CN204987626U - 一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冷库制冷技术领域，具体涉及一种溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置。该冷库装置包括三个循环：单级制冷循环***，溶液调湿***、空气循环***。所述制冷循环***设置带溶液调湿的蒸发器和带溶液再生的冷凝器；所述溶液调湿***与所述制冷***共用蒸发器和冷凝器；所述制冷***中的压缩机带有温度传感器和变频控制器；所述溶液调湿***中包含两个溶液罐调节环路溶液流量，而且设置旁通阀连通冷凝除湿器的入口管与出口管，湿度控制器调节流经冷凝除湿器内溶液的浓度；所述空气循环***由冷库、冷凝除湿器、送风机组成。本实用新型利用溶液调湿技术在维持库内一定相对湿度的前提下，解决蒸发盘管结霜问题，并且提高库内空气品质。

Description

一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置

技术领域：本实用新型涉及冷库制冷技术领域，具体涉及一种溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置

背景技术

中小型冷库广泛应用于陆上小型冷库、船舶伙食冷库或沿海及内河小型冷藏运输船及渔业冷藏船。主要用于冻鱼、虾、冻肉、禽及其他农副产品冷藏冷冻贮存，为了对各类食品进行长期贮藏，一般进行冻结加工。无论是冻结间、还是冷藏间，冷库制冷***保持有冷藏库(-15℃)、冷冻库(-28℃)温度，几乎都采用直接蒸发冷却方式，将蒸发器直接放置库房内，其蒸发表面温度设计温度一般比库内温度低。而通常在如此低的温度下，库房内低温高湿度空气中水会在蒸发盘管表面结霜，特别是在水产品冷却和冷藏的过程中，由于库内要保持较高的相对湿度，结霜更为严重，由于冰霜导热系数很差，增加了蒸发器表面的热阻，蒸发盘管霜层存在使冷气机传热恶化，蒸发温度降低，制冷效率降低。蒸发器表面结霜，一定时间后，霜越来越厚，如果不除霜，会造成制冷压缩机制冷量下降，蒸发压力下降，蒸发器供液量不足等不利局面，常用除霜方式有：热氨融霜、喷水除霜、电气除霜等，但这些技术方案均是先结霜后融霜，对于低温冷库温度波动幅度大，更重要是冷库长期带霜运行，能耗大，因此采用预防结霜策略比结霜再融霜更为合理。对于冷库节能运行和避免融霜事故具有重要意义。

发明内容

发明目的：针对现有冷库结霜及其对运行影响，本专利提出利用溶液调湿技术解决冷库除霜新思路，在维持库内一定相对湿度的前提下，解决蒸发盘管结霜问题。

技术方案：

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题是在蒸发盘管对空气冷却时表面不发生结冰结霜物理现象。为此，本发明所提供的技术方案如下：

本发明提供的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，包括制冷循环***，溶液除湿***、空气循环***。

所述制冷循环***包括制冷剂管路连接的变频压缩机、冷凝器再生器、制冷剂储液器、膨胀节流阀以及蒸发器。所述变频压缩机包括温度传感器、变频控制器和压缩机。利用变频控制器实现压缩机的无级调节，使制冷量与负荷达到最佳匹配。

所述溶液调湿***和空气循环***可独立或协同工作。

所述溶液循环***包括由溶液管路连接溶液冷凝除湿器、稀溶液储液器、稀溶液泵、冷凝再生器、浓溶液储液器、浓溶液泵、溶液热交换器、溶液浓控制器。所述冷凝除湿器内包含蒸发盘管、溶液喷口。所述溶液浓度控制器包含湿度传感器、湿度控制器、旁通阀。

