本实用新型涉及一种高效冷冻过滤系统节能冷凝装置。
背景技术：
近年来，酿酒和饮料行业得到了更充分的发展壮大，产品的产量稳步增长，质量不断提高，中高档产品占有相当比例。酒类的一个非常重要的指标就是浑浊度，对产品的感官质量影响很大。赵国敢，刁亚琴等认为，酒类引起浑浊的主要因素是高级脂肪酸(其具体成为为棕榈酸、亚油酸、油酸)和乙酯类，高度酒中的高级脂肪酸和酯类会被酒精溶解。而低度酒的酒精含量低，在温度降低或低温情况下，这些物质将不溶于水而析出形成失光、浑浊，白酒加浆降度后，将出现浑浊、失光、风格变化，直接影响品质和质量。目前，随着人们的生活水平和健康意识的提高，我国酒类产品继续向低度化发展，加入wto以后，国内就业逐渐与国际主流接轨，欧美国家饮用的酒精度在37%vol-43%vol之间，日本烧酒的酒精度在20%vol-30%vol之间，韩国的烧酒的酒精度在20%vol，美国的规定不高于50%vol[3]。我国的低酒精度、高营养的啤酒、黄酒、干型葡萄酒己占饮料酒总数的90％以上。因此，对低度酒和饮料的过滤工艺提出了更高要求。
通过冷冻过滤原理，可以发现，冷冻过滤同样也存在优越性及其不足。冷冻过滤损香损酯，只要是拦截过滤都会有这种现象的，只不过损多少的问题；冷冻过滤最关键是要把握好冷冻过滤操作经验来控制酯香的损耗；冷冻过滤不适合定型后的超高端酒成型过滤，主要是它损香损酯，代价太大，但适合基础酒的过滤，这样可以把基础酒的杂味除去，然后加入高端调味酒进行微调，再进行常规密度板拦截过滤，形成口味净而不薄、爽而不腻、主体香突出，通过其缺点转化为优点，降低生产成本，提高酒质量，自然达到恒久独特的风味口碑。
在课题研究之前，市场上的一般冷冻过滤机组过滤酒成本：不计人工、环境污染、再生能源极度浪费等方面，仅电能消耗就有4.5kh/吨*0.5元/kwh=2.25元，硅藻土1.5kg*3元/吨=4.5元+2.25元=6.75元/吨酒。
随着酿酒行业的竞争日益激烈，在以经济效益为目标的发展中，对冷冻过滤系统提出了更高的要求，研发一套新型高效节能冷冻过滤系统，克服当前现有系统的不足，具有高效率、低能耗、低成本、工艺优化、操作简单、数字智能控制等优势，很有必要。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种节能、利用低温滤液升温催陈过程对介质a、冷凝器内冷却水进行制冷的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，同等工作效率下，可以降低制冷压缩机的功率，节能降耗，也可以减小制冷蒸发器和热交换器的体积，降低制造成本。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括通过输送管道互连的制冷压缩机1、制冷蒸发器2、节能热交换器8和冷凝器9，所述节能热交换器8分别与冷凝器9的高温端、低温端以及制冷蒸发器2、滤液入口连接，在节能热交换器8中进行制冷后的介质a和滤液的热交换，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质a的温度，一方面使滤液升温，提高制冷蒸发器2的工作效率；滤液从节能热交换器8流经冷凝器9的高温端，在冷凝器9内与冷却水进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低冷却水的温度，提高冷凝器9的工作效率。
