新型真空冷卻裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種新型真空冷卻裝置，包括真空室（1）和真空泵（4），所述的真空室（1）與真空泵（4）之間設置有超音速分離器。本實用新型專利技術將原本真空冷卻裝置中的捕水器取代，將超音速分離管巧妙地應用于真空冷卻裝置，該管結構簡單，易于生產(chǎn)制造，造價低廉，降低了運營成本；占地面積小，動力來源于真空泵，將能源有效的再利用，降低了設備的整體能耗；在流體流經(jīng)拉瓦爾管段時流體溫度會大范圍降低，如果將該捕水器置于真空室內，有助于真空室預冷，進一步降低能耗。操作簡單，對工人能力要求不高，不易因操作產(chǎn)生故障，易于推廣。

Novel vacuum cooling device

The utility model discloses a novel vacuum cooling device, which comprises a vacuum chamber (1) and a vacuum pump (4). A supersonic separator is arranged between the vacuum chamber (1) and the vacuum pump (4). The utility model of water catcher originally vacuum cooling device in place, the supersonic separator is skillfully applied to vacuum cooling device, the pipe has the advantages of simple structure, easy manufacture, low cost, reduce the operation cost; area is small, the power comes from the vacuum pump, the effective utilization of energy, reducing the overall the energy consumption of equipment; through the pipe section in Laval fluid fluid temperature range decreases, if the water catcher is placed in the vacuum, the vacuum chamber is helpful for precooling, further reducing energy consumption. The operation is simple, the demand for the workers is not high, not easy to operate due to failure, easy to promote.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及冷凍干燥設備領域，具體為一種快速分離空氣中的水蒸氣，使水蒸氣凝結分離的新型真空冷卻裝置。
技術介紹
在真空冷卻的具體工藝流程是：物料放入真空室后密封，開始階段真空泵從真空室里抽走空氣，真空室壓力不斷降低，在壓力達到產(chǎn)品的飽和壓力之前，產(chǎn)品中的水分不能大量蒸發(fā)，真空泵的運行還不能對產(chǎn)品制冷。隨著壓力降低，真空室里達到一定真空度后，產(chǎn)品中的水分開始大量汽化，與此同時從產(chǎn)品中吸收熱量，使得產(chǎn)品迅速降溫。產(chǎn)生的水蒸氣被真空泵抽出，但真空泵不能將含有大量水蒸氣的濕空氣直接吸出。因此必須通過捕水器將絕大部的水蒸氣冷凝排除，剩余的少量水蒸氣由真空泵抽走，否則會降低真空泵的性能，影響整個真空冷卻設備的性能。由此可以看出捕水器在真空冷卻設備中的重要性。真空冷卻設備中需有兩套動力設備：一是用來捕水制冷系統(tǒng)，二是用來抽真空的真空泵系統(tǒng)。同時制冷系統(tǒng)需要很多的能源來維持運轉。所以捕水器捕水性能的好壞直接關系到真空冷卻設備能否正常運行的關鍵。如圖1所示，現(xiàn)有的真空冷卻設備包括設置在真空室1和真空泵4之間的由冷凝器2和冷凍機3組成的捕水器，現(xiàn)有的捕水器安裝位置主要有兩種，一種是安裝在真空室內，另一種是安裝在真空室外。無論是在室內還是室外因為整套制冷設備的體積和裝置的復雜度及成本使真空冷卻設備很難大面積推廣。因此，提供一種能夠使水蒸氣迅速液化分離、體積小、運營成本低、結構簡單、的捕水器已經(jīng)是一個值得研究的問題。
技術實現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術中的不足，本技術提供了一種結構簡單、體積小、低能耗，且能夠將水蒸氣迅速液化分離的低運營成本的新型真空冷卻裝置。本技術的目的是這樣實現(xiàn)的：新型真空冷卻裝置，包括真空室1和真空泵4，其特征在于：所述的真空室1與真空泵4之間設置有超音速分離器；所述的超音速分離器包括與真空是1連接的第一直管段a，與第一直管段a連接的拉瓦爾管段b，與拉瓦爾管段b連接的第二直管段c，與第二直管段c連接的擴壓段d；所述的擴壓段d連接真空泵4；所述的拉瓦爾管段b包括減縮段e和漸擴段f；所述的減縮段e的左端連接第一直管段a，右端與漸擴段f的左端連接，漸擴段f的右端連接第二直管段c的左端；所述的拉瓦爾管段b與第二直管連接處設置有旋流器5；所述的旋流器5設置在漸擴段f的右端與第二直管段c連接處；所述的擴壓段d的下方設置有液態(tài)水出口6。