[实用新型]一种冰点取热装置

说明书

本实用新型给出一种冰点取热装置，它的结构包括：壳体、联动装置、可变形换热单元、电机、底座。可变形换热单元由两片不锈钢薄板组成，两组换热单元中间的空间形成冰浆流道，并安装在壳体内。可变形换热单元内流通乙二醇溶液。电机通过联动装置带动可变形换热单元产生规律性的微变形；低温水在壳程流动，两种流体通过可变形换热单元壁面换热。在规律性的微变形下，不断促使刚刚放热结成的薄冰脱落，并与未结冰的低温水混合形成冰浆，冰浆在水泵的推动下排出换热器。

技术领域

本发明涉及机械运动及物态变化技术，尤其是涉及一种冰点取热装置，属于低温热能利用技术领域。

背景技术

水的凝固热为336kJ/kg，即1kg、0℃水凝固成0℃冰时释放336kJ的热量，而1kg的水降低1℃所释放的热量是4.2kJ，即水的凝固热大约是水比热容的80倍，水的凝固热大，因此水凝固放热具有很高的利用价值。

近几年，许多研究都在尝试提取水的凝固热作为热泵的低温热源，因为我国的水资源短缺、北方气温寒冷，水源热泵的应用不但受到水源的限制也受到水温的限制，如果能顺利提取凝固热将会创造良好的应用价值。

水在凝固放热后会结冰，而一项取热装置的关键技术是能将冰除掉并排出，凝固热才能得到持续不断的提取。目前国内采取的相关技术有机械刮冰、撞击除冰、热熔冰等方式，机械刮冰刮刀会磨损，同时刮刀与换热壁面存在一定间隙，除冰效果较差；撞击除冰法采用固液流化床和旋流除砂工艺，但砂的撞击在冰层达到一定厚度时很难及时将并除掉，而且会有局部撞击不到的死角；热熔冰的方式为定时加热壁面除冰，采用一种高温热源，瞬时加热换热壁面，使与壁面接触的冰融化，这样冰层便整体剥落，但对于热源的需热量相对较大，运行成本变高。

上述凝固热提取技术存在实际应用的缺陷，因此需要研究出一项切实可行的提热技术才能使热泵在水源少、水温低的条件下仍可以制热，实现供暖、供热水等重要功能，因此这一技术值得深入研究。

实用新型内容

针对水凝固放热时结冰需要除冰、排冰的问题，本实用新型给出一种能以较低运行费用获得水的凝固热的装置“一种冰点取热装置”。它适用于温度接近零度的污水、地表水等水质，可以实现低成本连续运行。

一种冰点取热装置的结构主要包括：壳体、联动装置、可变形换热单元、电机、底座。可变形换热单元由两片不锈钢薄板组成，两组换热单元中间的空间形成冰浆流道，并安装在壳体内。可变形换热单元内流通乙二醇溶液。电机通过联动装置带动可变形换热单元产生规律性的微变形。

低温水在壳程流动，乙二醇溶液在可变形换热单元内流动，两种流体通过可变形换热单元壁面换热。电机通过联动装置带动可变形换热单元产生规律性的微变形，不断促使刚刚放热结成的薄冰脱落，并与未结冰的低温水混合形成冰浆，冰浆在水泵的推动下排出换热器。

所述联动装置包括：凸轮、连杆、轴和斜铁；电机缓慢转动，电机轴的一端固定一个凸轮，通过凸轮转动，推动上下两个连杆做竖直方向的往复运动，连杆的另一端安装有带滑槽的斜铁。换热器内有一根固定换热单元板的轴，在伸出壳体的一端带有滑动轮，滑动轮嵌在滑槽内运动。在连杆往复运动时轴就被推动做横向运动。

所述可变形换热单元包括：两片不锈钢薄板、固定轴套；不锈钢薄板压制成波纹，有助于在轴的推动下变形而不被撕裂。轴套由聚四氟乙烯制作，安装在每片换热板间，轴从板片和轴套间穿过。

所述壳体包括：上封头、下封头、侧板、端板、低温水进口、冰浆出口、乙二醇溶液进出口；封头和侧板、端板采用碳钢材质，并有防腐涂层。

低温水由下封头的低温进口进入，流经每一个流道时部分低温水凝固放热，并在机械力的作用下脱冰，然后以冰水混合的冰浆状态由上封头排出；

乙二醇溶液的进出口在壳体的端板侧，溶液在板片间流动，可根据工况设计多个流程。封头端盖可以拆卸，便于清理低温水所携带的污杂物。