所述制冷蒸发器2包括2组以上傍管式螺旋热交换器单元总成通过u形弯头40依次串联而成，所述傍管式螺旋热交换器单元总成包括1根以上平行设置的傍管式螺旋热交换管19和4根汇流管20，所述傍管式螺旋热交换管19包括介质流管11、导流螺旋板12和外傍管13，所述外傍管13套装在介质流管11上，介质流管11和外傍管13之间设置有导流螺旋板12，形成介质流管11的管内通道和介质流管11外的螺旋通道，介质流管11的管内通道两端有介质流管入口14和介质流管出口15，介质流管11外的螺旋通道两端有外傍管入口16和外傍管出口17，4根汇流管20分别对应连接介质流管入口14、介质流管出口15、外傍管入口16和外傍管出口17。
所述汇流管20一端封闭一端连接联接头30或u形弯头40。
所述导流螺旋板12套装并焊接在介质流管11外壁上，外径与外傍管13内径大小相同。
所述外傍管13外壁上包覆有保温层，外傍管13两端设置有堵流板18，两端相对侧壁上设置有外傍管入口16和外傍管出口17。
所述制冷压缩机1通过输送管道与冷凝器9、制冷蒸发器2连接，制冷压缩机1与冷凝器9之间的输送管道上设置有介质a储罐10。
所述冷凝器9通过输送管道与制冷压缩机1、节能热交换器8、滤液出口连接，内设有定量泵b6和液位传感器，并且设置有冷却水补充管道，冷却水补充管道上设置有电磁阀df12与液位传感器对应。
所述制冷蒸发器2通过输送管道与节能热交换器8、制冷压缩机1、介质入口、介质出口连接。
本实用新型的有益效果是：在节能热交换器8中进行制冷后的介质a和滤液的热交换，一方面使滤液升温，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质a的温度，提高制冷蒸发器2的工作效率；滤液从节能热交换器8流经冷凝器9的高温端，在冷凝器9内与冷却水进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低冷却水的温度，提高制冷压缩机1的工作效率。
通过在介质流管与外傍管之间设置导流螺旋板，增加了过滤原液在热交换器中的行程和热交换面积，同等热交换效率下，热交换器的体积、重量和耗材明显减小，同等的制冷源功率下，其效率比原有的蒸发器提高了3-5倍，有效的节约了能源。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的系统原理图。
图3是热交换器的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是图3的主视图。
图6是傍管式螺旋热交换管的结构示意图。
图7是图6的侧视图。
图8是图7的a-a剖视图。
图9是外傍管的结构示意图。
图10是图9的侧视图。
图11是图9的主视图。
图12是介质流管和导流螺旋板结构示意图。
图13是图12的侧视图。
图14是图12的主视图。
图15是使用本实用新型的冷冻过滤系统结构示意图。
图16是使用本实用新型的冷冻过滤系统原理图。
图中：1-制冷压缩机，2-制冷蒸发器，3-热交换器b，4-原液罐，5-一级过滤机组，6-二级过滤机组，7-热交换器a，8-节能热交换器，9-冷凝器，10-介质a储罐，101-介质b储罐，19-傍管式螺旋热交换管，11-介质流管，12-导流螺旋板，13-外傍管，14-介质流管入口，15-介质流管出口，16-外傍管入口，17-外傍管出口，18-堵流板，20-汇流管，30-联接头，40-u形弯头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
实施例1，参阅图1至图14，本实用新型包括通过输送管道互连的制冷压缩机1、制冷蒸发器2、节能热交换器8和冷凝器9，所述节能热交换器8分别与冷凝器9的高温端、低温端以及制冷蒸发器2、滤液入口连接，冷凝器出来的介质a的温度高低，对蒸发器制冷效率的高低起到十分重要的作用，在节能热交换器8中进行制冷后的介质a和滤液的热交换，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质a的温度，一方面使滤液升温，提高制冷蒸发器2的工作效率；滤液从节能热交换器8流经冷凝器9的高温端，在冷凝器9内与冷却水进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低冷却水的温度，提高冷凝器9的工作效率。