積極有益效果：本技術將如圖1所示的原本真空冷卻裝置中由冷凝器和冷凍機組成的捕水器取代，將超音速分離管巧妙地應用于真空冷卻裝置，該管結構簡單，易于生產(chǎn)制造，造價低廉，降低了運營成本；占地面積小，動力來源于真空泵，將能源有效的再利用，降低了設備的整體能耗；在流體流經(jīng)拉瓦爾管段時流體溫度會大范圍降低，如果將該捕水器置于真空室內，有助于真空室預冷，進一步降低能耗。操作簡單，對工人能力要求不高，不易因操作產(chǎn)生故障，易于推廣。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術結構示意圖；圖2為本技術的結構示意圖；圖中為：真空室1、冷凝器2、冷凍機3、真空泵4、旋流器5、液態(tài)水出口6、第一直管段a、拉瓦爾管段b、第二直管段c、擴壓段d、減縮段e、漸擴段f。具體實施方式如圖2所示，新型真空冷卻裝置，包括真空室1和真空泵4，所述的真空室1與真空泵4之間設置有超音速分離器；所述的超音速分離器包括與真空是1連接的第一直管段a，與第一直管段a連接的拉瓦爾管段b，與拉瓦爾管段b連接的第二直管段c，與第二直管段c連接的擴壓段d；所述的擴壓段d連接真空泵4；所述的拉瓦爾管段b包括減縮段e和漸擴段f；所述的減縮段e的左端連接第一直管段a，右端與漸擴段f的左端連接，漸擴段f的右端連接第二直管段c的左端；所述的拉瓦爾管段b與第二直管連接處設置有旋流器5；所述的旋流器5設置在漸擴段f的右端與第二直管段c連接處；所述的擴壓段d的下方設置有液態(tài)水出口6。理論分析：超音速分離器應用了熱力學第一定律的原理，通過增加進口氣流流速，將氣流壓力轉化為動能獲得降溫；超音速分離的基本原理是利用拉瓦爾噴管，使流體在自身壓力作用下加速到超音速，這時流體的溫度和壓力會急劇下降，是流體中的水冷凝成小液滴，然后在強烈氣流旋轉的作用下將小液滴分離出來，并對干氣進行再壓縮。超音速分離管一般分為四個部分：穩(wěn)定段、拉瓦爾管段、整流直管段、擴壓管段，該裝置各部分結構的設計對流體的制冷和水蒸氣的分離都有一定的影響；尤其是拉瓦爾管段中漸縮段和漸擴管的設計對與制冷分離效果有著重要影響。1、穩(wěn)定段穩(wěn)定段，即第一直管段，其的作用是使流體的流場均勻，減少進入漸縮段的氣流能量損失。其直徑與拉瓦爾噴管段喉部直徑有關，長度一般為拉瓦爾噴管段喉部直徑的10倍左右。2、拉瓦爾噴管段拉瓦爾噴管是一種具有精確幾何形狀的收縮、擴張管道，通過漸縮段的收縮和漸擴段的擴張，可以將流體的流速提高到超音速水平，并導致溫度急劇下降，漸縮段與漸擴段連接處為拉瓦爾噴管段喉部，其中，漸縮段是要把氣流加速到音速，使流體完成膨脹壓縮過程，同時保持氣流良好的穩(wěn)定性，不發(fā)生擾動； 漸擴段使流體的壓力升高、溫度降低，是一個制冷過程，流體在該段進一步加速，使相態(tài)發(fā)生改變。3、第二直管段在整流直管段前端固定一個旋流器，使經(jīng)過的流體產(chǎn)生一個較大的離心力，進行分離。擴壓管段使剩余沒有被液化的氣體膨脹，4、擴壓段擴壓管段使剩余沒有被液化的氣體膨脹，氣體壓力、溫度升高，氣體流速恢復到亞音速水平。經(jīng)真空泵排出。液化水蒸氣從排口排出。使用時，將濕空氣進口與真空室相連，將出口與真空泵相接。啟動真空泵，真空泵會迅速抽取真空室內的氣體，隨著環(huán)境壓力的降低，水的沸點也在降低，其蒸發(fā)單位質量的水所消耗的熱量卻在增加。而真空冷卻就是依靠人為地來實現(xiàn)低氣壓的真空狀態(tài)，使真空冷卻槽的食品物料內的水分在低氣壓的狀態(tài)下迅速蒸發(fā)，水分子大量遷移是由于吸收了自身熱量，就使食品物料的內能大大的降低，也就是說，水分子迅速遷移的同時，也迅速帶走了食品物料內部的熱量，從而實現(xiàn)了食品物料迅速冷卻的目的。隨后帶有大量水蒸氣的流體流經(jīng)超音速分離管，在穩(wěn)定段時將流體變得均勻，穩(wěn)定。接著均勻穩(wěn)定的流體進入拉瓦爾段的漸縮段，流體獲得加速到超音速，并完成定熵膨脹壓縮過程，隨后進入漸擴段，流體壓力升高，溫度降低是一個制冷過程，流體在該段進一步加速，使相態(tài)發(fā)生改變。然后經(jīng)過旋流器，使經(jīng)過的流體產(chǎn)生一個較大的離心力，進行分離。最后經(jīng)過擴壓管段使剩余沒有被液化的氣體膨脹，氣體壓力、溫度升高，氣體流速恢復到亞音速水平。經(jīng)真空泵排出。液化水蒸氣從排口排出。整個過程結構簡單，成本低，實用性強。上述實施例僅用于說明本技術具體實施的技術方案而非對其進行限制，所屬
的普通技術人員應該理解，在不違背本技術宗旨的前提下，未改變其性能或用途對本技術的實施方式進行的任何等同替代或明顯變型，均應涵蓋在本技術請求保護的范圍內。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
新型真空冷卻裝置，包括真空室（1）和真空泵（4），其特征在于：所述的真空室（1）與真空泵（4）之間設置有超音速分離器。

【技術特征摘要】
1.新型真空冷卻裝置，包括真空室（1）和真空泵（4），其特征在于：所述的真空室（1）與真空泵（4）之間設置有超音速分離器。2.根據(jù)權利要求1所述的新型真空冷卻裝置，其特征在于：所述的超音速分離器包括與真空室（1）連接的第一直管段（a），與第一直管段（a）連接的拉瓦爾管段（b），與拉瓦爾管段（b）連接的第二直管段（c），與第二直管段（c）連接的擴壓段（d）；所述的擴壓段（d）連接真空泵（4）。3.根據(jù)權利要求2所述的新型真空冷卻裝置，其特征在于：所述的拉瓦爾管段（b）包括減縮段（...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李甜甜，王艷，張佳琳，盧春煥，原崢，石融康，
申請(專利權)人：河南城建學院，李甜甜，
類型：新型
國別省市：河南;41