專利名稱：通過引射霧化制取顆粒冰的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過引射霧化制取顆粒冰的新方法，通過水在空氣中霧化并迅速 受冷凍結(jié)的方法制得小尺寸的冰顆粒，這將極大地增加氣液兩相間的換熱面積，進(jìn)一步強 化換熱，提高制冰效率，降低制冰能耗。本發(fā)明屬于制冰技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制冰技術(shù)廣泛應(yīng)用于眾多的方面，如蓄冷空調(diào)，食品冷凍，魚類保鮮以至混凝土冷 卻等。當(dāng)前制冰主要以制取塊冰為主，即，使水在低溫固體表面凍結(jié)成冰。由于冰的導(dǎo)熱 系數(shù)比金屬的導(dǎo)熱系數(shù)小兩個數(shù)量級(如0°c時銅和鋁的導(dǎo)熱系數(shù)分別為401 Wm-I-K-I 和236 W*m-1*K-1，而冰的導(dǎo)熱系數(shù)僅為2 ff-m-1-K-l),因此在靜態(tài)制冰時當(dāng)冰層在固體傳 熱面上形成后將產(chǎn)生很大的傳熱熱阻，管內(nèi)制冷劑蒸發(fā)溫度降低，傳熱溫差增大，制冰能耗 升高，制冰速度也隨冰層厚度的增加而變慢，這將顯著地降低制冰系統(tǒng)的制冰效率。為了避免以上因結(jié)冰厚度的增加而引起的熱阻加大問題，本發(fā)明是使液體在氣體 中霧化并在其中凍結(jié)，由于霧化的水滴的直徑很小(能達(dá)到毫米級以下)，故其相對換熱面 積將大大的增加(如果把直徑為IOmm的冰顆粒分解成直徑為0. Imm的冰粒，其表面積會增 大100倍)，有效地避免了靜態(tài)制冰中由于冰塊厚度而引起的冰層熱阻問題，大大強化了制 冰過程的傳熱，降低了制冰能耗。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種通過引射霧化制取顆粒冰的裝置及方法，讓 水在氣體中霧化凍結(jié)，極大的減小了結(jié)冰顆粒的直徑，克服了液體在固體表面凍結(jié)時因結(jié) 冰厚度的增加而導(dǎo)致冰的導(dǎo)熱熱阻的增大、相對換熱面積的減少、制冰效率的降低，進(jìn)而使 能耗增大的缺點。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過引射霧化制取顆粒 冰的裝置該裝置包括循環(huán)增壓風(fēng)機、制冷機蒸發(fā)器、引射管、給水箱、顆粒冰收集器和過濾 器該裝置包括循環(huán)增壓風(fēng)機、制冷機蒸發(fā)器、引射管、給水箱、顆粒冰收集器和過濾器；其 中，所述循環(huán)增壓風(fēng)機的出風(fēng)口與制冷機蒸發(fā)器的進(jìn)風(fēng)口相連，制冷機蒸發(fā)器的出風(fēng)口與 引射管的進(jìn)氣端相連，引射管的出口與顆粒冰收集器的進(jìn)端相連，顆粒冰收集器的出氣端 與循環(huán)增壓風(fēng)機的進(jìn)氣端相連，過濾器設(shè)置在顆粒冰收集器內(nèi)部，給水箱連接在引射管的 進(jìn)水口處，且該進(jìn)水口處設(shè)置在引射管的最小截面處。所述的通過引射霧化制取顆粒冰的裝置的制取顆粒冰的方法包括如下步驟
所述通過引射霧化制取顆粒冰的裝置以循環(huán)載冷介質(zhì)與制冷機蒸發(fā)器進(jìn)行換熱冷卻， 形成低溫空氣，而后進(jìn)入引射管并在其最小截面附近形成負(fù)壓，將給水箱中的水吸入并引 射，將其霧化成水滴，水滴在冷氣流中迅速被凍結(jié)成冰顆粒，與氣流一起進(jìn)入顆粒冰收集 器，在顆粒冰收集器中通過過濾器的過濾與氣流分離，被儲存于顆粒冰收集器，氣流通過循 環(huán)增壓風(fēng)機再次進(jìn)入制冰機蒸發(fā)器進(jìn)行下一循環(huán)。