所述制冷压缩机1通过输送管道与冷凝器9、制冷蒸发器2连接，制冷压缩机1与冷凝器9之间的输送管道上设置有介质a储罐10。
所述冷凝器9通过输送管道与制冷压缩机1、节能热交换器8、滤液出口连接，内设有定量泵b6和液位传感器，并且设置有冷却水补充管道，冷却水补充管道上设置有电磁阀df12与液位传感器对应，液位传感器检测到冷却水水位过低时，电磁阀df12打开补充冷却水。
所述制冷蒸发器2通过输送管道与节能热交换器8、制冷压缩机1、介质入口、介质出口连接。
冷凝装置制冷介质与滤液流程图：
介质a：制冷压缩机ys→介质a贮罐→冷凝器→节能热交换器→膨胀阀bf→制冷蒸发器→制冷压缩机ys
介质b：介质b入→泵b2→制冷蒸发器→介质b出
滤液：滤液入→节能热交换器→冷凝器→滤液出口
实施例2，参阅图1至图16，使用本实用新型的冷冻过滤系统包括通过液体输送管路互连的制冷压缩机1、制冷蒸发器2、热交换器b3、原液罐4、一级过滤机组5、二级过滤机组6、热交换器a7、节能热交换器8和冷凝器9，所述节能热交换器8分别与冷凝器9的高温端、低温端以及制冷蒸发器2、热交换器a7连接，在节能热交换器8中进行制冷后的介质a和滤液的热交换，一方面使滤液升温，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质a的温度，提高制冷蒸发器2的工作效率；滤液从节能热交换器8流经冷凝器9的高温端，在冷凝器9内与介质a进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低介质a的温度，提高冷凝器9的工作效率。
所述制冷压缩机1与冷凝器9之间的液体输送管道上设置有介质a储罐10，所述热交换器b3与制冷蒸发器2之间的液体输送管道上设置有介质b储罐101，介质b储罐101出口管道上设置有变量泵b2。所述热交换器a7与原液入口连接，连接管道上设置有变量泵b1、液体感应器yk和温度传感器。所述冷凝器9与滤液出口连接，内设有定量泵b6和液位传感器，并且设置有介质a补充管道，介质a补充管道上设置有电磁阀df12与液位传感器对应。所述原液罐4与热交换器b3连接，原液罐4出口设置有单向阀tf和变量泵b3。所述一级过滤机组5设置有清洗水入口和残液出口。
本实用新型还包括控制系统，控制系统与各传感器、阀、泵、制冷压缩机、冷凝器、一级过滤机组、二级过滤机组电联，可以接收传感器的检测信号，驱动阀、泵、制冷压缩机、冷凝器、一级过滤机组、二级过滤机组的开启和关停。控制系统还连接有触摸屏，当系统接通电源后，触摸屏显示—冷冻过滤系统—动态流程图和操作软键盘，软键盘包括：手动/自动、运行、参数设定、查询、打印、返回等。按“自动”键：系统将在10秒后运行已设定好的各种工作程序，如：加液、预冷、预冷循环、过滤循环、过滤、微滤、清洗等。
按“手动”操作键，则按琴键操作台面板上对应的状态按钮，如：加液、预冷、预冷循环、过滤循环、过滤、微滤、清洗、启动、停止、试运行等。
系统自动运行模式下工作状态流程：按“自动”模式键，系统将初始化—10秒后，触摸屏左上方显示“系统正在进行...加液”。此时变量泵b1、电磁阀df1得电导通，原液从原液入口流经泵b1、液体感应器yk、热交换器a端口1流进热交换器a，经热交换器a端口2、电磁阀df1、热交换器b端口1流进热交换器b，经热交换器b端口2到达原液罐。原液罐内设置有液位传感器，当原液罐内的液体加至设定液位时，系统将加液状态停止。
