專利名稱：溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種制冰方法及制冰裝置，尤其涉及一種溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法及裝置。
背景技術：
隨著能源緊張局面的凸現，制冷空調設備的廣泛應用導致的空調系統能耗問題引起了當前社會界的普遍關注，節能成為制冷領域內在新形勢下的迫切要求，我國也提出可持續性發展的建國戰略。蓄冷作為一種節能設計的思想有著重要的意義，其中冰蓄冷以其自身的優勢受到相當的重視，除此之外冰也在其他各行各業各方面得到廣泛的應用。冰蓄冷分為靜態制冰和動態制冰兩種方法。

發明內容
本發明提供一種節能型溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法及裝置。
本發明采用如下技術方案一種溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，包括用于產生低含濕量空氣的濃溶液再生過程和蒸發制冰過程，其具體步驟如下蒸發制冰采用將冷卻后的水送入蒸發制冰室，在蒸發制冰室中的低含濕量的空氣環境內蒸發結為冰晶；低含濕量空氣的濃溶液再生過程是使從除濕器出來的稀溶液通過濃溶液再生器除濕后，形成濃溶液，再利用該濃溶液吸收由上述從蒸發制冰室所排出空氣的水分，使之成為低含濕量空氣，用于制冰。
本發明一種用于上述溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法的裝置，包括溶液除濕系統及蒸發制冰系統，蒸發制冰系統由水箱、蒸發制冰室、冰水分離器和儲冰槽組成，蒸發制冰室出口與冰水分離器的進口相對，冰水分離器的出冰口與儲冰槽的進口相對，冰水分離器的出水口與水箱連通；溶液除濕系統由再生器、除濕器組成，再生器溶液出口與除濕器溶液進口連通，除濕器溶液出口與再生器溶液入口連通，除濕器空氣出口與蒸發制冰室空氣入口連通，蒸發制冰室空氣出口與除濕器空氣入口連通。
與現有技術相比，本發明具有如下優點1、利用了溶液除濕的空氣干燥技術，送入系統的水經過冷卻后送入蒸發制冰室，并霧化為水滴；同時被溶液除濕的低含濕量空氣也被送入，從而水滴可以在低含濕量的空氣中迅速的蒸發，通過自身的蒸發作用吸收的潛熱量迅速的成為冰晶，避免了傳統靜態制冰方法中存在的隨著制冰過程進行導致的熱阻不斷增加效率變低的問題，同時也避免了其他動態制冰方法中制取過冷水存在的不穩定性問題，而且通過利用自身潛熱，大大減少了制冰所需的外部產生的制冷量。是一種新型的動態制冰方法。
2、利用系統內循環產生的余熱，結合了太陽能(或其他低位熱能)來作為系統所需驅動能源的一部分，對普通的制冰方法而言，主要靠的是制冷循環產生的制冷量，而制冷循環產生的熱量則沒有得到利用，該系統卻恰好利用了這部分熱量用于除濕溶液的再生(在不足的情況下也可以再輔以太陽能)，使得系統可以持續運行，這樣減少了制冷循環需要產生的冷量，同時大大減少了電能的消耗，有利于節能和環保；3、蒸發冷卻部分的制冷設備可以因地制宜的變化和應用，作為一個制冷循環，為系統提供相應的冷、熱量，可由各種形式的制冷循環根據實際情況的需要靈活的取用，這樣極大的提高了系統設計的靈活性，適應性和兼容性，減少了設備的投資和運行的成本；4、利用內循環余熱的思想，體現了復合系統聯合運行的整體互補優勢，在利用冷量的同時也有效地利用了熱量，這樣地聯合手段有效地提高了系統的運行效率。


圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明的實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1一種溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，包括用于產生低含濕量空氣的濃溶液再生過程和蒸發制冰過程，其具體步驟如下蒸發制冰采用將冷卻后的水送入蒸發制冰室，在蒸發制冰室中的低含濕量的空氣環境內蒸發結為冰晶；低含濕量空氣的濃溶液再生過程是使從除濕器16出來的稀溶液通過濃溶液再生器10除濕后，形成濃溶液，再利用該濃溶液吸收由上述從蒸發制冰室24所排出空氣的水分，使之成為低含濕量空氣，用于制冰。
本實施例將從蒸發制冰室排出的空氣通入空氣熱交換器22，與用于制冰的低含濕量空氣進行換熱，再將換熱后的空氣通入工質冷卻系統中的蒸發器4，進行冷卻和除濕，形成待濃溶液進行進一步除濕處理的空氣；將送入蒸發制冰室之前的水通入工質冷卻系統中的蒸發器4進行冷卻；在本實施例中，由除濕器16排出的稀溶液吸收工質冷卻系統中的冷凝器放出的熱量，然后由太陽能集熱器直接加熱溶液至65℃-80℃，再經過分散器將除濕溶液比較均勻地噴撒在填料上，在重力的作用下沿著填料表面流下，與從濃溶液再生器10底部進來的空氣發生逆流對流傳熱傳質，此時溫度比較高的除濕溶液表層的水蒸汽分壓力高于空氣中的水蒸汽的分壓力，溶液中的水蒸汽會向空氣中傳遞，完成溶液的濃縮過程，儲存于濃溶液儲液桶之中，然后經過溶液泵將濃溶液先經過水冷輸送至除濕器16的頂部，經過分散器噴撒到填料式除濕器16上，與進入除濕器16的空氣形成逆流傳熱傳質，空氣得到干燥而深度除濕。
實施例2一種用于實施例1所述溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法的裝置，包括溶液除濕系統及蒸發制冰系統，蒸發制冰系統由水箱1、蒸發制冰室24、冰水分離器25和儲冰槽26組成，蒸發制冰室24出口與冰水分離器25的進口相對，冰水分離器25的出冰口與儲冰槽26的進口相對，冰水分離器25的出水口與水箱1連通；溶液除濕系統由再生器10、除濕器16組成，再生器10溶液出口與除濕器16溶液進口連通，除濕器16溶液出口與再生器10溶液入口連通，除濕器16空氣出口與蒸發制冰室24空氣入口連通，蒸發制冰室24空氣出口與除濕器16空氣入口連通。本實施例還包括工質冷卻系統，該工質冷卻系統由蒸發器4和冷凝器8組成，蒸發器4制冷劑入口與冷凝器8制冷劑出口連通，蒸發器4制冷劑出口與冷凝器8制冷劑入口連通，蒸發器4由外殼、內管和外管組成，內管設在外管內，外管設在外殼內，水箱出口與內管一端連通，內管另一端與蒸發制冰室24水入口連通，冷凝器8制冷劑出口與內外管間的環形空腔一端連通，內外管間的環形空腔另一端與冷凝器8制冷劑入口連通，蒸發制冰室24空氣出口與蒸發器4外殼上的空氣入口連通，蒸發器4外殼上的空氣出口與除濕器16空氣入口連通，冷凝器由內管和外管組成，除濕器16溶液出口與內管一端連通，內管另一端與再生器10溶液入口連通，蒸發器4制冷劑出口與內外管間的環形空腔一端連通，內外管間的環形空腔另一端與蒸發器4制冷劑入口連通；上述太陽能集熱器9出口與再生器10溶液入口連通，再生器10的溶液出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12入口連通，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12的出口經過濃溶液儲液桶輸出調節閥13與防腐泵14連通，防腐泵14的出口與水冷熱交換器15中的盤管入口連通，盤管出口與除濕器16溶液入口連通，除濕器16的溶液出口與稀溶液儲液桶18入口相連，稀溶液儲液桶18出口經過稀溶液儲液桶輸出閥19，與溶液泵20相連，溶液泵20的出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12中的盤管換熱器入口連通，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12中的盤管換熱器出口與冷凝器8的內管一端連通，冷凝器8的內管另一端與太陽能集熱器9進口連通。
