采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统技术方案

本发明专利技术涉及一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统，包括冰浆生成器、空气制冷循环装置以及制冰溶液循环装置，所述冰浆生成器包括制冰水溶液通道以及载冷气体通道，所述空气制冷循环装置包括依次连接的制冷压缩机、管束式换热器的热侧通道以及涡轮冷却器；所述制冰溶液循环装置包括管束式换热器的冷侧通道以及制冰溶液泵。本发明专利技术的目的是优化冷冻蒸汽式制取冰浆系统的制冷循环部分，用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，因此本发明专利技术不仅能够降低成本，节约能源消耗，而且本发明专利技术还提出新型的冰浆生成器结构，进一步简化设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统。
技术介绍
冰蓄冷技术是电力“移峰填谷”和解决尖峰电力不足的重要方法之一，而基于冰浆的动态蓄能方式是目前蓄冷领域最新的技术之一。动态冰浆由微小的冰晶和溶液组成，冰晶粒子的直径一般在几十微米到几百微米，而溶液通常是由水和冰点调节剂(如乙二醇、乙醇或氯化钠等)构成。这种混和溶液有着很好的传输性能，能够像普通流体一样在管道内运输或者在冰槽中贮存，冰晶在传热过程具有相变特性，冰晶粒子的瞬间相变将释放出大量的冷量，可以快速降温及快速响应冷负荷的变化，使得动态冰浆的单位容积冷容量比同等冷水的冷容量要高出许多，因而可以大幅度地减小输送管直径、降低泵功消耗、减小换热器的结构尺寸。制冰技术一般分为静态制冰和动态制冰。静态制冰技术发展得比较早，它与动态制冰技术的最大区别就是静态制取的冰不参与输送，并且制冰不连续进行，难以用于 制取冰浆。动态制冰的主要方法目前有过冷水法、冷冻蒸汽法、真空闪蒸法和气体直接接触法等。特别是直接接触法传热热阻小传热效率高，所以近年来广受关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是优化冷冻蒸汽式制取冰浆系统的制冷循环部分，用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，降低成本，节约能源消耗；另外，本专利技术还提出新型的冰浆生成器结构，进一步简化设备。为实现以上的技术目的，本专利技术将采取以下的技术方案 一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统，包括冰浆生成器、空气制冷循环装置以及制冰溶液循环装置，所述冰浆生成器包括制冰水溶液通道以及载冷气体通道，所述空气制冷循环装置包括依次连接的制冷压缩机、管束式换热器的热侧通道以及涡轮冷却器，该制冷压缩机的入口与载冷气体通道的出口连接，而涡轮冷却器的出口则与载冷气体通道的入口连接；所述制冰溶液循环装置包括管束式换热器的冷侧通道以及制冰溶液泵，该管束式换热器冷侧通道的入口与制冰水溶液通道的出口连接，而制冰溶液泵得出口则与制冰水溶液通道的入口连接。所述冰浆生成器包括壳体以及并排置于壳体内的管束；冰水溶液通道为各管束的内腔，载冷气体通道为各管束外壁与壳体内壁之间的流通间隙，且载冷气体通道中的载冷气体的流向与冰水溶液通道中冰水溶液的流向相垂直。所述制冷压缩机的出口通过第一电阻温度计与管束式换热器热侧通道的入口连接，而管束式换热器热侧通道的出口与涡轮冷却器的入口之间连接第二电阻温度计，涡轮冷却器与载冷气体通道入口之间的连接管道上依次安装第一压力表、第三电阻温度计、第一截止阀、第二压力表、第四电阻温度计、第一温度传感器；载冷气体通道的出口依次通过第五电阻温度计、第三压力表、第二截止阀、第一三通阀、第四压力表、第六电阻温度计、第四截止阀与制冷压缩机的入口连接。冰水溶液通道的出口与管束式换热器冷侧通道的入口之间通过第七电阻温度计连接，管束式换热器冷侧通道的出口与制冰溶液泵入口之间顺序连接第五压力表、第八电阻温度计以及第五截止阀，制冰溶液泵出口依次通过第一球阀、第六截止阀、第九电阻温度计、第二三通阀、第六压力表、第十电阻温度计、第一流量计、第六截止阀与冰水溶液通道的入口相连接。根据以上的技术方案，相对于现有技术，本专利技术具有以下的有益效果 本专利技术采用与冰浆生成器的载冷气体通道首尾相连的制冷压缩机、管束式换热器热侧通道以及涡轮冷却器循环制冰载冷气体，与冰浆生成器的制冰水溶液通道首尾相连的管束式换热器冷侧通道以及制冰溶液泵循环制备制冰水溶液，由此可知本申请用空气制冷循环代替传统的蒸发制冷循环，降低成本，节约能源消耗； 本专利技术所述的冰浆生成器包括载冷气体通道以及制冰水溶液通道，且制冰水溶液通道为各并排放置于壳体的管束内腔，而载冷气体通道为各并排放置管束外壁与壳体内壁之间形成的区域，且制冰水溶液在制冰水溶液通道中的流经方向与载冷气体在载冷气体通道中的流经方向相垂直，由此可知，本申请所述的冰浆生成器的结构类似于管束式换热器结构，进一步简化设备。