采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統技術方案

本發明專利技術涉及一種采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統，包括冰漿生成器、空氣制冷循環裝置以及制冰溶液循環裝置，所述冰漿生成器包括制冰水溶液通道以及載冷氣體通道，所述空氣制冷循環裝置包括依次連接的制冷壓縮機、管束式換熱器的熱側通道以及渦輪冷卻器；所述制冰溶液循環裝置包括管束式換熱器的冷側通道以及制冰溶液泵。本發明專利技術的目的是優化冷凍蒸汽式制取冰漿系統的制冷循環部分，用空氣制冷循環代替傳統的蒸發制冷循環，因此本發明專利技術不僅能夠降低成本，節約能源消耗，而且本發明專利技術還提出新型的冰漿生成器結構，進一步簡化設備。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統。
技術介紹
冰蓄冷技術是電力“移峰填谷”和解決尖峰電力不足的重要方法之一，而基于冰漿的動態蓄能方式是目前蓄冷領域最新的技術之一。動態冰漿由微小的冰晶和溶液組成，冰晶粒子的直徑一般在幾十微米到幾百微米，而溶液通常是由水和冰點調節劑(如乙二醇、乙醇或氯化鈉等)構成。這種混和溶液有著很好的傳輸性能，能夠像普通流體一樣在管道內運輸或者在冰槽中貯存，冰晶在傳熱過程具有相變特性，冰晶粒子的瞬間相變將釋放出大量的冷量，可以快速降溫及快速響應冷負荷的變化，使得動態冰漿的單位容積冷容量比同等冷水的冷容量要高出許多，因而可以大幅度地減小輸送管直徑、降低泵功消耗、減小換熱器的結構尺寸。制冰技術一般分為靜態制冰和動態制冰。靜態制冰技術發展得比較早，它與動態制冰技術的最大區別就是靜態制取的冰不參與輸送，并且制冰不連續進行，難以用于 制取冰漿。動態制冰的主要方法目前有過冷水法、冷凍蒸汽法、真空閃蒸法和氣體直接接觸法等。特別是直接接觸法傳熱熱阻小傳熱效率高，所以近年來廣受關注。
技術實現思路
本專利技術的目的是優化冷凍蒸汽式制取冰漿系統的制冷循環部分，用空氣制冷循環代替傳統的蒸發制冷循環，降低成本，節約能源消耗；另外，本專利技術還提出新型的冰漿生成器結構，進一步簡化設備。為實現以上的技術目的，本專利技術將采取以下的技術方案 一種采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統，包括冰漿生成器、空氣制冷循環裝置以及制冰溶液循環裝置，所述冰漿生成器包括制冰水溶液通道以及載冷氣體通道，所述空氣制冷循環裝置包括依次連接的制冷壓縮機、管束式換熱器的熱側通道以及渦輪冷卻器，該制冷壓縮機的入口與載冷氣體通道的出口連接，而渦輪冷卻器的出口則與載冷氣體通道的入口連接；所述制冰溶液循環裝置包括管束式換熱器的冷側通道以及制冰溶液泵，該管束式換熱器冷側通道的入口與制冰水溶液通道的出口連接，而制冰溶液泵得出口則與制冰水溶液通道的入口連接。所述冰漿生成器包括殼體以及并排置于殼體內的管束；冰水溶液通道為各管束的內腔，載冷氣體通道為各管束外壁與殼體內壁之間的流通間隙，且載冷氣體通道中的載冷氣體的流向與冰水溶液通道中冰水溶液的流向相垂直。所述制冷壓縮機的出口通過第一電阻溫度計與管束式換熱器熱側通道的入口連接，而管束式換熱器熱側通道的出口與渦輪冷卻器的入口之間連接第二電阻溫度計，渦輪冷卻器與載冷氣體通道入口之間的連接管道上依次安裝第一壓力表、第三電阻溫度計、第一截止閥、第二壓力表、第四電阻溫度計、第一溫度傳感器；載冷氣體通道的出口依次通過第五電阻溫度計、第三壓力表、第二截止閥、第一三通閥、第四壓力表、第六電阻溫度計、第四截止閥與制冷壓縮機的入口連接。冰水溶液通道的出口與管束式換熱器冷側通道的入口之間通過第七電阻溫度計連接，管束式換熱器冷側通道的出口與制冰溶液泵入口之間順序連接第五壓力表、第八電阻溫度計以及第五截止閥，制冰溶液泵出口依次通過第一球閥、第六截止閥、第九電阻溫度計、第二三通閥、第六壓力表、第十電阻溫度計、第一流量計、第六截止閥與冰水溶液通道的入口相連接。根據以上的技術方案，相對于現有技術，本專利技術具有以下的有益效果 本專利技術采用與冰漿生成器的載冷氣體通道首尾相連的制冷壓縮機、管束式換熱器熱側通道以及渦輪冷卻器循環制冰載冷氣體，與冰漿生成器的制冰水溶液通道首尾相連的管束式換熱器冷側通道以及制冰溶液泵循環制備制冰水溶液，由此可知本申請用空氣制冷循環代替傳統的蒸發制冷循環，降低成本，節約能源消耗； 本專利技術所述的冰漿生成器包括載冷氣體通道以及制冰水溶液通道，且制冰水溶液通道為各并排放置于殼體的管束內腔，而載冷氣體通道為各并排放置管束外壁與殼體內壁之間形成的區域，且制冰水溶液在制冰水溶液通道中的流經方向與載冷氣體在載冷氣體通道中的流經方向相垂直，由此可知，本申請所述的冰漿生成器的結構類似于管束式換熱器結構，進一步簡化設備。