本发明涉及制冰机,具体涉及一种利用机械扭转脱离的旋转式动态制冰机。
背景技术:
1、冰蓄冷技术可以实现错峰用电,即在电力低谷段制冰,冷量以冰的形式贮存起来,然后在电力高峰段将冷量释放出来。常用的制冰技术包括冰球式制冰、盘管式制冰、滑落式制冰、冰晶式制冰等,以冰球式制冰和盘管式制冰为例,冷量需要通过表面的冰层才能传递给载冷剂,由于冰的热阻大,导致传热效率较低;若减少表面冰层厚度,蓄冷效果又会变差。另一方面,冰层附着在结冰表面,较难脱离。cn101818974b公开了一种单组板板冰机热气脱冰制冷系统,其利用热气脱冰,虽然该脱冰方式带来的能量损失较小,然而对于长时间运行的蓄冰系统而言,冷量损耗不可忽视。
技术实现思路
1、发明目的:本发明的目的是提供一种能够在不损耗冷量的前提下,实现冰层脱离、降低传热热阻、提高制冰效率的利用机械扭转脱离的旋转式动态制冰机。
2、技术方案:本发明所述的利用机械扭转脱离的旋转式动态制冰机,包括制冰槽、制冷机和动力单元,制冰槽具有相互连通的存储腔和底部凹槽,所述底部凹槽中嵌设有密封轴承,密封轴承内部安装有旋转板,旋转板中部开孔并安装有形状适配的导热块;制冷机固定在旋转板底部,制冷机冷量输出端面与导热块下表面之间设置有制冷壁面;所述动力单元用于驱动制冷机、旋转板以及导热块同步转动,使得导热块上表面的冰层脱离并上浮;当导热块转动时,导热块上表面与存储腔底面具有重叠区域。
3、进一步地,导热块的形状为椭圆形或多边形。
4、进一步地,存储腔底面的形状为椭圆形或多边形,存储腔底面与导热块可采用不同的形状组合。
5、进一步地,存储腔为上宽下窄的多棱柱结构,这样冰层与导热块接触面积减小,冰层更容易脱离,降低了动力单元的扭矩要求,同时冰层可以更快靠近制冰槽内壁面,缩短冰层达到脱离条件的时间。
6、进一步地,导热块上表面为光滑平面。
7、进一步地,制冷壁面与导热块下表面、制冷机冷量输出端面之间均匀涂抹导热硅脂。
8、进一步地,制冷壁面的上表面形状与导热块形状相同,制冷壁面的下表面形状与制冷机冷量输出端面形状相同。
9、进一步地,所述动力单元采用步进电机,步进电机输出端连接制冷机。
10、进一步地,所述的旋转式动态制冰机还包括双层的支架,制冰槽固定于支架上层,步进电机固定于支架下层。
11、进一步地,在靠近存储腔底部壁面位置开设有传感器安装孔,传感器安装孔中安装有光纤式结冰传感器;
12、制冷机产生的冷量通过制冷壁面、导热块传递给制冰槽中的载冷剂;随着冷量的不断输入,载冷剂温度不断降低,在导热块表面结冰;当光纤式结冰传感器检测到冰层达到一定厚度且冰层边缘接近制冰槽内壁面时,步进电机带动旋转板旋转一定角度,导热块与制冰槽发生相对旋转运动,在摩擦力的作用下,冰层从导热块表面分离并在浮力作用下汇聚在制冰槽顶部;随后,步进电机反向旋转相同的角度,使导热块恢复原位。
13、有益效果:本发明与现有技术相比,具有如下显著优点:
14、本发明采用机械旋转的方式控制冰层从导热块表面分离,同时巧妙利用了冰密度小的特点,冰层在浮力的作用下从制冰槽底部浮升汇聚至液面处,省去了复杂的冰层收集装置,有效降低了系统复杂程度和成本。在冰层浮升过程中,能够与载冷剂换热,降低载冷剂温度,提高结冰速度。冰层脱离后,能够有效降低冰层热阻对传热效率的影响,冷量得以直接传递给载冷剂,提高了制冰效率。本发明较热气脱冰方式,降低了冷量损耗,实现了冷量最大化利用。
1.一种利用机械扭转脱离的旋转式动态制冰机,其特征在于,包括制冰槽(1)、制冷机(6)和动力单元,制冰槽(1)具有相互连通的存储腔(104)和底部凹槽,所述底部凹槽中嵌设有密封轴承(5),密封轴承(5)内部安装有旋转板(4),旋转板(4)中部开孔并安装有形状适配的导热块(2);制冷机(6)固定在旋转板(4)底部,制冷机(6)冷量输出端面与导热块(2)下表面之间设置有制冷壁面(3);所述动力单元用于驱动制冷机(6)、旋转板(4)以及导热块(2)同步转动,使得导热块上表面(201)的冰层脱离并上浮;当导热块(2)转动时,导热块上表面(201)与存储腔底面(103)具有重叠区域。
2.根据权利要求1所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,导热块(2)的形状为椭圆形或多边形。
3.根据权利要求2所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,存储腔底面(103)的形状为椭圆形或多边形,存储腔底面(103)与导热块(2)可采用不同的形状组合。
4.根据权利要求1所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,存储腔(104)为上宽下窄的多棱柱结构。
5.根据权利要求1所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,导热块上表面(201)为光滑平面。
6.根据权利要求1所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,制冷壁面(3)与导热块(2)下表面、制冷机(6)冷量输出端面之间均匀涂抹导热硅脂。
7.根据权利要求1所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,制冷壁面(3)的上表面形状与导热块(2)形状相同,制冷壁面(3)的下表面形状与制冷机(6)冷量输出端面形状相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,所述动力单元采用步进电机(7),步进电机(7)输出端连接制冷机(6)。
9.根据权利要求8所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,还包括双层的支架(8),制冰槽(1)固定于支架(8)上层,步进电机(7)固定于支架(8)下层。
10.根据权利要求8所述的旋转式动态制冰机,其特征在于,在靠近存储腔(104)底部壁面位置开设有传感器安装孔(105),传感器安装孔(105)中安装有光纤式结冰传感器(11);