CN107906816B - 冰浆生成热交换装置及冰浆生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冰浆生成热交换装置及冰浆生成方法，装置包括筒体、第一固定板、第二固定板、换热管及第一封头。第一固定板与第二固定板并列间隔设置在筒体内侧壁，与筒体内侧壁围成腔室。第一封头设置在筒体靠近于第一固定板的一端。筒体靠近于第一固定板的一端侧壁或第一封头上设置有用于连通进水管的第一入口与第二入口。上述的冰浆生成热交换装置，压缩空气管中的压缩空气通过第二入口通入至筒体后进入到换热管中，在换热管内侧壁面形成漩涡、空穴现象，撕裂换热管内侧壁面结成的冰粒，避免结成冰层而增加传热热阻，避免结成冰层堵塞换热管内壁，提高了热交换效率，提高了冰浆生成效率。
Description
技术领域
本发明涉及冰浆生成技术领域，特别是涉及一种冰浆生成热交换装置及冰浆生成方法。
背景技术
冰浆冷藏、蓄冷等技术由于其灵活、高效、易输送等优势在水产品保鲜、区域集中供冷、设备降温冷却领域得到广泛应用，在冰浆的制取工艺中。传统比较常用的热交换装置为管式换热装置。管式换热装置具有结构简单，加工方便等优点。然而，当管式换热装置中的冰浆生成段管壁结冰时，冰晶易抱团形成冰层覆盖在管路内表面，从而增大了载冷剂与水的换热热阻，冰浆生成效率较低。
发明内容
基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种冰浆生成热交换装置及冰浆生成方法，它能够提高冰浆生成效率。
其技术方案如下：一种冰浆生成热交换装置，包括：筒体、第一固定板、第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板并列间隔设置在所述筒体内侧壁，所述第一固定板、所述第二固定板与所述筒体内侧壁围成腔室，所述筒体侧壁设有连通所述腔室的载冷剂入口及载冷剂出口，所述第一固定板设有第一通孔，所述第二固定板设有与所述第一通孔相应的第二通孔；换热管，所述换热管设置在所述筒体内部，且所述换热管一端装设在所述第一通孔中，所述换热管另一端装设在所述第二通孔中；及第一封头，所述第一封头设置在所述筒体靠近于所述第一固定板的一端，所述筒体靠近于所述第一固定板的一端侧壁或所述第一封头上设置有用于连通进水管的第一入口，所述第一封头或所述筒体靠近于所述第一固定板的一端侧壁还设置有用于连通压缩空气管的第二入口。
上述的冰浆生成热交换装置，进水管中的1℃至3℃的冷水通过第一入口进入到筒体后进入到换热管中，与此同时，-4℃至-8℃的载冷剂通过载冷剂入口进入到腔室中，载冷剂接触到换热管外侧壁能将换热管温度降低。这样换热管内的冷水接触换热管内侧壁后逐渐放热冷凝，在换热管内表面水结成冰晶覆盖在换热管内侧壁。压缩空气管中的压缩空气通过第二入口通入至筒体后进入到换热管中，在换热管内侧壁面形成漩涡、空穴现象，撕裂换热管内侧壁面结成的冰粒，避免结成冰层而增加传热热阻，避免结成冰层堵塞换热管内壁，提高了热交换效率；另一方面，冷水变为过冷水后，空气在水流中以气泡的形式存在，促使过冷水转变为冰晶核，然后随着冰水混合物经进入冰浆收集器。
在其中一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括设置在所述筒体内的出气管，所述出气管位于所述第一封头与所述第一固定板之间，所述出气管用于与所述压缩空气管相连通，所述出气管插装至所述换热管中。
在其中一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括设置在所述筒体内的预冷盘管，所述预冷盘管位于所述第一封头与所述第一固定板之间，所述预冷盘管与所述出气管相连通，所述预冷盘管用于与所述压缩空气管相连通。
在其中一个实施例中，所述第一通孔为多个，所述第二通孔为多个，所述换热管为多个，所述出气管为多个；所述第一通孔与所述第二通孔一一相应设置，所述换热管与所述第一通孔一一相应设置，所述出气管与所述换热管一一相应设置。
在其中一个实施例中，所述第一通孔均匀地布置在所述第一固定板上，所述第二通孔均匀地布置在所述第二固定板上。
在其中一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括分气器，所述分气器具有进气口与多个出气口，所述出气口与所述出气管一一相应设置，所述出气口与所述出气管相连通，所述进气口用于与所述压缩空气管相连通。
在其中一个实施例中，所述载冷剂入口位于所述筒体其中一侧的顶部，所述载冷剂出口位于所述筒体另一侧的底部。
在其中一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括第二封头，所述第二封头设置在所述筒体靠近于所述第二固定板的一端，所述筒体靠近于所述第二固定板的一端侧壁或所述第二封头上设置有用于连通冰浆出口管的出浆口。
一种冰浆生成方法，采用了所述的冰浆生成热交换装置，包括如下步骤：将-8℃至-4℃的载冷剂从筒体侧壁的载冷剂入口通入至筒体的腔室内；将1℃至3℃的冷水从第一入口通入至筒体中，使冷水进入换热管中；将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体中，使压缩空气将进入到换热管中；采用冰浆收集器收集换热管送出的冰浆。上述的冰浆生成方法的有益效果与上述的冰浆生成热交换装置的有益效果相同。
