來源(yuan)：中國空調技術網(wang)
1、流態(tai)化動(dong)態(tai)冰蓄(xu)冷技術(shu)原理
流(liu)態(tai)化(hua)動態(tai)冰(bing)(bing)(bing)蓄(xu)冷技術的(de)(de)先進之(zhi)處(chu)在于改進了傳(chuan)統(tong)制(zhi)冰(bing)(bing)(bing)過(guo)程中的(de)(de)主要缺點，而(er)且制(zhi)出的(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)以(yi)流(liu)態(tai)化(hua)冰(bing)(bing)(bing)漿的(de)(de)形式存在。傳(chuan)統(tong)靜態(tai)制(zhi)冰(bing)(bing)(bing)過(guo)程中，水通過(guo)自然(ran)對流(liu)換熱(re)(re)(re)，冰(bing)(bing)(bing)層首(shou)先在換熱(re)(re)(re)壁(bi)面上形成(cheng)，然(ran)后(hou)逐漸變(bian)厚(hou)。這樣就導(dao)致形成(cheng)新(xin)的(de)(de)冰(bing)(bing)(bing)層所需的(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)傳(chuan)遞(di)必須(xu)以(yi)導(dao)熱(re)(re)(re)的(de)(de)形式穿(chuan)過(guo)越(yue)(yue)積越(yue)(yue)厚(hou)的(de)(de)原有冰(bing)(bing)(bing)層，從而(er)嚴重(zhong)的(de)(de)惡化(hua)了傳(chuan)熱(re)(re)(re)效率(lv)，致使(shi)結冰(bing)(bing)(bing)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)困難，制(zhi)冷劑提供的(de)(de)冷卻溫度也(ye)必須(xu)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)低。
流(liu)態化(hua)動態冰(bing)(bing)蓄(xu)冷(leng)技術(shu)制(zhi)(zhi)冰(bing)(bing)過(guo)(guo)程的最大特點在于首先在傳(chuan)熱(re)壁面附近(jin)制(zhi)(zhi)取過(guo)(guo)冷(leng)水，然后(hou)把(ba)過(guo)(guo)冷(leng)水轉移到遠離(li)傳(chuan)熱(re)壁面的空間(jian)里(li)解除(chu)過(guo)(guo)冷(leng)、生成冰(bing)(bing)漿。這樣就(jiu)徹底避免了(le)冰(bing)(bing)在傳(chuan)熱(re)壁面上形(xing)成的可能(neng)性，既消除(chu)了(le)固態冰(bing)(bing)層導熱(re)熱(re)阻的存在，同時在液體和傳(chuan)熱(re)壁面之(zhi)間(jian)又始(shi)終(zhong)保持著強制(zhi)(zhi)對流(liu)的高效率換熱(re)模式，因(yin)此整個制(zhi)(zhi)冰(bing)(bing)環節的傳(chuan)熱(re)系數得到大幅度提高。
另(ling)一(yi)方面，制冰(bing)過程中(zhong)的換(huan)熱溫差、流(liu)量等參數都保持(chi)穩態，并不(bu)因時間而變化(hua)，從而保證了出(chu)冰(bing)速
度的(de)(de)(de)恒定(ding)，也便(bian)于系統(tong)的(de)(de)(de)控制。流態(tai)化動態(tai)冰蓄冷主要包括兩種形式，即以高砂(sha)熱(re)學為代表的(de)(de)(de)過冷水式和以Sunwell（日本）為代(dai)表的刮刀擾(rao)動式。兩種技(ji)術(shu)在基本原理上是一致的，但形式差(cha)別較大，下面分別說明。
(1) 過冷水式動態(tai)制(zhi)冰技術
過冷(leng)水式動(dong)態制(zhi)冰技術的基本原理是：首先把水在過冷(leng)卻熱交換器中冷(leng)卻至低于0℃的(de)過(guo)(guo)(guo)冷(leng)(leng)狀態，然后把過(guo)(guo)(guo)冷(leng)(leng)水輸(shu)送至特殊的(de)過(guo)(guo)(guo)冷(leng)(leng)卻解除(chu)器(qi)中解除(chu)過(guo)(guo)(guo)冷(leng)(leng)，生成(cheng)大量細小的(de)冰晶(jing)顆粒，與剩余的(de)液態水一起形成(cheng)0℃下的(de)(de)冰(bing)漿。這種制冰(bing)過程中最(zui)關鍵的(de)(de)技術在(zai)于確保(bao)流(liu)過過冷(leng)(leng)卻熱交(jiao)換器(qi)的(de)(de)液態水(shui)具(ju)有盡可能(neng)大的(de)(de)過冷(leng)(leng)度，但同時又必須保(bao)證過冷(leng)(leng)水(shui)不能(neng)在(zai)流(liu)出熱交(jiao)換器(qi)之前生成冰(bing)晶(jing)，否則換熱器(qi)將被堵塞(sai)甚(shen)至破壞。此外，還應有高效(xiao)率(lv)的(de)(de)過冷(leng)(leng)卻解(jie)除技術，以確保(bao)過冷(leng)(leng)水(shui)能(neng)夠連續快速結晶(jing)。
