实施例一如图2所不,超声波装置壳体30的第一端31与外管10的第一端11固定连接，即超声波装置与外管10之间是直接固定连接的。壳体30的第一端31固定，而壳体30的其余部分(包括第二端)既可以直接“悬空”在外管10中，也可以通过进一步的加固手段限定，例如在壳体30与外管10之间设置限位部件或连接部件，来限定壳体30与外管10之间的相对空间位置。该壳体30的第一端31与外管10的第一端11之间可以采用现有的各种连接技术，例如常规的法兰连接方式，此时为了保证外管10与壳体30之间的密封效果，防止液体泄漏，还应在壳体30与外管10的法兰盘连接处设置密封部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波过冷解除装置，包括用于输送过冷液体的外管和用于向该外管中的过冷液体施加超声波的超声波装置，该外管设有第一出口和第二出口，该外管包括第一端和第二端，其特征在于：所述超声波装置设置在所述外管中，其包括固设于所述外管中且内设有空腔的壳体和设置在该壳体中的若干超声波换能器，该壳体包括第一端和第二端。

【技术特征摘要】
1.一种超声波过冷解除装置，包括用于输送过冷液体的外管和用于向该外管中的过冷液体施加超声波的超声波装置，该外管设有第一出口和第二出口，该外管包括第一端和第二端，其特征在于所述超声波装置设置在所述外管中，其包括固设于所述外管中且内设有空腔的壳体和设置在该壳体中的若干超声波换能器，该壳体包括第一端和第二端。2.根据权利要求I所述的超声波过冷解除装置，其特征在于所述壳体的第一端与所述外管的第一端固定连接。3.根据权利要求2所述的超声波过冷解除装置，其特征在于所述壳体的第一端与所述外管的第一端之间为法兰固定连接。4.根据权利要求2所述的超声波过冷解除装置，其特征在于所述外管的第一出口设置在所述外管的管壁上，所述外管的第二出口设置在所述外管的第二端。5.根据权利要求4所述的超声波过冷解除装置，其特征在于所述外管的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：江卫红，
申请(专利权)人：江卫红，
类型：实用新型
国别省市：