本公開(kāi)涉及換熱器，尤其涉及一種冰晶消除結(jié)構(gòu)、溫度控制系統(tǒng)和制冰系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、冰漿，又稱流態(tài)冰或可泵冰，是一種處于流動(dòng)狀態(tài)的冷凍水混合物。作為一種相變載冷劑，其同時(shí)具有水的流動(dòng)性和冰的相變潛熱。冰漿在食品保鮮、食品加工和冰蓄冷等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。制取冰漿通常采用過(guò)冷水動(dòng)態(tài)制冰法、切削法、降膜法、噴射法等方法，其中過(guò)冷水動(dòng)態(tài)制冰法為目前運(yùn)用廣泛且能效最高的制取冰漿方法。其原理在于：水在凝固時(shí)需要在液態(tài)水中形成冰核，冰核吸收潛熱長(zhǎng)大后結(jié)冰。形成冰核需要一定的過(guò)冷度。因此，水可在常壓零度以下以液態(tài)的形式存在，即過(guò)冷水。將過(guò)冷水輸往蓄冰池，通過(guò)碰撞、超聲波激發(fā)等手段使其凝固溫升制取冰漿。由于凝固所需潛熱比過(guò)冷水顯熱大得多，因此僅會(huì)有部分水凝固成冰，大部分水保持液態(tài)并溫升至零度。這部分水加上補(bǔ)水將送往過(guò)換熱器入口繼續(xù)被冷卻成過(guò)冷水。

2、在制冰系統(tǒng)中，返回?fù)Q熱器進(jìn)水口的冷水仍然存在冰晶，其極易再次結(jié)冰而產(chǎn)生凍管現(xiàn)象。為防止發(fā)生凍管，需要去除返回?fù)Q熱器進(jìn)水口的冷水中的冰晶。常用的去除冰晶方法是采用具有多層濾網(wǎng)的大型沉降式換熱器，需引入外部熱源，因?yàn)闉V網(wǎng)始終存在孔隙而無(wú)法完全去除水中存在的冰晶。此外，采用熱管式換熱器的去除冰晶結(jié)構(gòu)因?yàn)樽笥疫M(jìn)水無(wú)法最大程度利用水箱的沉降空間且單一浸泡式換熱設(shè)計(jì)使得冰晶可能無(wú)法完全消除。這樣，返回?fù)Q熱器進(jìn)水口的冷水中仍存在冰晶，易出現(xiàn)凍管現(xiàn)象。

3、同時(shí)，在去除冷水中的冰晶過(guò)程中，一般要求既要去除冰晶，又要使冷水的溫度上升很小(一般上升0.5-1℃)。這要求去除冰晶的結(jié)構(gòu)除了需要性能優(yōu)異的強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)，也需要較為精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)。

4、為解決上述問(wèn)題，期望對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的制冰系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開(kāi)提供一種冰晶消除結(jié)構(gòu)和溫度控制系統(tǒng)，以及包含冰晶消除結(jié)構(gòu)和/或溫度控制系統(tǒng)的制冰系統(tǒng)。

2、在一個(gè)方面，本公開(kāi)提供了一種冰晶消除結(jié)構(gòu)。所述冰晶消除結(jié)構(gòu)包括熱管換熱器和下箱體。所述熱管換熱器包括多根灌裝有液態(tài)傳熱介質(zhì)的封閉的熱管，每根熱管具有蒸發(fā)部、冷凝部和位于蒸發(fā)部與冷凝部之間的絕熱部。所述熱管換熱器配置成將由每根熱管的蒸發(fā)部從包含高溫氣態(tài)冷媒的熱源吸收的熱量經(jīng)由絕熱部傳遞到冷凝部，再由冷凝部將熱量傳遞至含冰晶的冰水以融化冰晶。所述多根熱管的蒸發(fā)部封裝在下箱體內(nèi)。每根熱管的蒸發(fā)部插裝在容納于下箱體中的下套筒內(nèi)，以在蒸發(fā)部與下套筒之間形成用于貯存高溫液態(tài)冷媒的貯存室。每個(gè)下套筒的底部設(shè)有底部開(kāi)口。所述下箱體在底部設(shè)有能夠使底部開(kāi)口閉合的可動(dòng)底板，可動(dòng)底板構(gòu)造成能夠上下移動(dòng)以通過(guò)閉合和開(kāi)啟所述底部開(kāi)口來(lái)改變貯存室內(nèi)的高溫液態(tài)冷媒的液位高度。

3、由此，本公開(kāi)的冰晶消除結(jié)構(gòu)通過(guò)與包含高溫氣態(tài)冷媒的熱源進(jìn)行熱交換而獲得熱量并且經(jīng)由熱管換熱器進(jìn)行傳熱，以融化流經(jīng)冰晶消除結(jié)構(gòu)的冰水中的冰晶，利用可動(dòng)底板來(lái)改變貯存室內(nèi)高溫液態(tài)冷媒的液位高度來(lái)獲得溫度受到期望控制的補(bǔ)水。

4、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，可動(dòng)底板的上表面設(shè)有多個(gè)與相應(yīng)的底部開(kāi)口進(jìn)行配合密封的凸起。

5、由此，通過(guò)改變底部開(kāi)口和凸起的配合密封狀況來(lái)改變貯存室中的高溫液態(tài)冷媒的液位高度。

6、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述凸起為圓柱形的。

7、由此，圓柱形凸起提供了與底部開(kāi)口的緊密配合密封。

8、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述下套筒具有直徑和高度，經(jīng)由熱管換熱器從熱源傳遞至含冰晶的冰水的最大換熱量基于熱管的直徑、下套筒的直徑和下套筒的高度而確定。

9、由此，熱管的直徑、下套筒的直徑和下套筒的高度限定了從熱源經(jīng)由熱管換熱器傳遞至含冰晶的冰水的最大換熱量。

10、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，在可動(dòng)底板和下箱體之間存在間隙。

11、由此，間隙的設(shè)置允許高溫氣態(tài)冷媒和高溫液態(tài)冷媒自由進(jìn)出下箱體。

12、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述可動(dòng)底板構(gòu)造成由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)周期性地驅(qū)動(dòng)以上下移動(dòng)。

13、由此，補(bǔ)水的溫度可被周期性地控制在期望溫度范圍內(nèi)。

14、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述冰晶消除結(jié)構(gòu)還包括上箱體，所述多根熱管的冷凝部封裝在上箱體內(nèi)，每根熱管的冷凝部插裝在容納于上箱體中的上套筒內(nèi)，從而在冷凝部與上套筒之間形成冰水流動(dòng)通道。

15、由此，冰水流動(dòng)通道使得冰水可更近距離地與各熱管的冷凝部接觸以進(jìn)行高效的熱交換，而且，冰水流動(dòng)通道的設(shè)置延長(zhǎng)了冰水在上箱體內(nèi)的流動(dòng)路徑，從而增加了冰水在上箱體內(nèi)的滯留換熱時(shí)間，因而提升冰晶的消融效率。

16、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述上套筒的內(nèi)表面設(shè)有從上套筒基管外壁向內(nèi)延伸的多個(gè)內(nèi)翅，而所述熱管的冷凝部的外表面設(shè)有從冷凝部基管外壁向外延伸的多個(gè)外翅。

17、由此，在所述多個(gè)內(nèi)翅和所述多個(gè)外翅之間形成蜿蜒曲折的延長(zhǎng)的冰水流動(dòng)通道，從而增大了冰水在冰水流動(dòng)通道內(nèi)的滯留換熱時(shí)間，有助于提升冰晶的消融效率。

18、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述外翅具有熱管冷凝部外翅伸出段和熱管冷凝部外翅折邊段，所述內(nèi)翅具有上套筒內(nèi)翅伸出段和上套筒內(nèi)翅折邊段。

19、由此，如此構(gòu)造的內(nèi)翅和外翅在二者之間形成蜿蜒曲折的延長(zhǎng)的冰水流動(dòng)通道。

20、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)內(nèi)翅和所述多個(gè)外翅的尺寸設(shè)置成適于在冰水流動(dòng)通道內(nèi)產(chǎn)生旋渦。