過冷(leng)(leng)(leng)卻(que)熱(re)(re)(re)(re)(re)交(jiao)換(huan)器(qi)(qi)可以(yi)采用(yong)殼管(guan)式(shi)、套管(guan)式(shi)、板式(shi)等多(duo)種(zhong)形(xing)式(shi)的(de)換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)。為了防止過冷(leng)(leng)(leng)水在換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)內(nei)結(jie)冰，換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)內(nei)表面需要(yao)(yao)(yao)進行特(te)殊涂(tu)層處理，同時對換(huan)熱(re)(re)(re)(re)(re)器(qi)(qi)內(nei)部(bu)的(de)流場特(te)性也(ye)有很高的(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，否則很難(nan)獲得足夠大的(de)過冷(leng)(leng)(leng)度，以(yi)及(ji)避免堵(du)塞。過冷(leng)(leng)(leng)卻(que)解除技術(shu)(shu)也(ye)包(bao)括多(duo)種(zhong)，如機械方(fang)法、熱(re)(re)(re)(re)(re)方(fang)法、超(chao)聲(sheng)波方(fang)法等。過冷(leng)(leng)(leng)水式(shi)動態制冰技術(shu)(shu)的(de)系統控制要(yao)(yao)(yao)求(qiu)非常高，這也(ye)是該技術(shu)(shu)走向(xiang)實用(yong)化所(suo)面臨的(de)一大技術(shu)(shu)難(nan)點。
由(you)于冰(bing)漿(jiang)中(zhong)固液(ye)兩(liang)相(xiang)(xiang)存在密度差，在蓄冰(bing)槽中(zhong)可以循環(huan)抽取出(chu)冰(bing)漿(jiang)中(zhong)分離出(chu)來的液(ye)態水，再(zai)送回制冰(bing)系統(tong)中(zhong)生成冰(bing)漿(jiang)，由(you)此可使(shi)蓄冰(bing)槽內(nei)的冰(bing)漿(jiang)固相(xiang)(xiang)含量（IPF）達到60% 以上。
(2) 刮刀擾動式動態制冰(bing)技術
刮(gua)刀擾(rao)動(dong)式動(dong)態制(zhi)冰(bing)技術的(de)基(ji)本(ben)原理是：水（溶液）在換熱器內部通過(guo)(guo)換熱壁(bi)面被(bei)(bei)冷卻到低于冰(bing)點(dian)的(de)過(guo)(guo)冷狀態，由于刮(gua)刀以較(jiao)快的(de)回轉速(su)度旋(xuan)轉，靠近換熱器換熱壁(bi)面的(de)過(guo)(guo)冷水被(bei)(bei)及時刮(gua)離壁(bi)面，從而確保了
換熱器壁面上(shang)不會(hui)生成冰晶，如圖(tu)3所示(shi)。從壁面(mian)附近被(bei)刮出的過冷(leng)水隨即(ji)進入水側(ce)的中心(xin)主(zhu)流區，并(bing)在(zai)
主流區中(zhong)經(jing)已(yi)經(jing)存在的(de)冰(bing)晶(jing)顆粒促晶(jing)解(jie)除(chu)過(guo)(guo)冷，生(sheng)成冰(bing)漿。與過(guo)(guo)冷水(shui)式(shi)相比，刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)擾(rao)動(dong)(dong)式(shi)動(dong)(dong)態(tai)制(zhi)冰(bing)系統無需(xu)過(guo)(guo)冷卻解(jie)除(chu)裝置(zhi)。需(xu)要指出的(de)是(shi)，這種(zhong)刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)擾(rao)動(dong)(dong)式(shi)動(dong)(dong)態(tai)制(zhi)冰(bing)技術中(zhong)的(de)刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)所起的(de)作用(yong)是(shi)及(ji)時清除(chu)換(huan)(huan)熱壁(bi)面(mian)附(fu)近的(de)過(guo)(guo)冷水(shui)，而非像一些傳統制(zhi)冰(bing)機那(nei)樣用(yong)于刮(gua)(gua)除(chu)已(yi)經(jing)生(sheng)長在換(huan)(huan)熱壁(bi)面(mian)上(shang)的(de)冰(bing)層(ceng)。因(yin)此這種(zhong)制(zhi)冰(bing)方(fang)式(shi)也避免了因(yin)冰(bing)層(ceng)熱阻(zu)引起的(de)傳熱惡化，而且(qie)還因(yin)為刮(gua)(gua)刀(dao)(dao)葉片的(de)強(qiang)烈(lie)擾(rao)動(dong)(dong)而大(da)幅強(qiang)化了對流換(huan)(huan)熱效(xiao)果。