附图说明图I是用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统结构示意 图2是该系统中冰浆生成器的结构示意图；其中(a)为俯视图；(b)为左视图。其中，压缩机I、管束式换热器2、第一气液分离器3、涡轮4、冰浆生成器5、第二气液分离器6、第一三通阀7、喷水器8、液体泵9、第二三通阀10。具体实施例方式以下将结合附图详细地说明本专利技术的技术方案。如图I所示，本专利技术所述采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统，包括冰浆生成器、空气制冷循环装置以及制冰溶液循环装置，所述冰浆生成器包括制冰水溶液通道以及载冷气体通道，所述空气制冷循环装置包括依次连接的制冷压缩机、管束式换热器的热侧通道以及涡轮冷却器，该制冷压缩机的入口与载冷气体通道的出口连接，而涡轮冷却器的出口则与载冷气体通道的入口连接；所述制冰溶液循环装置包括管束式换热器的冷侧通道以及制冰溶液泵，该管束式换热器冷侧通道的入口与制冰水溶液通道的出口连接，而制冰溶液泵得出口则与制冰水溶液通道的入口连接。所述制冷压缩机的出口通过第一电阻温度计与管束式换热器热侧通道的入口连接，而管束式换热器热侧通道的出口与涡轮冷却器的入口之间连接第二电阻温度计，涡轮冷却器与载冷气体通道入口之间的连接管道上依次安装第一压力表、第三电阻温度计、第一截止阀、第二压力表、第四电阻温度计、第一温度传感器；载冷气体通道的出口依次通过第五电阻温度计、第三压力表、第二截止阀、第一三通阀、第四压力表、第六电阻温度计、第四截止阀与制冷压缩机的入口连接；冰水溶液通道的出口与管束式换热器冷侧通道的入口之间通过第七电阻温度计连接，管束式换热器冷侧通道的出口与制冰溶液泵入口之间顺序连接第五压力表、第八电阻温度计以及第五截止阀，制冰溶液泵出口依次通过第一球阀、第六截止阀、第九电阻温度计、第二三通阀、第六压力表、第十电阻温度计、第一流量计、第六截止阀与冰水溶液通道的入口相连接。另外，所述管束式换热器与涡轮之间设有第一气液分离器，同时该管束式换热器与冰浆生成器之间设有喷水器，而第一三通阀与冰浆生成器之间也设有第二气液分离器，所述喷水器收集第一气液分离器和第二气液分离器的水分，并将收集到的水分喷淋到压缩机和涡轮上，以降低其温度。如图2所示，本专利技术所述冰浆生成器包括壳体以及并排置于壳体内的管束；冰水溶液通道为各管束的内腔，载冷气体通道为各管束外壁与壳体内壁之间的流通间隙，且载冷气体通道中的载冷气体的流向与冰水溶液通道中冰水溶液的流 向相垂直。附图中，管束呈竖直方向排布，而载冷气体通道的入口、出口呈水平方向设置。本专利技术的工作原理如下 本专利技术用压缩机和涡轮来冷却空气，冷却后的空气作为冷媒来冷冻冰浆生成器中的制冰水溶液蒸汽，同时制冰水溶液作为空气制冷循环换热器的冷边提供冷量；具体为该气体直接接触式制冰浆系统包括气体循环和制冰溶液循环两部分，空气首先通过制冷压缩机增压后，温度压力都升高，然后进过一级换热器，温度会降低一些，接着再通过涡轮膨胀对外做功，空气温度进一步下降，接着低温的空气通往冰浆生成器。这里的冰浆生成器采用类似管束式换热器的结构，竖直排列很多管束，管束中由上至下喷入制冰水溶液，而被冷却的空气水平通过管束，空气中的冷量被管束中的制冰水溶液液滴吸收后，形成冰晶，落入下面的冰浆储存槽中。空气温度上升，然后通过一个三通阀回到压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用空气循环制冷的冷冻蒸汽式冰浆制取系统，其特征在于：包括冰浆生成器、空气制冷循环装置以及制冰溶液循环装置，所述冰浆生成器包括制冰水溶液通道以及载冷气体通道，所述空气制冷循环装置包括依次连接的制冷压缩机、管束式换热器的热侧通道以及涡轮冷却器，该制冷压缩机的入口与载冷气体通道的出口连接，而涡轮冷却器的出口则与载冷气体通道的入口连接；所述制冰溶液循环装置包括管束式换热器的冷侧通道以及制冰溶液泵，该管束式换热器冷侧通道的入口与制冰水溶液通道的出口连接，而制冰溶液泵得出口则与制冰水溶液通道的入口连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯诗愚，王盛园，付振东，黄龙，刘卫华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：