下面結合附圖2對本發明的技術方案作進一步的描述，該裝置由三個部分組成，(即工質冷卻部分由蒸發冷卻、冷凝放熱和能量輸入三個子部分組成)、溶液除濕部分由溶液除濕和溶液再生兩個子部分組成)、蒸發制冰部分。具體的連接方式如下在工質冷卻部分中，蒸發冷卻子部分4的制冷工質出口與能量輸入部分7入口相連，能量輸入子部分出口與冷凝放熱子部分8制冷工質入口相連，冷凝放熱子部分8工質出口與蒸發冷卻子部分4制冷工質入口相連；在溶液除濕部分由溶液除濕和溶液再生兩個子部分組成中，太陽能集熱器9出口與再生器10連連，再生器10的溶液出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12相連，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12的出口經過濃溶液儲液桶輸出調節閥13與防腐泵14連通，防腐泵14的出口與水冷熱交換器15中的盤管入口相連，盤管出口與除濕器16相連，除濕器16的稀溶液出口與稀溶液儲液桶18入口相連，稀溶液儲液桶18底部的出口經過稀溶液儲液桶輸出閥19，與溶液泵20相連，溶液泵20的出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12中的盤管換熱器入口相連，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶12中的盤管換熱器出口經過工質冷卻部分的冷凝放熱子部分8與太陽能集熱器9進口相連；在蒸發制冰部分中，進水管從水箱1出發，經過水泵2，經過進水量調節閥3，經過蒸發冷卻子部分4，經過制冰室進水量調節閥6與蒸發制冰室24的進水口相連，蒸發制冰室的冰水混合物出口與冰水分離器25入口相連，冰水分離器25的出口分別接儲冰槽26和出水管，出水管與蒸發冷卻部分的凝水管經凝水管閥5與回水管相通，交匯后經過泵27與水箱1相連；除濕器16的出氣口經過空氣～空氣換熱器22與蒸發制冰室24進氣入口相連，蒸發制冰室24的出氣口，經過空氣～空氣換熱器22，經過風機23與蒸發冷卻子部分4進氣口相連，風管通過蒸發冷卻子部分4與溶液除濕部分的除濕器16的進氣入口相通。輸入一定形式的能量電能，熱能等)來驅動工質冷卻部分的循環，蒸發冷卻部分產生的冷量用于冷卻用于制冰的水4；同時，蒸發制冰的空氣也被冷卻，且被初步的除濕。溫度與含濕量降低的空氣被送入除濕器進一步除濕，以達到深度除濕的效果，之后通過空氣～空氣換熱器22與從蒸發制冰室24排出的空氣進行熱交換，從而使溫度降低，并送入蒸發制冰室中制冰；在蒸發制冰室中24，水滴向空氣中蒸發，吸收自身的相變潛熱，溫度降低，并最終結為冰晶，而使蒸發制冰室24中出來的空氣，溫度降低，含濕量升高，與進入蒸發制冰室中的空氣熱交換后，溫度升高，被重新送回蒸發冷卻子部分4，然后再送入溶液除濕部分，重新恢復為蒸發制冰用的低含濕量空氣，使系統循環運行；內冷型除濕器16干燥空氣的同時通過冷卻水帶走除濕過程中產生的相變潛熱；溶液除濕部分的溶液再生，由稀除濕溶液-氯化鋰或者溴化鋰溶液經過工質冷卻部分循環中的冷凝放熱子部分8，再由太陽能集熱器9直接加熱，在再生器10中完成除濕溶液的再生，恢復除濕能力。溶液除濕系統可采用氯化鋰或者溴化鋰，或者混合溶液除濕劑。再生器采用填料塔式絕熱再生器，通過太陽能集熱器9直接加熱除濕溶液。除濕器采用內冷型(除濕的過程同時通過冷卻水冷卻除濕溶液)波紋板式除濕器，溶液在除濕器上形成降膜流動，通過特殊的除濕器設計，一方面強化空氣與除濕器的對流傳質，同時在除濕的過程中通過冷卻介質帶走大部分除濕過程產生的熱量，保證除濕溶液溫度在一定范圍而維持良好的除濕性能。
本發明的工作過程工質冷卻部分(由蒸發冷卻、冷凝放熱和能量輸入三個子部分組成)在能量輸入子部分向系統輸入某種形式的能量(電能，熱能等)，制冷工質在該部分進行內循環，在蒸發冷卻子部分產生冷量，對用于蒸發的水進行冷卻，同時對送入溶液除濕部分的空氣進行冷卻并初步除濕；在冷凝放熱子部分放出熱量。
溶液除濕部分(由溶液除濕和溶液再生兩個子部分組成)稀溶液吸收工質冷卻部分中冷凝放熱子部分放出的熱量，然后由太陽能集熱器直接加熱溶液至65℃-80℃，然后經過分散器將除濕溶液比較均勻地噴撒在填料上，在重力的作用下沿著填料表面流下，與從再生器底部進來的空氣發生逆流對流傳熱傳質，此時溫度比較高的除濕溶液表層的水蒸汽分壓力高于空氣中的水蒸汽的分壓力，溶液中的水蒸汽會向空氣中傳遞，完成溶液的濃縮過程，儲存于濃溶液儲液桶之中。然后經過溶液泵將濃溶液先經過水冷輸送至除濕器頂部，經過分散器噴撒到填料式除濕器上，與被蒸發冷卻子部分冷卻后的空氣形成逆流傳熱傳質，空氣得到干燥而深度除濕。
蒸發制冰部分出除濕器的空氣的含濕量很小，溫度升高，經過空氣～空氣換熱器吸收從蒸發制冰室中出來的溫度較低的空氣的冷量，然后送入蒸發制冰室中；冷卻水通過分散器在蒸發制冰室中均勻的噴淋，此時室內空氣的水蒸氣分壓低于水的三相點時的飽和水蒸氣分壓力0.609kPa。在水蒸氣分壓差的驅動下，水滴在此環境下蒸發，與周圍的空氣發生傳熱傳質。自身的溫度降低，質量減??；空氣的溫度降低，同時含濕量升高。水滴自身溫度降低到一定程度時發生相變，變為冰晶。冰晶和未變為冰晶的水的混合物經過水冰分離器分離冰晶進入儲冰槽，水進入回水管并與從工質冷卻部分的蒸發冷卻子部分出來的凝水管相匯合，再送入供水源，重新進入系統循環運行；從蒸發制冰室出來的空氣，溫度降低，含濕量升高，經過空氣～空氣換熱器，溫度上升，然后在風機作用下，被送入工質冷卻部分的蒸發冷卻子部分進行冷卻和初步除濕，再送入除濕器進一步除濕，重新變為可以用于制冰的低含濕量空氣，從而使系統循環運行。
權利要求
1.一種溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，其特征在于包括用于產生低含濕量空氣的濃溶液再生過程和蒸發制冰過程，其具體步驟如下蒸發制冰采用將冷卻后的水送入蒸發制冰室，在蒸發制冰室中的低含濕量的空氣環境內蒸發結為冰晶；低含濕量空氣的濃溶液再生過程是使從除濕器(16)出來的稀溶液通過濃溶液再生器(10)除濕后，形成濃溶液，再利用該濃溶液吸收由上述從蒸發制冰室(24)所排出空氣的水分，使之成為低含濕量空氣，用于制冰。
2.根據權利要求1所述的溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，其特征在于將從蒸發制冰室排出的空氣通入空氣熱交換器(22)，與用于制冰的低含濕量空氣進行換熱，再將換熱后的空氣通入工質冷卻系統中的蒸發器(4)，進行冷卻和除濕，形成待濃溶液進行進一步除濕處理的空氣。
3.根據權利要求1或2所述的溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，其特征在于將送入蒸發制冰室之前的水通入工質冷卻系統中的蒸發器(4)進行冷卻。
4.根據權利要求3所述的溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法，其特征在于由除濕器(16)排出的稀溶液吸收工質冷卻系統中的冷凝器放出的熱量，然后由太陽能集熱器直接加熱溶液至65℃-80℃，再經過分散器將除濕溶液比較均勻地噴撒在填料上，在重力的作用下沿著填料表面流下，與從濃溶液再生器(10)底部進來的空氣發生逆流對流傳熱傳質，此時溫度比較高的除濕溶液表層的水蒸汽分壓力高于空氣中的水蒸汽的分壓力，溶液中的水蒸汽會向空氣中傳遞，完成溶液的濃縮過程，儲存于濃溶液儲液桶之中，然后經過溶液泵將濃溶液先經過水冷輸送至除濕器(16)的頂部，經過分散器噴撒到填料式除濕器(16)上，與進入除濕器(16)的空氣形成逆流傳熱傳質，空氣得到干燥而深度除濕。