刮(gua)刀擾(rao)動式(shi)動態(tai)制冰技(ji)術(shu)中(zhong)最(zui)核心的(de)(de)技(ji)術(shu)仍然(ran)是防堵(du)塞(sai)技(ji)術(shu)。由(you)于刮(gua)刀擾(rao)動十分強烈，過冷狀態(tai)下的(de)(de)水溶液非常(chang)容(rong)易在(zai)換(huan)熱壁(bi)面(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)結晶(jing)(jing)(jing)，一旦在(zai)壁(bi)面(mian)(mian)(mian)上(shang)(shang)結晶(jing)(jing)(jing)，刮(gua)刀葉片(pian)(pian)(pian)就(jiu)面(mian)(mian)(mian)臨被堵(du)塞(sai)甚(shen)至被打碎的(de)(de)可能(neng)。因(yin)此(ci)(ci)，刮(gua)刀式(shi)換(huan)熱器的(de)(de)內表面(mian)(mian)(mian)（刮(gua)刀葉片(pian)(pian)(pian)接觸面(mian)(mian)(mian)）處理要求非常(chang)光滑(hua)，而(er)且刮(gua)刀葉片(pian)(pian)(pian)與換(huan)熱壁(bi)面(mian)(mian)(mian)之間的(de)(de)接觸必須緊密。另一方面(mian)(mian)(mian)，由(you)于由(you)純水生成的(de)(de)冰晶(jing)(jing)(jing)顆(ke)粒較(jiao)粗，而(er)且容(rong)易聚集(ji)硬化，更容(rong)易導(dao)致堵(du)塞(sai)，因(yin)此(ci)(ci)此(ci)(ci)種制冰方法中(zhong)往往需要在(zai)水中(zhong)添(tian)加一定濃度(du)的(de)(de)冰點(dian)抑制劑，如乙二醇、NaCl等。由此(ci)又(you)引入了(le)對(dui)設備(bei)材料的防腐問題。換熱器內表面和整個(ge)刮(gua)刀(dao)組件都是長期(qi)浸(jin)泡在乙二醇(chun)（或NaCl 等其他鹽(yan)類）水(shui)溶液中，并(bing)且(qie)處于(yu)高流速的不(bu)利腐蝕條(tiao)件下(xia)，因此金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)(cai)料必須(xu)具有(you)(you)特殊的耐腐蝕性能。刮刀葉(xie)片一(yi)般采用(yong)塑料材(cai)(cai)料，在與金(jin)屬(shu)(shu)換熱避(bi)免(mian)長期高速摩擦的情況下(xia)，必須(xu)具有(you)(you)高耐磨的性能。
由(you)稀濃(nong)度的乙二醇（或其他(ta)鹽類）水溶液制出的冰晶顆(ke)粒十分細膩，粒徑(jing)可(ke)低于(yu)500μm，蓄冰(bing)槽冰(bing)漿(jiang)固(gu)相(xiang)含量（IPF）可達50% 以上。
2、流態化動態冰蓄冷技術的(de)先進(jin)性及應(ying)用(yong)
前景：流態(tai)(tai)化動(dong)(dong)態(tai)(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)(ji)術克服了傳(chuan)統冰球、盤(pan)管(guan)式(shi)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)(ji)術中的最主要缺(que)陷(xian)，因此(ci)一經推出(chu)即顯(xian)示出(chu)巨大的應(ying)用(yong)前景。從原理上和(he)應(ying)用(yong)上出(chu)發，可以(yi)歸納出(chu)流態(tai)(tai)化動(dong)(dong)態(tai)(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)(ji)術相對于傳(chuan)統的冰球、盤(pan)管(guan)式(shi)靜態(tai)(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)(ji)術的如下一些(xie)技(ji)(ji)術優(you)勢：
（1）傳熱效率高(gao)、制冰速度快。動(dong)態制冰過程中不(bu)但避免了因冰層聚集而引起的(de)導熱熱阻，還(huan)通(tong)過強制對流大幅度提(ti)高(gao)了系統的(de)整體換熱性能，從而提(ti)高(gao)了制冰速度。
（2）制冷(leng)系統COP高、能(neng)耗降(jiang)低。制冷蒸發溫度可以(yi)保持在-5℃～-8℃之(zhi)間，而(er)且在整個蓄(xu)冰過程中(zhong)保持穩(wen)定不(bu)下降。相對于冰球、盤管式冰蓄(xu)冷中(zhong)-10℃以(yi)下的蒸發溫度（而且隨著蓄冰量的增加逐(zhu)漸下降）可以(yi)顯著提高系統(tong)COP。 |