加液状态原液介质流程图：
原液入口→变量泵b1→液体感应器yk→热交换器a→电磁阀df1→热交换器b→原液罐
10秒后，触摸屏左上方显示“系统正在进行...预冷”，瞬时制冷压缩机ys、冷却水泵b6、冷凝风机m2、泵b2、泵b3得电启动。
制冷介质a经制冷压缩机ys压缩后，从制冷压缩机ys的端口1流经介质a贮罐至冷凝器的端口1，从冷凝器的端口2流至节能热交换器的端口1，从节能热交换器的端口2至膨胀阀bf，再流经制冷蒸发器的端口1，进入制冷蒸发器对制冷介质b进行交换制冷，从制冷蒸发器的端口2流向制冷压缩机ys的端口2。由于制冷压缩机ys不断运行，使之制冷介质a周而复始上术过程，对介质b进行制冷。
制冷介质b经泵b2加压后，进入制冷蒸发器的端口4，流经制冷蒸发器后从制冷蒸发器的端口3排出，流至热交换器b的端口3，进入热交换器b对原液进行交换制冷，从热交换器b的端口4流经介质b贮罐流至泵b2，由于泵b2不断运行，使之制冷介质b周而复始上术过程，对原液进行制冷。
原液经泵b3加压后，从原液罐流经单向阀tf至泵b3，至热交换器b的端口1进入热交换器b与介质b进行制冷交换，将原液罐内的原液进行预冷，然后从热交换器b的端口2流至原液罐。由于泵b3不断运行，使之原液周而复始上术过程，对原液罐内的原液进行预冷。
预冷状态制冷介质与原液流程图：
介质a：制冷压缩机ys→介质a贮罐→冷凝器→节能热交换器→膨胀阀bf→制冷蒸发器→制冷压缩机ys
介质b：介质b贮罐→泵b2→制冷蒸发器→热交换器b→介质b贮罐
原液：原液罐→单向阀tf→泵b3→热交换器b→原液罐
原液罐内设置有温度传感器，当原液罐内的液体温度达到设定值时，泵b3切断电源，停止工作系统将进入下一级工作状态。
10秒后，触模屏左上方显示“系统正在进行...预冷循环”，瞬间，电磁阀df2、泵b4得电导通。原液从原液罐端口3流出，流经电磁阀df2、泵b4流至一级过滤机组，原液一路从热交换器b的端口1，流经热交换器b后从端口2溢出进入原液罐。原液另一路进入过滤介质容器，当过滤介质容器内的液体上升到限定液位时，一级过滤机组失电关闭。
预冷循环状态原液流程图：
原液罐→电磁阀df2→泵b4→一级过滤机组→热交换器b→原液罐
“预冷循环”状态运行时，当过滤容器上的温度传感器达到设定值时，系统进入下一状态。
10秒后，触模屏左上方显示“系统正在进行...过滤”，系统进入过滤状态后，泵b4、电磁阀df1、泵b1得电启动。1、原液从原液入口流经泵b1、液体感应器yk进入热交换器a与滤液（负温度）进行交换，然后从热交换器a的端口2流出，流经电磁阀df1、热交换器b的端口1，再次交换后，流入原液罐，然后从原液罐的端口3流向电磁阀df2、一级过滤机组。2、滤液从一级过滤机组进入二级过滤机组，进行二次过滤，原液经二次过滤后从二级过滤机组的端口2流出，流经热交换器a的端口3进入热交换器a与原液进行冷热交换，使原液温度降低再流经热交换器a的端口4进入节能热交换器与制冷介质a进行交换，使之制冷介质a的温度降低，提高制冷系统的制冷效率。然后从节能热交换器的端口4流经冷凝器的端口3进入冷凝器，与冷凝器的冷却水进行热交换，使冷凝器的冷却水的水温降低，以提高制冷系统的制冷效率和性能，交换后流经冷凝器的端口4至滤液出口。
以上所述的滤液经二次热交换后，不但提高了制冷系统的制冷能力和制冷系统的制冷性能，而且使滤液（酒液）多次催陈，更使酒液口感更好。
过滤状态液流流程图：
原液：原液入口→泵b1→液体感应器yk→热交换器a→电磁阀df1→热交换器b→原液罐→电磁阀df2→一级过滤机组
滤液：一级过滤机组→二级过滤机组→热交换器a→节能热交换器→冷凝器→滤液出口
过滤运行状态中：