5.一種用于上述權利要求1所述溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法的裝置，其特征在于包括溶液除濕系統及蒸發制冰系統，蒸發制冰系統由水箱(1)、蒸發制冰室(24)、冰水分離器(25)和儲冰槽(26)組成，蒸發制冰室(24)出口與冰水分離器(25)的進口相對，冰水分離器(25)的出冰口與儲冰槽(26)的進口相對，冰水分離器(25)的出水口與水箱(1)連通；溶液除濕系統由再生器(10)、除濕器(16)組成，再生器(10)溶液出口與除濕器(16)溶液進口連通，除濕器(16)溶液出口與再生器(10)溶液入口連通，除濕器(16)空氣出口與蒸發制冰室(24)至氣入口連通，蒸發制冰室(24)空氣出口與除濕器(16)空氣入口連通。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于包括工質冷卻系統，該工質冷卻系統由蒸發器(4)和冷凝器(8)組成，蒸發器(4)制冷劑入口與冷凝器(8)制冷劑出口連通，蒸發器(4)制冷劑出口與冷凝器(8)制冷劑入口連通，蒸發器(4)由外殼、內管和外管組成，內管設在外管內，外管設在外殼內，水箱出口與內管一端連通，內管另一端與蒸發制冰室(24)水入口連通，冷凝器(8)制冷劑出口與內外管間的環形空腔一端連通，內外管間的環形空腔另一端與冷凝器(8)制冷劑入口連通，蒸發制冰室(24)空氣出口與蒸發器(4)外殼上的空氣入口連通，蒸發器(4)外殼上的空氣出口與除濕器(16)空氣入口連通，冷凝器由內管和外管組成，除濕器(16)溶液出口與內管一端連通，內管另一端與再生器(10)溶液入口連通，蒸發器(4)制冷劑出口與內外管間的環形空腔一端連通，內外管間的環形空腔另一端與蒸發器(4)制冷劑入口連通。
7.根據權利要求5或6所述的裝置，其特征在于太陽能集熱器(9)出口與再生器(10)溶液入口連通，再生器(10)的溶液出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶(12)入口連通，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶(12)的出口經過濃溶液儲液桶輸出調節閥(13)與防腐泵(14)連通，防腐泵(14)的出口與水冷熱交換器(15)中的盤管入口連通，盤管出口與除濕器(16)溶液入口連通，除濕器(16)的溶液出口與稀溶液儲液桶(18)入口相連，稀溶液儲液桶(18)出口經過稀溶液儲液桶輸出閥(19)，與溶液泵(20)相連，溶液泵(20)的出口與帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶(12)中的盤管換熱器入口連通，帶盤管熱交換器的濃溶液儲液桶(12)中的盤管換熱器出口與冷凝器(8)的內管一端連通，冷凝器(8)的內管另一端與太陽能集熱器(9)進口連通。
全文摘要
本發明公開了一種溶液除濕蒸發動態制取流態冰的方法及裝置，方法包括用于產生低含濕量空氣的濃溶液再生過程和蒸發制冰過程，蒸發制冰采用將冷卻后水送入蒸發制冰室，在低含濕量的空氣環境內蒸發結為冰晶；低含濕量空氣的濃溶液再生過程是使從除濕器出來的稀溶液通過濃溶液再生器除濕后，利用該濃溶液吸收空氣的水分，用于制冰；裝置包括溶液除濕系統及蒸發制冰系統，蒸發制冰系統由水箱、蒸發制冰室、冰水分離器和儲冰槽組成，蒸發制冰室出口與冰水分離器的進口相對，冰水分離器的出冰口與儲冰槽的進口相對，冰水分離器的出水口與水箱連通；本發明具有節能的優點。
文檔編號F25C1/00GK1844808SQ20061004028
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者張小松, 李秀偉, 殷勇高 申請人:東南大學