所述水滴的粒徑為0. 5mm。循環(huán)載冷介質(zhì)可以是空氣、氮氣或其它氣體。用氣體作為載冷介質(zhì)，并通過文丘里管將水引射霧化，通過氣體與霧化后的液滴進(jìn)行換熱，并將液滴凍結(jié)成冰顆粒。有益效果該方法制取顆粒冰可有廣泛用途，可用與食品的冷藏、魚類保鮮、冰蓄 冷等領(lǐng)域。由于該方法傳熱面積大，所需的制冰溫差小，系統(tǒng)熱效率高，與制取塊冰相比，可 以大大降低制冰過程的能耗。與現(xiàn)有制取顆粒冰的方法相比，該方法設(shè)備簡單，成本低，整個系統(tǒng)中無轉(zhuǎn)動部 件，運行可靠，并可實現(xiàn)大規(guī)模制冰。


圖1是制冰循環(huán)流程圖。其中循環(huán)增壓風(fēng)機1、制冷機蒸發(fā)器2、引射管3、給水 箱4、顆粒冰收集器5、過濾器6。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。根據(jù)傳熱理論可知，加大換熱溫差、減小粒徑以增大相對換熱面積是增加換熱量 的兩種途徑。加大溫差意味著能耗的增加，本發(fā)明采取了水在噴管中霧化的方式來實現(xiàn)小 顆粒冰的制取。參見圖1，本發(fā)明提供的通過引射霧化制取顆粒冰的裝置，該裝置包括循環(huán)增壓風(fēng) 機1、制冷機蒸發(fā)器2、引射管3、給水箱4、顆粒冰收集器5和過濾器6 ；
通過引射霧化制取顆粒冰的裝置包括循環(huán)增壓風(fēng)機1、制冷機蒸發(fā)器2、引射管3、給水 箱4、顆粒冰收集器5和過濾器6 ；其中，所述循環(huán)增壓風(fēng)機1的出風(fēng)口與制冷機蒸發(fā)器2的 進(jìn)風(fēng)口相連，制冷機蒸發(fā)器2的出風(fēng)口與引射管3的進(jìn)氣端相連，引射管3的出口與顆粒冰 收集器5的進(jìn)端相連，顆粒冰收集器5的出氣端與循環(huán)增壓風(fēng)機1的進(jìn)氣端相連，過濾器6 設(shè)置在顆粒冰收集器5內(nèi)部，給水箱4連接在引射管3的進(jìn)水口處，且該進(jìn)水口處設(shè)置在引 射管3的最小截面處。本發(fā)明還提供了通過引射霧化制取顆粒冰的方法，該方法包括如下步驟
所述通過引射霧化制取顆粒冰的裝置以載冷介質(zhì)與制冷機蒸發(fā)器2進(jìn)行換熱冷卻，形 成低溫空氣，而后進(jìn)入引射管3并在其最小截面附近形成負(fù)壓，將給水箱4中的水吸入并引 射，將其霧化成水滴，水滴在冷氣流中迅速被凍結(jié)成冰顆粒，與氣流一起進(jìn)入顆粒冰收集器 5，在顆粒冰收集器中通過過濾器6的過濾與氣流分離，被儲存于顆粒冰收集器5，氣流通過 循環(huán)增壓風(fēng)機1再次進(jìn)入制冰機蒸發(fā)器5進(jìn)行下一循環(huán)。所述水滴的粒徑為0. 5mm。循環(huán)載冷介質(zhì)可以是空氣、氮氣或其它氣體。用氣體作為載冷介質(zhì)，并通過文丘里管將水引射霧化，通過氣體與霧化后的液滴 進(jìn)行換熱，并將液滴凍結(jié)成冰顆粒。具體流程如下給水箱4連接在噴管的最小截面處，系統(tǒng)以空氣作為循環(huán)介質(zhì)。來 自換熱器5的低溫低壓空氣經(jīng)增壓循環(huán)風(fēng)機1升高壓力后，進(jìn)入噴管2并在最小截面處形 成負(fù)壓，將給水箱4中的處于常溫態(tài)的水吸入，將其霧化，使水滴在冷氣流中迅速結(jié)冰，并將這些冰顆粒吹送到結(jié)冰容器3內(nèi)。