附圖說明圖I是用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統結構示意 圖2是該系統中冰漿生成器的結構示意圖；其中(a)為俯視圖；(b)為左視圖。其中，壓縮機I、管束式換熱器2、第一氣液分離器3、渦輪4、冰漿生成器5、第二氣液分離器6、第一三通閥7、噴水器8、液體泵9、第二三通閥10。具體實施例方式以下將結合附圖詳細地說明本專利技術的技術方案。如圖I所示，本專利技術所述采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統，包括冰漿生成器、空氣制冷循環裝置以及制冰溶液循環裝置，所述冰漿生成器包括制冰水溶液通道以及載冷氣體通道，所述空氣制冷循環裝置包括依次連接的制冷壓縮機、管束式換熱器的熱側通道以及渦輪冷卻器，該制冷壓縮機的入口與載冷氣體通道的出口連接，而渦輪冷卻器的出口則與載冷氣體通道的入口連接；所述制冰溶液循環裝置包括管束式換熱器的冷側通道以及制冰溶液泵，該管束式換熱器冷側通道的入口與制冰水溶液通道的出口連接，而制冰溶液泵得出口則與制冰水溶液通道的入口連接。所述制冷壓縮機的出口通過第一電阻溫度計與管束式換熱器熱側通道的入口連接，而管束式換熱器熱側通道的出口與渦輪冷卻器的入口之間連接第二電阻溫度計，渦輪冷卻器與載冷氣體通道入口之間的連接管道上依次安裝第一壓力表、第三電阻溫度計、第一截止閥、第二壓力表、第四電阻溫度計、第一溫度傳感器；載冷氣體通道的出口依次通過第五電阻溫度計、第三壓力表、第二截止閥、第一三通閥、第四壓力表、第六電阻溫度計、第四截止閥與制冷壓縮機的入口連接；冰水溶液通道的出口與管束式換熱器冷側通道的入口之間通過第七電阻溫度計連接，管束式換熱器冷側通道的出口與制冰溶液泵入口之間順序連接第五壓力表、第八電阻溫度計以及第五截止閥，制冰溶液泵出口依次通過第一球閥、第六截止閥、第九電阻溫度計、第二三通閥、第六壓力表、第十電阻溫度計、第一流量計、第六截止閥與冰水溶液通道的入口相連接。另外，所述管束式換熱器與渦輪之間設有第一氣液分離器，同時該管束式換熱器與冰漿生成器之間設有噴水器，而第一三通閥與冰漿生成器之間也設有第二氣液分離器，所述噴水器收集第一氣液分離器和第二氣液分離器的水分，并將收集到的水分噴淋到壓縮機和渦輪上，以降低其溫度。如圖2所示，本專利技術所述冰漿生成器包括殼體以及并排置于殼體內的管束；冰水溶液通道為各管束的內腔，載冷氣體通道為各管束外壁與殼體內壁之間的流通間隙，且載冷氣體通道中的載冷氣體的流向與冰水溶液通道中冰水溶液的流 向相垂直。附圖中，管束呈豎直方向排布，而載冷氣體通道的入口、出口呈水平方向設置。本專利技術的工作原理如下 本專利技術用壓縮機和渦輪來冷卻空氣，冷卻后的空氣作為冷媒來冷凍冰漿生成器中的制冰水溶液蒸汽，同時制冰水溶液作為空氣制冷循環換熱器的冷邊提供冷量；具體為該氣體直接接觸式制冰漿系統包括氣體循環和制冰溶液循環兩部分，空氣首先通過制冷壓縮機增壓后，溫度壓力都升高，然后進過一級換熱器，溫度會降低一些，接著再通過渦輪膨脹對外做功，空氣溫度進一步下降，接著低溫的空氣通往冰漿生成器。這里的冰漿生成器采用類似管束式換熱器的結構，豎直排列很多管束，管束中由上至下噴入制冰水溶液，而被冷卻的空氣水平通過管束，空氣中的冷量被管束中的制冰水溶液液滴吸收后，形成冰晶，落入下面的冰漿儲存槽中。空氣溫度上升，然后通過一個三通閥回到壓縮本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種采用空氣循環制冷的冷凍蒸汽式冰漿制取系統，其特征在于：包括冰漿生成器、空氣制冷循環裝置以及制冰溶液循環裝置，所述冰漿生成器包括制冰水溶液通道以及載冷氣體通道，所述空氣制冷循環裝置包括依次連接的制冷壓縮機、管束式換熱器的熱側通道以及渦輪冷卻器，該制冷壓縮機的入口與載冷氣體通道的出口連接，而渦輪冷卻器的出口則與載冷氣體通道的入口連接；所述制冰溶液循環裝置包括管束式換熱器的冷側通道以及制冰溶液泵，該管束式換熱器冷側通道的入口與制冰水溶液通道的出口連接，而制冰溶液泵得出口則與制冰水溶液通道的入口連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮詩愚，王盛園，付振東，黃龍，劉衛華，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：