在其中一个实施例中，在将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体中之后，以及在压缩空气进入到换热管中之前，还包括步骤：将压缩空气送入至预冷盘管中，再由预冷盘管将压缩空气送入至换热管中。
附图说明
图1为本发明实施例所述的冰浆生成热交换装置的结构示意图图；
图2为本发明实施例所述的冰浆生成热交换装置的工作时示意图。
附图标记：
10、筒体，11、载冷剂入口，12、载冷剂出口，21、第一固定板，22、第二固定板，30、换热管，41第一封头，42、第二封头，51、进水管，52、压缩空气管，53、冰浆出口管，61、出气管，62、预冷盘管，63、分气器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
如图1及图2所示，一种冰浆生成热交换装置，包括：筒体10、第一固定板21、第二固定板22、换热管30及第一封头41。所述第一固定板21与所述第二固定板22并列间隔设置在所述筒体10内侧壁，所述第一固定板21、所述第二固定板22与所述筒体10内侧壁围成腔室。所述筒体10侧壁设有连通所述腔室的载冷剂入口11及载冷剂出口12。所述第一固定板21设有第一通孔，所述第二固定板22设有与所述第一通孔相应的第二通孔。所述换热管30设置在所述筒体10内部，且所述换热管30一端装设在所述第一通孔中，所述换热管30另一端装设在所述第二通孔中。所述第一封头41设置在所述筒体10靠近于所述第一固定板的一端。所述筒体10靠近于所述第一固定板的一端侧壁或所述第一封头41上设置有用于连通进水管51的第一入口，所述第一封头41或所述筒体10靠近于所述第一固定板的一端侧壁还设置有用于连通压缩空气管52的第二入口。
上述的冰浆生成热交换装置，进水管51中的1℃至3℃的冷水通过第一入口进入到筒体10后进入到换热管30中，与此同时，-4℃至-8℃的载冷剂通过载冷剂入口11进入到腔室中，载冷剂接触到换热管30外侧壁能将换热管30温度降低。这样换热管30内的冷水接触换热管30内侧壁后逐渐放热冷凝，在换热管30内表面水结成冰晶覆盖在换热管30内侧壁。压缩空气管52中的压缩空气通过第二入口通入至筒体10后进入到换热管30中，在换热管30内侧壁面形成漩涡、空穴现象，撕裂换热管30内侧壁面结成的冰粒，避免结成冰层而增加传热热阻，避免结成冰层堵塞换热管30内壁，提高了热交换效率；另一方面，冷水变为过冷水后，空气在水流中以气泡的形式存在，促使过冷水转变为冰晶核，然后随着冰水混合物经进入冰浆收集器。
可以理解的是，第一入口与第二入口可以为第一封头41或筒体10靠近于所述第一固定板的一端侧壁上的同一个入口。
在一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括设置在所述筒体10内的出气管61。所述出气管61位于所述第一封头41与所述第一固定板21之间，所述出气管61用于与所述压缩空气管52相连通，所述出气管61插装至所述换热管30中。如此，压缩空气经出气管61进入到换热管30中，由出气管61将压缩空气导入至换热管30中，能够便于将换热管30内侧壁面结成的冰粒撕裂掉。
在一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括设置在所述筒体10内的预冷盘管62。所述预冷盘管62位于所述第一封头41与所述第一固定板21之间，所述预冷盘管62与所述出气管61相连通，所述预冷盘管62用于与所述压缩空气管52相连通。如此，压缩空气管52中的压缩空气进入到预冷盘管62之后，再进入到出气管61中。由于预冷盘管62与进入到筒体10内1℃至3℃的冷水接触，会使得压缩空气的温度相应降低，这样有利于冰浆的生成。
进一步地，所述第一通孔为多个，所述第二通孔为多个，所述换热管30为多个，所述出气管61为多个。所述第一通孔与所述第二通孔一一相应设置，所述换热管30与所述第一通孔一一相应设置，所述出气管61与所述换热管30一一相应设置。如此，载冷剂进入腔室后同时与多个换热管30接触，载冷剂能够较好地与换热管30进行热量交换。过冷水、压缩空气分别进入多个换热管30中，过冷水能够便于进行热量交换，能够提高冰浆生成效率。
更进一步地，所述第一通孔均匀地布置在所述第一固定板21上，所述第二通孔均匀地布置在所述第二固定板22上。如此，换热管30较为均匀地布置在筒体10，能够便于进行热量交换。
具体地，所述的冰浆生成热交换装置还包括分气器63。所述分气器63具有进气口与多个出气口。所述出气口与所述出气管61一一相应设置，所述出气口与所述出气管61相连通，所述进气口用于与所述压缩空气管52相连通。如此，通过分气器63能够将压缩空气管52送入至筒体10内的气体平均分成多份，并送入至换热管30中，这样有利于将换热管30内侧壁面结成的冰粒撕裂掉。
在一个实施例中，所述载冷剂入口11位于所述筒体10其中一侧的顶部，所述载冷剂出口12位于所述筒体10另一侧的底部。如此，载冷剂从载冷剂入口11进入后，将横向冲击接触换热管30外侧壁，后再从载冷剂出口12流出，这样能够较好地降低换热管30的温度。