21、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述熱管冷凝部外翅折邊段的長(zhǎng)度在1.5mm和3.0mm之間。

22、由此，熱管冷凝部外翅折邊段的設(shè)置便于產(chǎn)生期望的旋渦。

23、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)內(nèi)翅和所述多個(gè)外翅具有下述尺寸設(shè)置：l2取值為0.2l1-0.5l1；l3和l4均取值為0.08l1-0.12l1；l5取值為0.4l1-0.7l1；l6取值為0.2l1-0.4l1；l7取值為1.5l1-2.2l1；l8取值為1.5l1-2.5l1，其中，l1為熱管冷凝部外翅折邊段長(zhǎng)度；l2為熱管冷凝部外翅伸出段和上套筒內(nèi)翅伸出段之間的距離；l3為熱管冷凝段基管外壁和上套筒內(nèi)翅伸出段之間的間隙；l4為熱管冷凝段基管外壁和上套筒內(nèi)翅折邊段之間的間隙；l5為上套筒內(nèi)翅折邊段和上套筒基管內(nèi)壁之間的間隙；l6為熱管冷凝部外翅折邊段和上套筒內(nèi)翅折邊段之間的間隙；l7為熱管冷凝段外翅折邊段和上套筒基管內(nèi)壁之間的間隙；l8為相鄰兩個(gè)上套筒內(nèi)翅伸出段之間的距離。

24、由此，上述參數(shù)的尺寸設(shè)計(jì)有利于增加冰水在冰水流動(dòng)通道內(nèi)的滯留換熱時(shí)間和促進(jìn)冰晶的梯度分離，從而提升冰晶的消融效率。

25、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述多根熱管以多排多列布局成長(zhǎng)方體構(gòu)造，所述上箱體在上部部分具有位于上游側(cè)的第一入口端口和位于下游側(cè)的第二出口端口，第一矩形管插入第一入口端口內(nèi)以供給含冰晶的冰水，第二矩形管連接至第二出口端口，以輸出經(jīng)融冰所得的水。

26、由此，第一矩形管和第二矩形的矩形結(jié)構(gòu)適于與熱管換熱器的呈長(zhǎng)方體構(gòu)造的冷凝段相匹配，從而有效率地傳輸更多的冰水和補(bǔ)水。

27、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第一矩形管的下表面設(shè)有多個(gè)孔，第一矩形管布置成穿過(guò)第一入口端口延伸到上箱體內(nèi)以使得所述多個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)所述多個(gè)上套筒的上開(kāi)放端口，從而允許含冰晶的冰水流入所述冰水流動(dòng)通道內(nèi)。

28、由此，多股冰水可互不干擾地且更近距離地與各熱管的冷凝部接觸以進(jìn)行高效的熱交換，從而提升冰晶的消融效率。

29、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述第二矩形管的上表面設(shè)置成與第一矩形管的下表面齊平。

30、由此，冰水流動(dòng)通道內(nèi)的冰水能夠在上箱體內(nèi)緩慢堆積以增加冰水的停留時(shí)間，從而有利于冰水中剩余冰晶在上箱體底部沉降而最終融化，進(jìn)一步提升融冰效率。

31、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述冰晶消除結(jié)構(gòu)設(shè)置在連通制冰系統(tǒng)的水箱和降膜式蒸發(fā)器的補(bǔ)水旁路中。所述下箱體設(shè)置在制冰系統(tǒng)的殼管式冷凝器的殼側(cè)內(nèi)。殼管式冷凝器的殼側(cè)內(nèi)的一部分高溫氣態(tài)冷媒用作所述熱源。

32、由此，冰晶消除結(jié)構(gòu)通過(guò)與殼管式冷凝器殼側(cè)的一部分氣態(tài)高溫冷媒進(jìn)行熱交換而獲得熱量并且經(jīng)由熱管換熱器進(jìn)行傳熱，以融化流經(jīng)冰晶消除結(jié)構(gòu)的冰水中的冰晶，不需要引入外部熱源就能防止發(fā)生凍管現(xiàn)象。