此過程中氣流的溫度升高，壓力降低。高溫低壓的空 氣流入換熱器5)被冷卻，然后被吸入循環(huán)風(fēng)機，進(jìn)入下一循環(huán)。 該方法通過霧化來降低水滴的直徑，極大地增加了其相對換熱表面積，該方法通 過引射霧化獲得粒徑極小的水滴，從而極大地增加了氣液兩相間的換熱表面積，使傳熱得 到極大的強化，降低傳熱溫差，達(dá)到節(jié)能的目的。用該方法制取顆粒冰，系統(tǒng)中無運動部件， 設(shè)備成本低，運行可靠，并可實現(xiàn)大規(guī)模制冰。
權(quán)利要求
一種通過引射霧化制取顆粒冰的裝置，其特征在于該裝置包括循環(huán)增壓風(fēng)機(1)、制冷機蒸發(fā)器(2)、引射管(3)、給水箱(4)、顆粒冰收集器(5)和過濾器(6)；其中，所述循環(huán)增壓風(fēng)機(1)的出風(fēng)口與制冷機蒸發(fā)器(2)的進(jìn)風(fēng)口相連，制冷機蒸發(fā)器(2)的出風(fēng)口與引射管(3)的進(jìn)氣端相連，引射管(3)的出口與顆粒冰收集器(5)的進(jìn)端相連，顆粒冰收集器(5)的出氣端與循環(huán)增壓風(fēng)機(1)的進(jìn)氣端相連，過濾器(6)設(shè)置在顆粒冰收集器(5)內(nèi)部，給水箱(4)連接在引射管(3)的進(jìn)水口處，且該進(jìn)水口處設(shè)置在引射管(3)的最小截面處。
2.一種如權(quán)利要求1所述的通過引射霧化制取顆粒冰的裝置的制取顆粒冰的方法，其 特征在于該方法包括如下步驟所述通過引射霧化制取顆粒冰的裝置以循環(huán)載冷介質(zhì)與制冷機蒸發(fā)器(2)進(jìn)行換熱冷 卻，形成低溫空氣，而后進(jìn)入引射管(3)并在其最小截面附近形成負(fù)壓，將給水箱(4)中的 水吸入并引射，將其霧化成微小的水滴，通過氣體與霧化后的水滴進(jìn)行換熱，并將水滴迅速 凍結(jié)成微小的冰顆粒；與氣流一起進(jìn)入顆粒冰收集器(5)，在顆粒冰收集器中通過過濾器(6)的過濾與氣流分離，被儲存于顆粒冰收集器(5)，氣流通過循環(huán)增壓風(fēng)機(1)再次進(jìn)入 制冰機蒸發(fā)器(5)進(jìn)行下一循環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過引射霧化制取顆粒冰的方法，其特征在于循環(huán)載冷介 質(zhì)是空氣或氮氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過引射霧化制取顆粒冰的裝置及方法，該裝置包括循環(huán)增壓風(fēng)機(1)、制冷機蒸發(fā)器(2)、引射管(3)、給水箱(4)、顆粒冰收集器(5)和過濾器(6)；其中，所述循環(huán)增壓風(fēng)機(1)的出口與制冷機蒸發(fā)器(2)的 進(jìn)口相連，制冷機蒸發(fā)器(2)的出口與引射管(3)的進(jìn)氣端相連，引射管(3)的出口與顆粒冰收集器(5)的進(jìn)口端相連，顆粒冰收集器(5)的出口端與循環(huán)增壓風(fēng)機(1)的進(jìn)氣端相連，過濾器(6)設(shè)置在顆粒冰收集器(5)內(nèi)部，給水箱(4)連接在引射管(3)的進(jìn)水口處，且該進(jìn)水口處設(shè)置在引射管(3)的最小截面處。該裝置及方法降低了制冰過程的能耗。
文檔編號F25C1/00GK101995127SQ20101054575
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者袁竹林, 趙乾乾 申請人:東南大學(xué)