在一个实施例中，所述的冰浆生成热交换装置还包括第二封头42。所述第二封头42设置在所述筒体10靠近于所述第二固定板的一端。所述筒体10靠近于所述第二固定板的一端侧壁或所述第二封头42上设置有用于连通冰浆出口管53的出浆口。
一种冰浆生成方法，采用了所述的冰浆生成热交换装置，包括如下步骤：
步骤S100、将-8℃至-4℃的载冷剂从筒体10侧壁的载冷剂入口11通入至筒体10的腔室内；其中，载冷剂的温度可选为-6℃。
步骤S200、将1℃至3℃的冷水从第一入口通入至筒体10中，使冷水进入换热管30中；其中，冷水的温度可选为2℃。
步骤S300、将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体10中，使压缩空气将进入到换热管30中；
步骤S400、采用冰浆收集器收集换热管30送出的冰浆。
上述的冰浆生成方法的有益效果与上述的冰浆生成热交换装置的有益效果相同，在此不进行赘述。
在其中一个实施例中，在将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体10中之后，以及在压缩空气进入到换热管30中之前，还包括步骤：将压缩空气送入至预冷盘管62中，再由预冷盘管62将压缩空气送入至换热管30中。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种冰浆生成热交换装置，包括：筒体、第一固定板、第二固定板，所述第一固定板与所述第二固定板并列间隔设置在所述筒体内侧壁，所述第一固定板、所述第二固定板与所述筒体内侧壁围成腔室，所述筒体侧壁设有连通所述腔室的载冷剂入口及载冷剂出口，所述第一固定板设有第一通孔，所述第二固定板设有与所述第一通孔相应的第二通孔；
换热管，所述换热管设置在所述筒体内部，且所述换热管一端装设在所述第一通孔中，所述换热管另一端装设在所述第二通孔中；及
第一封头，所述第一封头设置在所述筒体靠近于所述第一固定板的一端，所述筒体靠近于所述第一固定板的一端侧壁或所述第一封头上设置有用于连通进水管的第一入口，其特征在于，
所述第一封头或所述筒体靠近于所述第一固定板的一端侧壁还设置有用于连通压缩空气管的第二入口。
2.根据权利要求1所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，还包括设置在所述筒体内的出气管，所述出气管位于所述第一封头与所述第一固定板之间，所述出气管用于与所述压缩空气管相连通，所述出气管插装至所述换热管中。
3.根据权利要求2所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，还包括设置在所述筒体内的预冷盘管，所述预冷盘管位于所述第一封头与所述第一固定板之间，所述预冷盘管与所述出气管相连通，所述预冷盘管用于与所述压缩空气管相连通。
4.根据权利要求2或3所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，所述第一通孔为多个，所述第二通孔为多个，所述换热管为多个，所述出气管为多个；所述第一通孔与所述第二通孔一一相应设置，所述换热管与所述第一通孔一一相应设置，所述出气管与所述换热管一一相应设置。
5.根据权利要求4所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，所述第一通孔均匀地布置在所述第一固定板上，所述第二通孔均匀地布置在所述第二固定板上。
6.根据权利要求4所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，还包括分气器，所述分气器具有进气口与多个出气口，所述出气口与所述出气管一一相应设置，所述出气口与所述出气管相连通，所述进气口用于与所述压缩空气管相连通。
7.根据权利要求4所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，所述载冷剂入口位于所述筒体其中一侧的顶部，所述载冷剂出口位于所述筒体另一侧的底部。
8.根据权利要求1至3任意一项所述的冰浆生成热交换装置，其特征在于，还包括第二封头，所述第二封头设置在所述筒体靠近于所述第二固定板的一端，所述筒体靠近于所述第二固定板的一端侧壁或所述第二封头上设置有用于连通冰浆出口管的出浆口。
9.一种冰浆生成方法，其特征在于，采用了如权利要求1至8任意一项所述的冰浆生成热交换装置，包括如下步骤：
将-8℃至-4℃的载冷剂从筒体侧壁的载冷剂入口通入至筒体的腔室内；
将1℃至3℃的冷水从第一入口通入至筒体中，使冷水进入换热管中；
将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体中，使压缩空气将进入到换热管中；
采用冰浆收集器收集换热管送出的冰浆。
10.根据权利要求9所述的冰浆生成方法，其特征在于，在将2Kpa至5Kpa的压缩空气从第二入口通入至筒体中之后，以及在压缩空气进入到换热管中之前，还包括步骤：将压缩空气送入至预冷盘管中，再由预冷盘管将压缩空气送入至换热管中。
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