所述低温空气循环***包括由风管连接的冷库、溶液冷凝除湿器、送风机。

其步骤：

①在蒸发器腔室下部，库内空气被吸入冷凝除湿器，进行除湿。

②在蒸发器腔室中部，除湿后空气露点温度低于蒸发盘管表面温度。此时，空气与蒸发器表面的换热管进行热交换，使空气温度降至换热管温度。

③在蒸发器腔室上部，在冷凝除湿器上部喷洒溶液，溶液温度高于空气温度，利用水蒸气压力梯度实现空气的增湿，完成增湿的空气经风机送入库内。

技术方案对应的空气处理方式：传统空气处理过程是空气直接在表冷器上冷却，这时冷盘管表面易发生结冰结霜。改进处理过程，首先在蒸发器腔室下部经过除湿过程，然后在蒸发器腔室中部经过冷却器冷却过程，最后在蒸发器上部与溶液发生传热传质后送入库内。

下面以LiCl溶液举例来阐述实现冷库中溶液除湿——再生过程。LiCl溶液由浓变稀是溶液吸湿过程，溶液和库内湿空气直接接触，由于溶液表面蒸气压小于湿空气的水蒸气分压力，水蒸气就从空气向溶液转移，同时水蒸气的凝结潜热大部分也被溶液吸收。为了抑制溶液温升保持除湿剂LiCl的吸湿能力，一般采用冷却的方式带走释放的潜热或者采用较大的溶液流量；溶液吸收了水蒸气后，浓度变小，而空气湿度达到要求后一般需进一步降温处理再送入冷库内。稀溶液在冷凝再生器中被加热，当溶液表面蒸汽压力大于空气的水蒸气分压力时，溶液中的水分蒸发到空气中，溶液浓缩再生。再生过程所需能量包括三部分：加热溶液使得其表面蒸汽压力高于周围空气的水蒸气分压力所需的热量；所含水分蒸发过程所需的汽化潜热；溶质解吸附的热量，这一项相比水的汽化潜热较小，由LiCl溶液物理性质决定。LiCl溶液在蒸发器中实现冷却，之间增加换热器，对进入再生器的较冷的稀溶液和流出再生器的较热的浓溶液进行热交换，回收一部分热量，可提高再生器的工作效率。

本发明装置优势：①保证一定温度，一定浓度下，溶液不结冰，不结晶。利用溶液与空气间存在压力梯度实现冷库调湿，避免了冷风机冷却盘管表面结霜，冷库温度波动性更小，冷库运行制冷系数更高。②与现有中小型冷库相比，本装置利用盐溶液对库内空气有净化除菌、异味，提高库内空气品质的作用。③有效利用冷凝器的余热，调节蒸发器腔室内溶液浓度并实现溶液的循环再生，同时在冷凝器再生器喷洒溶液，加强了传热，加快了制冷剂在冷凝器中的冷却速率，提升了制冷***的性能系数。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。

图1为本发明的结构示意图。

其中：1-压缩机；2-冷凝器再生器；3-制冷剂储液器；4-膨胀节流阀；5-蒸发器；6-送风机；7-稀溶液储液器；8-浓溶液泵；9-溶液热交换器；10-浓溶液罐；11-稀溶液泵；12-旁通阀；13-湿度控制器；14-湿度传感器；15温度传感器；16-变频控制器。

具体实施方式：

下面结合附图1对本发明做具体详细解释。

该冷库装置包括三个循环：包括制冷循环***，溶液调湿***、低温空气循环***。

制冷循环***包括由制冷剂管路连接的压缩机(1)、冷凝再生器(2)、制冷剂储液器(3)、膨胀节流阀(4)、送风机(6)。储液器(3)进口管路连接冷凝再生器(2)出口，冷凝再生器(2)是连接制冷***和溶液再生器的共同设备；储液器(3)出口管路连接膨胀节流阀(4)进口，膨胀节流阀(4)出口连接蒸发器(5)，蒸发器(5)是连接制冷***和调试器的共同设备；制冷循环***还包括变频控制器(16)和温度传感器(15)，所述制冷循环***的制冷压缩机(1)上固定设有变频控制器(16)，所述变频控制器(16)与所述温度传感器(15)相连，温度传感器(15)置于库内。