33、在另一方面，本公開(kāi)提供了一種溫度控制系統(tǒng)。所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制組件和根據(jù)本公開(kāi)的冰晶消除結(jié)構(gòu)。溫度控制組件和冰晶消除結(jié)構(gòu)布置在連通制冰系統(tǒng)的水箱和降膜式蒸發(fā)器的補(bǔ)水旁路中且溫度控制組件相對(duì)于冰晶消除結(jié)構(gòu)位于下游。所述溫度控制組件包括控制器和與控制器連接的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所述控制器控制所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)，以將從冰晶消除結(jié)構(gòu)流出補(bǔ)水的溫度控制在期望溫度范圍內(nèi)。

34、由此，溫度控制系統(tǒng)提供對(duì)從冰晶消除結(jié)構(gòu)流出補(bǔ)水的溫度的精確控制。

35、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述溫度控制組件包括溫度探頭。所述控制器通過(guò)第二矩形管連接至冰晶消除結(jié)構(gòu)。所述溫度探頭的一端連接至控制器且另一端插入第二矩形管內(nèi)以探測(cè)補(bǔ)水的溫度。所述控制器基于溫度探頭探測(cè)的溫度來(lái)控制所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)。

36、由此，溫度控制組件實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)水溫度的即時(shí)探測(cè)。

37、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述可動(dòng)底板構(gòu)造成：當(dāng)溫度探頭探測(cè)的溫度低于溫度下限時(shí)，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而向下移動(dòng)到下降位置以打開(kāi)底部開(kāi)孔，從而允許降低貯存室中高溫液態(tài)冷媒的液位高度來(lái)增大蒸發(fā)部的換熱面積；當(dāng)溫度探頭探測(cè)的溫度高于溫度上限時(shí)，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而向上移動(dòng)到升高位置以堵塞底部開(kāi)孔，從而隨著貯存室中高溫液態(tài)冷媒的液位高度逐漸上升而逐步減小蒸發(fā)部的換熱面積。

38、由此，通過(guò)控制可動(dòng)底板的上下移動(dòng)來(lái)改變貯存室內(nèi)的高溫液態(tài)冷媒的液位高度，從而改變換熱面積以及相應(yīng)地改變換熱量，以將補(bǔ)水溫度控制在期望溫度范圍內(nèi)。

39、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)管道和t型桿。傳動(dòng)管道安裝至可動(dòng)底板的底部，t型桿構(gòu)造成能夠在傳動(dòng)管道內(nèi)上下移動(dòng)以帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)。

40、由此，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)簡(jiǎn)單地驅(qū)動(dòng)t型桿來(lái)帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)。

41、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)以帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)。

42、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括第一密封圈，所述第一密封圈設(shè)置在傳動(dòng)管道內(nèi)部的凸環(huán)與臺(tái)階部之間。t型桿在下側(cè)通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)器的液壓油加壓而從臺(tái)階部沿著傳動(dòng)管道向上運(yùn)動(dòng)，以將可動(dòng)底板帶動(dòng)到升高位置，以及通過(guò)液壓油泄壓而在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)返回臺(tái)階部以將可動(dòng)底板帶動(dòng)到下降位置。

43、由此，利用液壓驅(qū)動(dòng)器的液壓油加壓和泄壓來(lái)驅(qū)動(dòng)t型桿運(yùn)動(dòng)以帶動(dòng)可動(dòng)底板上下移動(dòng)。

44、在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在可動(dòng)底板的底部孔內(nèi)的第二密封圈和在底部孔下方的阻回塊。傳動(dòng)管道穿過(guò)阻回塊和第二密封圈密封地安裝到底部孔。

45、由此，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與可動(dòng)底板密封且牢固地連接。

46、在又一方面，本公開(kāi)提供了一種制冰系統(tǒng)，所述制冰系統(tǒng)包括根據(jù)本公開(kāi)的冰晶消除結(jié)構(gòu)和/或根據(jù)本公開(kāi)的溫度控制系統(tǒng)。

47、由此，以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)布置來(lái)防止在制冰系統(tǒng)中發(fā)生凍管現(xiàn)象。