來源：中國空調技術網
1、流態(tai)化動態(tai)冰蓄冷技(ji)術原理
流(liu)(liu)態化動態冰(bing)蓄冷技(ji)術的(de)(de)(de)先(xian)進(jin)(jin)之處在于改進(jin)(jin)了傳(chuan)(chuan)統(tong)制(zhi)冰(bing)過程中的(de)(de)(de)主要缺點，而(er)且制(zhi)出的(de)(de)(de)冰(bing)以(yi)流(liu)(liu)態化冰(bing)漿的(de)(de)(de)形(xing)式存在。傳(chuan)(chuan)統(tong)靜態制(zhi)冰(bing)過程中，水通過自然對流(liu)(liu)換熱(re)(re)(re)(re)，冰(bing)層(ceng)首先(xian)在換熱(re)(re)(re)(re)壁面上形(xing)成(cheng)，然后逐漸變厚。這樣(yang)就(jiu)導(dao)致(zhi)形(xing)成(cheng)新(xin)的(de)(de)(de)冰(bing)層(ceng)所(suo)需的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)量傳(chuan)(chuan)遞必須以(yi)導(dao)熱(re)(re)(re)(re)的(de)(de)(de)形(xing)式穿過越(yue)(yue)(yue)(yue)積(ji)越(yue)(yue)(yue)(yue)厚的(de)(de)(de)原有冰(bing)層(ceng)，從而(er)嚴重的(de)(de)(de)惡化了傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)(re)(re)效(xiao)率，致(zhi)使(shi)結冰(bing)越(yue)(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)(yue)困難，制(zhi)冷劑提(ti)供的(de)(de)(de)冷卻溫度也必須越(yue)(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)(yue)低。
流(liu)(liu)態(tai)(tai)化動態(tai)(tai)冰蓄冷技(ji)術制(zhi)(zhi)冰過(guo)(guo)程的(de)最大特點在(zai)于首先在(zai)傳(chuan)熱(re)壁(bi)面(mian)附近制(zhi)(zhi)取(qu)過(guo)(guo)冷水，然后(hou)把過(guo)(guo)冷水轉移到(dao)遠離傳(chuan)熱(re)壁(bi)面(mian)的(de)空間(jian)里解除過(guo)(guo)冷、生成(cheng)冰漿。這樣就徹底避免了(le)冰在(zai)傳(chuan)熱(re)壁(bi)面(mian)上(shang)形成(cheng)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)，既消除了(le)固態(tai)(tai)冰層導熱(re)熱(re)阻的(de)存(cun)在(zai)，同時在(zai)液體和傳(chuan)熱(re)壁(bi)面(mian)之(zhi)間(jian)又(you)始終保持著強制(zhi)(zhi)對流(liu)(liu)的(de)高(gao)效率換熱(re)模式，因此(ci)整個制(zhi)(zhi)冰環節的(de)傳(chuan)熱(re)系數得(de)到(dao)大幅度提高(gao)。
另一方面，制(zhi)冰過程中的(de)換熱溫差、流量(liang)等(deng)參數都保持(chi)穩(wen)態，并不因時間(jian)而變(bian)化，從而保證了(le)出冰速
度的(de)恒定，也便于系統的(de)控制(zhi)。流態化動態冰蓄冷(leng)主要包括兩種(zhong)形(xing)式，即以(yi)高砂熱學為(wei)代表的(de)過冷(leng)水(shui)式和(he)以(yi)Sunwell（日本(ben)(ben)）為代表的刮刀擾動式(shi)(shi)。兩(liang)種技術在基本(ben)(ben)原理上是一致的，但形式(shi)(shi)差別較大，下面分別說明(ming)。
(1) 過冷(leng)水式動態(tai)制冰(bing)技術
過(guo)冷(leng)水(shui)式動(dong)態制(zhi)冰技術的基本原理是：首(shou)先把水(shui)在過(guo)冷(leng)卻熱交換(huan)器(qi)中冷(leng)卻至低于0℃的(de)過(guo)冷(leng)狀態(tai)，然后把過(guo)冷(leng)水(shui)輸送至特殊的(de)過(guo)冷(leng)卻解除器中解除過(guo)冷(leng)，生成(cheng)大(da)量細(xi)小的(de)冰晶(jing)顆粒，與剩余的(de)液態(tai)水(shui)一起形成(cheng)0℃下的(de)(de)冰(bing)(bing)漿。