溶液调湿***包括由溶液管路连接溶液冷凝除湿器(5)、稀溶液储液器(7)、稀溶液泵(11)、冷凝再生器(2)、浓溶液储液器(10)、浓溶液泵(14)、溶液热交换器(9)、湿度传感器(14)、湿度控制器(13)、旁通阀(12)。所述溶液调湿***包括与所述制冷循环***、空气循环***相连的冷凝除湿器(5)，与所述冷凝除湿器(5)相连接的稀溶液罐(7)，与所述稀溶液罐(7)相连接的热交换器(9)，与所述热交换器(9)相连接的稀溶液泵(11)，与所述稀溶液泵(11)相连接的冷凝器再生器(2)，所述冷凝器再生器(2)的出口相连接的浓溶液罐(10)，与所述热交换器(9)相连接的浓溶液泵(8)，所述热交换器(9)连通浓溶液罐(10)和浓溶液泵(8)，旁通阀(12)连通所述冷凝除湿器(5)的出液口与进液口管段，所述溶液调湿***还包括湿度控制器(13)和湿度传感器(14)，所述旁通阀(12)上固定设有一个湿度控制器(13)，所述湿度控制器(13)与所述湿度传感器(14)相连，湿度传感器(16)置于库内。所述溶液冷凝器(5)是制冷循环***与溶液除湿***的连接的共同设备，浓溶液在蒸发器(5)腔室喷洒。冷凝除湿器(5)和所述冷凝器再生器(2)顶部均设有溶液喷口，冷凝除湿器(5)和所述冷凝器再生器(2)内的盘管与溶液直接接触，所述冷凝器再生器(2)顶部设置冷却风机。

冷库空气循环***包括与所述制冷循环***、溶液调湿***相连的冷凝除湿器(5)，与所述冷凝除湿器(5)相连接的送风机(6)，与所述送风机(6)连通的冷库，所述冷库连通冷凝除湿器(5)。空气循环***中的库内空气与所述冷凝除湿器(5)发生热质交换，被送风机(6)加压后，送入冷库。

运行方式：

制冷***运行：

压缩机将从蒸发器(5)出来低压低温制冷剂吸入压缩机，将其压缩成为高温高压过热气体，进入冷凝再生器(2)被稀溶液溶液冷却，然后流入制冷剂储液器(3)中，之后经过膨胀节流阀(4)节流后流入蒸发器(5)，在其中蒸发冷却使空气和浓溶液冷却降温，随后被吸入压缩机(1)。蒸发器(5)为送风机(6)提供冷量，冷风用于冷却低温-23℃～-15℃冷库鱼虾、肉释放热量。

冷库在部分负荷下运行时，当温度传感器(15)探测到库内的冷负荷减小，向冷库控制***发出温度信号，冷库控制***通过变频器控制器(16)降低压缩机(1)的转速，实现压缩机的无级调节。

溶液调湿***运行：

***运行时，首先启动溶液再生器(2)风机设备，冷库送风设备，溶液泵设备，然后启动压缩机，在制冷***正常运行时，溶液循环***也同时运行，溶液是这样循环的，首先溶液在浓溶液储液器(10)被浓溶液泵(8)的进口侧吸入，从浓溶液泵出来后，浓溶液与通过旁通阀(12)回流分支的稀溶液汇合，进入溶液冷凝除湿器(5)冷却调湿，在其中进行传热传质后，溶液分成两支，一支通过旁通阀(12)与浓溶液汇合，一支流入稀溶液储液器，之后被溶液泵(11)泵入冷凝再生器(2)被加热，进入冷凝再生器(2)后，溶液浓度由稀变浓，之后再流回到浓溶液罐(10)。旁通阀(12)连接到稀溶液储液器(7)的入口端，旁通阀(12)的启闭是由电磁阀调节的，在冷库内设置了一个湿度传感器(14)，当库内的相对湿度发生变化时，湿度传感器(14)向湿度控制器(13)发出一个信号，湿度控制器(13)通过电磁阀，实现旁通阀(12)的启闭，来控制流经蒸发器腔的溶液浓度，达到冷库加湿与减湿的目的。

空气处理：

冷库空气是这样循环的，首先循环空气经过冷凝除湿器(5)后，空气温度略有升高，湿度对应露点温度降低到冷凝除湿器(5)内换热管表面温度，降温后，然后经过送风机(6)被送入低温库房，用于吸收库内热量。这空气处理过程中，溶液也充当载冷剂，将部分冷量传给空气。

