利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及冷凍海水淡化領域，尤其涉及一種利用微粒沉降方式的冰晶成核冷凍海水淡化裝置系統。包括制冷機構、微粒儲存器、海水冷凍結晶冰水分離裝置、廢海水微粒分離器和淡水微粒分離器，海水冷凍結晶冰水分離裝置包括兩個制冷劑流動換熱殼、冰晶傳送帶和冰晶刮刀，制冷劑流動換熱殼的內部設有凹槽，兩制冷劑流動換熱殼沿其軸線方向對稱設置，冰晶傳送帶位于兩制冷劑流動換熱殼之間，且沿制冷劑流動換熱殼的軸向設置，制冷劑流動換熱殼內設有沿換熱殼的軸線方向設置的冰晶刮刀，兩制冷劑流動換熱殼內的冰晶刮刀的轉動方向相反。不僅能夠有效抑制冰晶生長過程中“鹽胞”的形成，而且進一步促進海水中冰晶的生長，實現海水冷凍結晶脫鹽。

Freezing desalination device system using heterogeneous sedimentation crystallization nucleation method

The invention relates to the field of frozen sea water desalination, in particular to an ice crystal nucleation freezing seawater desalination device system using a particle settling mode. Including the refrigeration mechanism, particle reservoir, seawater ice freezing crystallization separation device, waste water and fresh water particle particle separator separator, water freezing crystallization ice water separation device comprises two refrigerant flow and heat transfer of shell, ice belt and ice scraper, the refrigerant flow in internal heat exchanger shell is provided with a groove, two coolant flow and heat transfer in the shell along its axis the orientation of the symmetry set, ice belt is located in the refrigerant flow between two heat exchanger shell, and arranged along the axial flow of the refrigerant heat exchanger shell, refrigerant flow and heat transfer of shell with ice scraper arranged along the axial direction of the shell heat exchanger, two refrigerant flow ice scraper hot shell in the direction of rotation. Not only can effectively inhibit the formation of \salt cell\ during the ice crystal growth, but also further promote the growth of ice crystals in seawater, and realize desalination and crystallization of sea water.

【技術實現步驟摘要】
利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統
本專利技術專利涉及冷凍海水淡化領域，尤其涉及一種利用微粒沉降方式的冰晶成核冷凍海水淡化裝置系統。
技術介紹
淡水資源短缺使得海水冷凍淡化成為制備淡水的重要途徑。冰是單礦巖，不能和其他物質共處，所以水在結晶過程中，會自動排除雜質，以保持其純凈，冷凍法海水淡化正是利用這一原理。冰晶經過洗滌、分離、融化后即得到淡水。凍結海水時，鹽分被排除在冰晶以外，冰晶形成時間越長，鹽分就越少，這是由于海水凍結的過程中會使一些鹽分以鹽胞的方式夾雜在冰晶之間，冰層中的“鹽胞”是海水冷凍法的成冰鹽度較高的直接原因。因此，如何抑制冰晶生長過程中“鹽胞”的形成，是實現海水冷凍結晶脫鹽的一項關鍵問題。成核是指氣相(或液相)介質中的某些組分一定機制作用下轉變為固相(或液相)的過程，實現介質從氣相(或液相)向固相(或液相)的質量遷移。同質成核(或自身成核)的發生是由于過飽和體系中分子團吸附氣體分子而使得自身尺度超過臨界成核尺度；異質成核是由外部因素誘導形成，在體系的某些區域擇優、不均勻地形成晶核。異質形核一般是發生在容器、管道等表面或者懸浮雜質的表面。在溶液實際結晶過程中，多數異質成核發生時，過冷度明顯比同質成核預測值小。溶液接觸的冷壁面或微小粒子等，在一定程度上為冰晶成核提供了必需的晶核表面，起到催化成核的作用。成核發生過程，晶核體積與面積的比值將增加，晶核固相與液相界面將部分被晶核與異質界面代替。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決現有技術中存在海水冷凍法成冰鹽度較高的問題，提出了一種利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統，不僅能夠有效抑制冰晶生長過程中“鹽胞”的形成，而且進一步促進海水中冰晶的生長，實現海水冷凍結晶脫鹽。本專利技術的技術方案是：一種利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統，包括制冷機構，制冷機構包括節流閥、輔助冷凝器、主冷凝器和壓縮機，壓縮機、主冷凝器、輔助冷凝器和節流閥依次連接，節流閥與海水冷凍結晶冰水分離裝置連通，其中，還包括微粒儲存器、海水冷凍結晶冰水分離裝置、廢海水微粒分離器和淡水微粒分離器；所述海水冷凍結晶冰水分離裝置包括兩個制冷劑流動換熱殼、冰晶傳送帶和冰晶刮刀，制冷劑流動換熱殼的內部設有凹槽，兩制冷劑流動換熱殼沿其軸線方向對稱設置，冰晶傳送帶位于兩制冷劑流動換熱殼之間，且沿制冷劑流動換熱殼的軸向設置，制冷劑流動換熱殼內設有沿換熱殼的軸線方向設置的冰晶刮刀，冰晶刮刀固定在冰晶刮刀旋轉軸上，冰晶刮刀旋轉軸的兩端分別設置在制冷劑流動換熱殼上，兩制冷劑流動換熱殼內的冰晶刮刀的轉動方向相反，均向冰晶傳送帶方向轉動；所述制冷劑流動換熱殼的外側邊頂部設有數個沿軸向間隔設置的微粒添加口，制冷劑流動換熱殼上還設有海水入口、冰晶排出口、制冷劑排出口、廢海水排出口Ⅱ和制冷劑入口，制冷劑入口與節流閥的出口連通；廢海水排出口Ⅱ與廢海水微粒分離器的入口連通，廢海水微粒分離器上設有廢海水排出口Ⅰ和顆粒出口，顆粒出口與顆粒儲存器的入口連通；冰晶排出口與主冷凝器的冰晶入口連通，主冷凝器的液體出口與淡水微粒分離器的入口連通，淡水微粒分離器上設有淡水排出口和顆粒出口，淡水微粒分離器的顆粒出口與顆粒儲存器的入口連通；所述顆粒儲存器的出口與海水冷凍結晶冰水分離裝置的顆粒添加口連通；所述制冷劑排出口與壓縮機的進氣口連通。所述制冷劑流動換熱殼沿其軸向呈傾斜設置，其外側邊高于內側邊。目的是便于將冰晶刮至傳送帶上。所述制冷劑流動換熱殼呈圓弧形，制冷劑流動換熱殼內的凹槽為弧形槽。所述顆?？梢圆捎梦⒚准夈~顆粒、微米級金顆粒或者微米級銀顆粒。本專利技術的有益效果是：(1)采用獨特的冷凍海水淡化裝置，不僅能使微粒與海水充分混合沉降結晶，而且完成冰晶與廢海水的有效分離：海水與微粒注入海水冷凍結晶冰水分離裝置中，通過與外殼中制冷劑換熱結晶，利用冰晶刮刀旋轉把冰晶推至傳送帶，使得冰晶與廢海水分離。(2)裝置中異質沉降成核冷凍海水結晶方式的應用，不僅能夠有效抑制冰晶生長過程中“鹽胞”的形成，而且進一步促進海水中冰晶的生長，實現海水冷凍結晶脫鹽。(3)整體循環系統連續制冰，增加淡水產量。通過水路循環與制冷循環，以及微粒分離與供給裝置的組合，使得整體循環裝置能夠連續生成淡水。附圖說明圖1是本專利技術的連接結構示意圖；圖2是海水冷凍結晶冰水分離裝置的主視圖；圖3是海水冷凍結晶冰水分離裝置的左視圖；圖4是海水冷凍結晶冰水分離裝置的俯視圖；圖5是圖4的A-A向剖視圖。圖中：1微粒儲存器；2海水入口；3廢海水排出口Ⅰ；4廢海水微粒分離器；5海水冷凍結晶冰水分離裝置；6節流閥；7輔助冷凝器；8主冷凝器；9壓縮機；10淡水微粒分離器；11淡水排出口；12冰晶排出口；13制冷劑排出口；15微粒添加口；16冰晶刮刀旋轉軸；17冰晶傳送帶；18制冷劑流動換熱殼；19廢海水排出口Ⅱ；20制冷劑入口；21冰晶刮刀；22微粒；23帶有微粒的冰晶。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的說明。如圖1所示，利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統包括微粒儲存器1、海水冷凍結晶冰水分離裝置5、廢海水微粒分離器4、淡水微粒分離器10和制冷機構。制冷機構包括節流閥6、輔助冷凝器7、主冷凝器8和壓縮機9，壓縮機9、主冷凝器8、輔助冷凝器7和節流閥6依次連接，節流閥6與海水冷凍結晶冰水分離裝置5連通，形成制冷循環，通過制冷劑換熱為海水冷凍結晶冰水分離裝置5中的海水結晶提供冷量。如圖2至圖5所示，海水冷凍結晶冰水分離裝置5包括兩個制冷劑流動換熱殼18、冰晶傳送帶17和冰晶刮刀21。本實施例中，制冷劑流動換熱殼18呈半圓柱形，其內部設有半圓形凹槽，兩制冷劑流動換熱殼18沿其軸線方向對稱設置。冰晶傳送帶17位于兩制冷劑流動換熱殼18之間，且沿制冷劑流動換熱殼18的軸向設置。制冷劑流動換熱殼18沿其軸向呈傾斜設置，其外側邊高于內側邊，目的是便于將冰晶刮至傳送帶17上。制冷劑流動換熱殼18內設有沿換熱殼的軸線方向設置的冰晶刮刀21，冰晶刮刀21固定在冰晶刮刀旋轉軸16上，冰晶刮刀旋轉軸16的兩端分別設置在制冷劑流動換熱殼18上。兩冰晶刮刀21的轉動方向相反，均向冰晶傳送帶17方向轉動。冰晶刮刀旋轉軸16旋轉，帶動冰晶刮刀21旋轉，通過冰晶冰刀21刮取冰晶23，使得冰晶23移至冰晶傳送帶17。當冰晶刮刀21將帶有微粒的冰晶23刮至傳送帶17的過程中，可以不斷地向制冷劑流動換熱殼18內通入顆粒和海水，當冰晶刮刀21將冰晶掛送至傳送帶17上后并且繼續轉動的過程中，顆粒和海水在低溫作用下結晶，當冰晶刮刀21再次轉動至制冷劑流動換熱殼18的底部時，則可繼續將結晶后形成的冰晶刮至輸送帶上。制冷劑流動換熱殼18的外側邊頂部設有多個微粒添加口15，微粒添加口15沿換熱殼的軸向間隔設置，微粒22通過微粒添加口15進入制冷劑流動換熱殼18內。同時制冷劑流動換熱殼18上還設有海水入口2、冰晶排出口12、制冷劑排出口13、廢海水排出口Ⅱ19和制冷劑入口20。海水通過海水入口2進入制冷劑流動換熱殼18內，制冷劑入口20與節流閥6的出口連通，制冷劑通過制冷劑入口20進入制冷劑流動換熱殼18內，制冷結束后，制冷劑通過制冷劑排出口13排出。海水和顆粒22在制冷劑流動換熱殼18內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統，包括制冷機構，制冷機構包括節流閥(6)、輔助冷凝器(7)、主冷凝器(8)和壓縮機(9)，壓縮機(9)、主冷凝器(8)、輔助冷凝器(7)和節流閥(6)依次連接，其特征在于：還包括微粒儲存器(1)、海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)、廢海水微粒分離器(4)和淡水微粒分離器(10)，節流閥(6)與海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)連通；所述海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)包括兩個制冷劑流動換熱殼(18)、冰晶傳送帶(17)和冰晶刮刀(21)，制冷劑流動換熱殼(18)的內部設有凹槽，兩制冷劑流動換熱殼(18)沿其軸線方向對稱設置，冰晶傳送帶(17)位于兩制冷劑流動換熱殼(18)之間，且沿制冷劑流動換熱殼(18)的軸向設置，制冷劑流動換熱殼(18)內設有沿換熱殼的軸線方向設置的冰晶刮刀(21)，冰晶刮刀(21)固定在冰晶刮刀旋轉軸(16)上，冰晶刮刀旋轉軸(16)的兩端分別設置在制冷劑流動換熱殼(18)上，兩制冷劑流動換熱殼(18)內的冰晶刮刀(21)的轉動方向相反，均向冰晶傳送帶(17)方向轉動；所述制冷劑流動換熱殼(18)的外側邊頂部設有數個沿軸向間隔設置的微粒添加口(15)，制冷劑流動換熱殼(18)上還設有海水入口(2)、冰晶排出口(12)、制冷劑排出口(13)、廢海水排出口Ⅱ(19)和制冷劑入口(20)，制冷劑入口(20)與節流閥(6)的出口連通；廢海水排出口Ⅱ(19)與廢海水微粒分離器(4)的入口連通，廢海水微粒分離器(4)上設有廢海水排出口Ⅰ(3)和顆粒出口，顆粒出口與顆粒儲存器(1)的入口連通；冰晶排出口(12)與主冷凝器(8)的冰晶入口連通，主冷凝器(8)的液體出口與淡水微粒分離器(10)的入口連通，淡水微粒分離器(10)上設有淡水排出口(11)和顆粒出口，淡水微粒分離器(10)的顆粒出口與顆粒儲存器(1)的入口連通；所述顆粒儲存器(1)的出口與海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)的顆粒添加口(15)連通；所述制冷劑排出口(13)與壓縮機(9)的進氣口連通。...

【技術特征摘要】
1.一種利用異質沉降結晶成核方式的冷凍海水淡化裝置系統，包括制冷機構，制冷機構包括節流閥(6)、輔助冷凝器(7)、主冷凝器(8)和壓縮機(9)，壓縮機(9)、主冷凝器(8)、輔助冷凝器(7)和節流閥(6)依次連接，其特征在于：還包括微粒儲存器(1)、海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)、廢海水微粒分離器(4)和淡水微粒分離器(10)，節流閥(6)與海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)連通；所述海水冷凍結晶冰水分離裝置(5)包括兩個制冷劑流動換熱殼(18)、冰晶傳送帶(17)和冰晶刮刀(21)，制冷劑流動換熱殼(18)的內部設有凹槽，兩制冷劑流動換熱殼(18)沿其軸線方向對稱設置，冰晶傳送帶(17)位于兩制冷劑流動換熱殼(18)之間，且沿制冷劑流動換熱殼(18)的軸向設置，制冷劑流動換熱殼(18)內設有沿換熱殼的軸線方向設置的冰晶刮刀(21)，冰晶刮刀(21)固定在冰晶刮刀旋轉軸(16)上，冰晶刮刀旋轉軸(16)的兩端分別設置在制冷劑流動換熱殼(18)上，兩制冷劑流動換熱殼(18)內的冰晶刮刀(21)的轉動方向相反，均向冰晶傳送帶(17)方向轉動；所述制冷劑流動換熱殼(18)的外側邊頂部設有數個沿軸向間隔設置的微粒添加口(15)，制冷劑流動換熱殼(18)上還設有海水入口(2)、冰晶排出口(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁瀚，黃賢坤，趙健，梅寧，孫坤元，孫朋元，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：山東,37