這種制冰(bing)(bing)過(guo)程中(zhong)最(zui)關鍵的(de)(de)技術(shu)在于確保(bao)流過(guo)過(guo)冷(leng)卻熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)的(de)(de)液(ye)態水(shui)具有(you)盡可能(neng)大的(de)(de)過(guo)冷(leng)度(du)，但同時又必須保(bao)證過(guo)冷(leng)水(shui)不能(neng)在流出(chu)熱(re)交(jiao)換(huan)器(qi)之前(qian)生成冰(bing)(bing)晶(jing)(jing)，否則換(huan)熱(re)器(qi)將被堵塞(sai)甚至破壞(huai)。此外，還應有(you)高效率的(de)(de)過(guo)冷(leng)卻解除技術(shu)，以確保(bao)過(guo)冷(leng)水(shui)能(neng)夠(gou)連續快速(su)結晶(jing)(jing)。
過(guo)冷卻熱(re)(re)(re)交(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)器(qi)可(ke)以采用(yong)殼管(guan)式、套(tao)管(guan)式、板式等多種形式的換(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)。為了防(fang)止過(guo)冷水在換(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)內結冰，換(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)內表面需(xu)要(yao)進行特殊涂層處理，同時(shi)對換(huan)(huan)(huan)(huan)熱(re)(re)(re)器(qi)內部的流場(chang)特性也有很高(gao)(gao)的要(yao)求，否(fou)則很難獲得足夠大(da)的過(guo)冷度(du)，以及(ji)避免堵(du)塞。過(guo)冷卻解除技(ji)(ji)術(shu)也包括多種，如機械方(fang)法(fa)、熱(re)(re)(re)方(fang)法(fa)、超(chao)聲波方(fang)法(fa)等。過(guo)冷水式動態制(zhi)冰技(ji)(ji)術(shu)的系統控制(zhi)要(yao)求非常高(gao)(gao)，這也是該技(ji)(ji)術(shu)走向實用(yong)化所面臨的一大(da)技(ji)(ji)術(shu)難點。
由于冰(bing)(bing)漿中固液兩相(xiang)存在密度差，在蓄冰(bing)(bing)槽中可(ke)(ke)以循環抽取(qu)出冰(bing)(bing)漿中分離出來的液態水，再送回制冰(bing)(bing)系統中生成冰(bing)(bing)漿，由此可(ke)(ke)使蓄冰(bing)(bing)槽內的冰(bing)(bing)漿固相(xiang)含量（IPF）達到60% 以上。
(2) 刮刀(dao)擾動(dong)式動(dong)態制冰(bing)技術
刮刀(dao)擾動式動態制冰技(ji)術的基本原理是(shi)：水(shui)（溶液）在(zai)換(huan)熱器(qi)內部通(tong)過(guo)換(huan)熱壁面被冷(leng)卻(que)到低于(yu)冰點的過(guo)冷(leng)狀(zhuang)態，由于(yu)刮刀(dao)以較快的回轉速度旋轉，靠近換(huan)熱器(qi)換(huan)熱壁面的過(guo)冷(leng)水(shui)被及時(shi)刮離壁面，從(cong)而確保(bao)了
換熱器壁面上不(bu)會生成冰(bing)晶，如圖(tu)3所示。從(cong)壁面附近被刮出的過冷水(shui)隨即進(jin)入水(shui)側(ce)的中心(xin)主流區，并(bing)在
主(zhu)流區中經已經存在(zai)的(de)冰晶顆粒促晶解(jie)除(chu)過冷(leng)，生成冰漿。與過冷(leng)水(shui)式(shi)相比，刮(gua)刀擾動(dong)式(shi)動(dong)態制冰系統無需(xu)過冷(leng)卻解(jie)除(chu)裝(zhuang)置。需(xu)要(yao)指(zhi)出(chu)的(de)是，這種刮(gua)刀擾動(dong)式(shi)動(dong)態制冰技(ji)術中的(de)刮(gua)刀所起(qi)的(de)作用是及時清除(chu)換(huan)熱壁(bi)面附近的(de)過冷(leng)水(shui)，而非像一些傳統制冰機那(nei)樣(yang)用于(yu)刮(gua)除(chu)已經生長在(zai)換(huan)熱壁(bi)面上(shang)的(de)冰層。因(yin)此這種制冰方式(shi)也避免了因(yin)冰層熱阻(zu)引起(qi)的(de)傳熱惡化，而且還因(yin)為刮(gua)刀葉片的(de)強烈(lie)擾動(dong)而大幅強化了對流換(huan)熱效果。
刮(gua)刀(dao)(dao)擾動式動態制冰(bing)(bing)技術中(zhong)最核心(xin)的(de)(de)技術仍然是防堵塞(sai)(sai)技術。由(you)(you)于刮(gua)刀(dao)(dao)擾動十分強烈，過冷狀態下的(de)(de)水溶液非常(chang)容易(yi)(yi)在(zai)換熱壁(bi)面(mian)(mian)(mian)上結晶，一旦在(zai)壁(bi)面(mian)(mian)(mian)上結晶，刮(gua)刀(dao)(dao)葉(xie)片就(jiu)面(mian)(mian)(mian)臨被(bei)堵塞(sai)(sai)甚至被(bei)打(da)碎的(de)(de)可能。因此，刮(gua)刀(dao)(dao)式換熱器(qi)的(de)(de)內表(biao)面(mian)(mian)(mian)（刮(gua)刀(dao)(dao)葉(xie)片接觸面(mian)(mian)(mian)）處理(li)要求非常(chang)光滑，而(er)且(qie)刮(gua)刀(dao)(dao)葉(xie)片與換熱壁(bi)面(mian)(mian)(mian)之間的(de)(de)接觸必(bi)須(xu)緊密。另一方面(mian)(mian)(mian)，由(you)(you)于由(you)(you)純水生成的(de)(de)冰(bing)(bing)晶顆粒(li)較粗，而(er)且(qie)容易(yi)(yi)聚集硬(ying)化，更容易(yi)(yi)導致堵塞(sai)(sai)，因此此種(zhong)制冰(bing)(bing)方法中(zhong)往(wang)往(wang)需要在(zai)水中(zhong)添加一定濃度的(de)(de)冰(bing)(bing)點(dian)抑制劑(ji)，如(ru)乙二醇(chun)、NaCl等。由此又引入了對設備(bei)材(cai)料的防腐問題。換熱(re)器(qi)內(nei)表面和整(zheng)個(ge)刮(gua)刀(dao)組件都是(shi)長期(qi)浸泡在乙二醇（或NaCl 等其他(ta)鹽(yan)類）水(shui)溶液(ye)中，并(bing)且處(chu)于高(gao)流速(su)的(de)(de)不利(li)腐(fu)蝕條件下，因(yin)此金(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)必須(xu)具(ju)(ju)有(you)特(te)殊的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)。刮刀葉片(pian)一般(ban)采用塑料(liao)(liao)材料(liao)(liao)，在與(yu)金(jin)屬(shu)換熱(re)避(bi)免(mian)長期高(gao)速(su)摩擦的(de)(de)情況下，必須(xu)具(ju)(ju)有(you)高(gao)耐磨的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)。
由稀濃度的(de)乙(yi)二醇(chun)（或(huo)其他鹽(yan)類）水溶液制出的(de)冰晶(jing)顆粒十分細(xi)膩，粒徑可低于500μm，蓄冰(bing)槽冰(bing)漿固(gu)相含量（IPF）可達50% 以上。
2、流態(tai)化動態(tai)冰蓄冷技術的先進性及應(ying)用
前景：流(liu)態(tai)化(hua)(hua)動(dong)態(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)術(shu)克服了傳統(tong)冰球、盤(pan)管(guan)式(shi)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)術(shu)中(zhong)的(de)最主要(yao)缺陷，因此一經推出(chu)即(ji)顯示出(chu)巨大的(de)應用前景。從(cong)原理上和應用上出(chu)發，可以歸納出(chu)流(liu)態(tai)化(hua)(hua)動(dong)態(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)術(shu)相對于傳統(tong)的(de)冰球、盤(pan)管(guan)式(shi)靜態(tai)冰蓄(xu)(xu)冷技(ji)術(shu)的(de)如下一些技(ji)術(shu)優勢：
（1）傳熱(re)效率高、制(zhi)冰速度快(kuai)。動態制(zhi)冰過程中不但避免(mian)了(le)(le)因冰層聚集而引起的導熱(re)熱(re)阻，還通過強(qiang)制(zhi)對流(liu)大幅度提高了(le)(le)系統的整體(ti)換熱(re)性能(neng)，從而提高了(le)(le)制(zhi)冰速度。
（2）制(zhi)冷系統COP高、能耗降低。制(zhi)冷蒸發(fa)溫度(du)可以保(bao)持(chi)在-5℃～-8℃之間，而且在整個蓄冰過程中保(bao)持穩定(ding)不下降(jiang)。相對于(yu)冰球、盤(pan)管式冰蓄冷中-10℃以下的(de)蒸發溫度（而且隨著蓄冰量的(de)增加(jia)逐漸(jian)下降）可以顯著提高系統(tong)COP。 |