具体空气处理步骤：

①在蒸发器腔室下部，库内空气被吸入冷凝除湿器(5)，进行除湿，此时由于空气还未吹过蒸发盘管，冷负荷和湿负荷都是由溶液承担，空气温度略有降低。

②在蒸发器腔室中部，除湿后空气露点温度低于蒸发盘管表面温度。此时，空气与蒸发器表面的换热管进行热交换，使空气温度降至换热管温度，实现降温。此时，蒸发盘管承担全部冷负荷，溶液承担湿负荷。

③在蒸发器腔室上部，热交换器出来的浓溶液与经过旁通阀(12)出来的稀溶液汇合，在冷凝除湿器(5)上部喷洒。此时，由于溶液还未和蒸发盘管接触，溶液温度高于空气温度，利用溶液与空气间存在的水蒸气压力梯度实现空气的增湿，完成增湿的空气经风机(6)送入库内。

在保证整个制冷***简单、紧凑的前提下，本发明将溶液调湿和空气冷却都合并在同一个装置中进行。因此蒸发盘管中同时存在溶液、空气冷却和溶液与空气之间的水分交换的传热、传质过程。溶液浓度维持是保证蒸发盘管和库内空气接触不结霜的必要条件，利用旁通阀(12)控制喷洒溶液浓度，达到最终调节库内空气湿度的作用。在冷库的除湿过程中，浓溶液变稀溶液，而且在这个过程中，空气的含湿量降低，相对湿度减小，避免了蒸发盘管的积霜，实现了无霜冷库。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、只要特征和优点。在不脱离本实用新型和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要保护的范围。本实用新型要求保护由所附的权利要求及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，包括制冷循环***的五大构件，制冷压缩机(1)、制冷剂储液器(3)、膨胀节流阀(4)、蒸发器(5)、冷凝器(2)，其特征在于还包括溶液调湿***、空气循环***，所述溶液调湿***和空气循环***可独立或协同工作，

所述溶液调湿***包括与所述制冷循环***、空气循环***相连的冷凝除湿器(5)，与所述冷凝除湿器(5)相连接的稀溶液罐(7)，与所述稀溶液罐(7)相连接的热交换器(9)，与所述热交换器(9)相连接的稀溶液泵(11)，与所述稀溶液泵(11)相连接的冷凝器再生器(2)，所述冷凝器再生器(2)的出口相连接的浓溶液罐(10)，与所述热交换器(9)相连接的浓溶液泵(8)，所述热交换器(9)连通浓溶液罐(10)和浓溶液泵(8)，旁通阀(12)连通所述冷凝除湿器(5)的出液口与进液口管段，

所述空气循环***包括与所述制冷循环***、溶液调湿***相连的冷凝除湿器(5)，与所述冷凝除湿器(5)相连接的送风机(6)，与所述送风机(6)连通的冷库，所述冷库连通冷凝除湿器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，其特征在于所述制冷循环***还包括变频控制器(16)和温度传感器(15)，所述制冷循环***的制冷压缩机(1)上固定设有变频控制器(16)，所述变频控制器(16)与所述温度传感器(15)相连，温度传感器(15)置于库内。

3.根据权利要求1所述的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，其特征在于所述溶液调湿***还包括湿度控制器(13)和湿度传感器(14)，所述旁通阀(12)上固定设有一个湿度控制器(13)，所述湿度控制器(13)与所述湿度传感器(14)相连，湿度传感器(16)置于库内。

4.根椐权利要求1所述的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，其特征在于所述冷凝除湿器(5)和所述冷凝器再生器(2)顶部均设有溶液喷口。

5.根据权利要求1所述的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，其特征在于所述冷凝除湿器(5)和所述冷凝器再生器(2)内的盘管与溶液直接接触，所述冷凝器再生器(2)顶部设置冷却风机。

6.根据权利要求1或4或5所述的一种基于溶液调湿中小型无霜冷库制冷装置，其特征在于所述空气循环***中的库内空气与所述冷凝除湿器(5)发生热质交换，被所述送风机(6)加压后，送入冷库。