过冷水式动态制冰(动态冰蓄冷)技术
一、所属行业:空调、热工应用设备行业
二、技术名称:过冷水式动态制冰技术
三、适用范围:蓄冷中央空调系统、蓄冷区域集中供冷系统、各种工艺冷却系统、食品渔业等冷藏保鲜、混凝土冷却等
四、技术内容:
1.技术原理
在过冷水动态制冰过程中,冰层不在换热表面生长,因而水与冷媒之间热阻并不随制冰的过程进行而改变,过冷水动态制冰制出的“泥状冰”是一种冰水混合物,其中的冰晶呈微小的针状或鳞片状,与块状冰相比,泥状冰与取冷冷媒之间的换热系数较大,能够在短时间内释放出大量的冷量。
2.关键技术
采用板式换热器通过高效对流换热方式制取-2℃的过冷水,再促晶生成冰浆,该动态制冰方式把传热和结冰两个环节在时间和空间上分离,从而实现低温差高效率传热并结冰,大大降低制冰能耗。
过冷却器是过冷水动态制冰的关键器件,过冷水处于一种亚稳定状态,水在进入过冷器前就要采取防止结冰的措施,当在过冷器出口获得较大过冷度的水时,可迅速消除过冷状态使得冰晶出现。一般过冷水与挡板、器壁或两部分过冷水之间发生激烈冲击,会破坏过冷水的过冷状态。
过冷水动态制冰过程中水与冷媒之间始终保持较大的换热系数,因而过冷水连续制冰能够提高冰蓄冷空调的用能效率,泥状冰可以随水在管道中直接输送,从而提高冷量的输送效率,与传统的冷冻输送方式相比,输送冰浆可以降低泵耗,减小管道直径和末端换热面积,有着广阔的应用前景。
3.工艺流程
过冷水动态制冰概念图和动态冰蓄冷空调系统示意图如下:
过程描述:
过冷水动态制冰系统通常包括过冷却器、过冷解除装置、蓄冰槽。水从蓄冰槽中抽出,温度为0℃或稍高于0℃,经过冷却器与冷媒换热后变成温度低于0℃的过冷水,过冷水经过过冷解除装置后过冷状态被破坏,变成冰水混合物进入蓄冰槽,在蓄冰槽中冰水分离,分离出来的水继续在系统中循环。
五、主要技术指标:
(1)传热效率高、制冰速度快。动态制冰过程中不但避免了因冰层聚集而引起的导热热阻,还通过强制对流大幅度提高了系统的整体换热性能,从而提高了制冰速度。
(2)制冷系统COP高、能耗降低。制冷蒸发温度可以保持在-5℃~-8℃之间,而且在整个蓄冰过程中保持稳定不下降。相对于冰球、盘管式冰蓄冷中-10℃以下的蒸发温度(而且随着蓄冰量的增加逐渐下降)可以显著提高系统COP.
(3)融冰速度快、负荷响应灵敏。由于动态冰蓄冷制出的冰以冰浆形式存在,因此在融冰释冷时冰晶与水之间接触面积大,融化速度快,可以快速响应空调末端负荷的变动。
(4)占地面积小、场地适应性强。动态冰蓄冷无需盘管、冰球等预制设备,因此蓄冰槽有效利用率提高,占地空间减小,而且对空间形状要求降低,场地适应性增强。
(5)热交换系统简单、节省设备和材料费用。动态冰蓄冷技术中的冰浆生成热交换器可以采用制冷剂直接蒸发,省去了冰球、盘管式冰蓄冷中必须采用的不冻液换热循环,因此带来换热设备和材料费用的节省,降低了初投资费用。
六、技术应用情况:
无论从能效还是经济角度出发,动态冰蓄冷技术均有优于传统冰球、盘管式冰蓄冷的显著优势。在各类大中型中央空调系统、区域供冷、化工工艺、土建等行业和领域都有动态冰蓄冷的广阔应用前景。
七、典型用户及投资效益:
大学城项目案例: 5万m2建筑物蓄冷中央空调系统,200万总投资,600RT制冰工况能力,即制冰能力20t/h。
技术单位:中国科学院广州能源研究所
八、推广前景和节能潜力: