[实用新型]一种利用冷凝热的过冷水制冰装置除冰堵系统

说明书

技术领域

本实用新型属于过冷水制冰领域，更加具体地说，具体涉及一种利用热泵原理实现对过冷水制冰系统进行除冰堵的装置和方法。

背景技术

我国能源日益紧张且用电量存在明显的峰谷，因此过冷水制冰技术用于蓄冷领域逐步受到重视。过冷水状态不稳定，流经换热器时容易因扰动或温度过低而发生冰堵现象，造成系统间断运行，严重时可能损坏换热器。目前，采用过冷水法制冰时，除冰堵方法主要有两种：一是以电加热器加热换热器或介质，将热量传递给换热器内冰晶并将其融化；二是利用冷凝器放热加热部分流体，除冰堵时将其通入换热器，主要在部分大型系统应用。然而，以电加热器为热源消除冰堵耗费大量高品位能量，且存在一定安全隐患；以冷凝器放热加热流体除冰堵，系统比较复杂，投资较大，不适合用于小型系统。总体而言，已有过冷水制冰法中采用的除冰堵方法相对匮乏并存在诸多缺点，因此设计一种高效节能、结构简单、安全可靠的过冷水制冰除冰堵方法，对于促进过冷水制冰法的推广应用具有重大的意义。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于制冷与热泵原理，能够实现直接利用冷凝热加热少量载冷剂，快速可靠消除冰堵的结构与方法，以提高过冷水制冰装置除冰堵的能效及可靠性，促进过冷水制冰法的广泛研究与应用。

本实用新型的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种利用冷凝热的过冷水制冰装置除冰堵系统，包括由压缩机2、四通换向阀1、换热器3、节流装置4和第一板式换热器5组成的制冷系统；由第一循环泵8、第一板式换热器5、第二板式换热器11、第一截止阀9、载冷剂水箱6及第二截止阀10组成的载冷剂系统；由第二板式换热器11、过冷解除器12、蓄冰槽14、第一过滤器7和第二循环泵13组成的过冷水系统。系统的连接结构是：制冷系统通过第一板式换热器5与载冷剂系统连接；载冷剂系统通过第二板式换热器11与过冷水系统连接。

其中所述第一板式换热器5、第二板式换热器11选用两进两出式的换热器，以便于组成上述三个处理系统；所述过冷解除器12，用于将过冷水制备成冰浆（即0℃冰水混合物）。在制冷系统中循环的是普通制冷剂即可，载冷剂系统中循环的是乙二醇，过冷水系统中循环的是水。

在制冷系统中，利用第一板式换热器5的一个进口和一个出口分别与节流装置4和四通换向阀1相连，节流装置4与换热器3相连，换热器3与四通换向阀1相连，压缩机2的进气口和排气口与四通换向阀1相连，这样以来通过调整四通换向阀1的状态，以实现该系统中制冷剂的不同方向的循环，所述制冷剂选用本领域普通制冷剂即可。

在载流剂系统中，第一板式换热器5的另一组进口和出口分别与第二板式换热器11的一个进口和第一循环泵8相连，第二板式换热器11的一个出口通过第一截止阀9与载冷剂水箱6的进口相连，第二板式换热器11的一个出口通过第二截止阀10与第一循环泵8相连，载冷剂水箱6的出口直接与第一循环泵8相连，所述载流剂选用乙二醇。

在过冷水系统中，第二板式换热器11的另一组进口和出口分别与第二循环泵13、过冷解除器12相连，过冷解除器12与蓄冰槽14相连，以使利用过冷水制备的冰浆流入蓄冰槽14中，所述蓄冰槽14中设置有第一过滤器7，用于过滤冰晶和冰浆中的成核物质，以避免其对第二板式换热器的影响；所述第一过滤器7与第二循环泵13相连，以实现蓄冰槽中融化的冰水循环的目的；为进一步保证冰晶和冰浆中的成核物质的过滤，可选择在第二循环泵13和第二板式换热器11之间的管路中再设置第二过滤器，用于过滤冰晶和冰浆中的成核物质，以避免其对第二板式换热器的影响。

利用上述一种利用冷凝热的过冷水制冰装置除冰堵系统，通过四通换向阀转换1和载冷剂系统中第一截止阀9和第二截止阀10的启闭以实现过冷水制冰模式、除冰堵模式的分别运行。制冰运行时，设置四通换向阀使制冷系统以板式换热器为蒸发器，冷却载冷剂后通过另一共用板式换热器将冷量传递给水，将水冷却至过冷状态，在过冷解除器的作用下产生冰晶。发生冰堵时，切换制冷系统四通换向阀，以板式换热器为冷凝器加热管路内少量载冷剂（乙二醇）溶液，利用加热后的载冷剂（乙二醇）溶液融化板式换热器内冰晶。由于采用的制冷系统设有四通换向阀，实现板式换热器功能切换提供热量，且载冷剂系统设有除冰堵专用管路，所带来的有益效果是：

（1）装置以制冷系统冷凝放热为热源，能够有效减少过冷水制冰系统整体能耗。