当系统检测到原液罐上的温度传感器温度上升时，系统将制冷压缩机ys速度提升一级。当系统检测到原液罐上的温度传感器温度下降时，系统将制冷压缩机ys速度降低一级。
当系统检测到冷凝器上的液位传感器缺液时，冷却水电磁阀df12自动打开，补充冷却水。
当系统检测到液体感应器yk缺液时，泵b1、b2、b6、冷却风机m2、电磁阀df1、制冷压缩机ys失电关闭。
当系统检测到原液罐上的液位传感器缺液时，系统进入下一级程序。
当系统检测到过滤容器上的压力传感器达到设定值时，系统将进入下一级程序。
系统停机10秒后，触模屏左上方显示“系统正在进行...清洗”：
系统进入清洗状态后，电磁阀“df3”得电导通，清洗水从“清洗水入口”流经电磁阀“df3”至一级过滤机组，清洗后流入残液出口。清洗完毕发出语音提示：“系统已顺利完成全部工作程序，请切断总电源”。其余同实施例1。
实施例3，所述制冷蒸发器2、或热交换器b3、或热交换器a7包括2组以上傍管式螺旋热交换器单元总成通过u形弯头40依次串联而成，所述傍管式螺旋热交换器单元总成包括1根以上平行设置的傍管式螺旋热交换管19和4根汇流管20，所述傍管式螺旋热交换管19包括介质流管11、导流螺旋板12和外傍管13，所述外傍管13套装在介质流管11上，介质流管11和外傍管13之间设置有导流螺旋板12，形成介质流管11的管内通道和介质流管11外的螺旋通道，介质流管11的管内通道两端有介质流管入口14和介质流管出口15，介质流管11外的螺旋通道两端有外傍管入口16和外傍管出口17，4根汇流管20分别对应连接介质流管入口14、介质流管出口15、外傍管入口16和外傍管出口17。参与图1至图16，其余同上述实施例。
实施例3，所述汇流管20一端封闭一端连接联接头30或u形弯头40。参阅图1至图16，其余同上述实施例。
实施例4，所述导流螺旋板12套装并焊接在介质流管11外壁上，外径与外傍管13内径大小相同。参阅图1至图16，其余同上述实施例。
实施例5，所述外傍管13外壁上包覆有保温层，外傍管13两端设置有堵流板18，两端相对侧壁上设置有外傍管入口16和外傍管出口17。参阅图1至图16，其余同上述实施例。
技术特征：
1.一种高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：它包括通过输送管道互连的制冷压缩机（1）、制冷蒸发器（2）、节能热交换器（8）和冷凝器（9），所述节能热交换器（8）分别与冷凝器（9）的高温端、低温端以及制冷蒸发器（2）、滤液入口连接，在节能热交换器（8）中进行制冷后的介质a和滤液的热交换，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质a的温度，一方面使滤液升温，提高制冷蒸发器（2）的工作效率；滤液从节能热交换器（8）流经冷凝器（9）的高温端，在冷凝器（9）内与冷却水进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低冷却水的温度，提高冷凝器（9）的工作效率。
2.根据权利要求1所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述制冷蒸发器（2）包括2组以上傍管式螺旋热交换器单元总成通过u形弯头（40）依次串联而成，所述傍管式螺旋热交换器单元总成包括1根以上平行设置的傍管式螺旋热交换管（19）和4根汇流管（20），所述傍管式螺旋热交换管（19）包括介质流管（11）、导流螺旋板（12）和外傍管（13），所述外傍管（13）套装在介质流管（11）上，介质流管（11）和外傍管（13）之间设置有导流螺旋板（12），形成介质流管（11）的管内通道和介质流管（11）外的螺旋通道，介质流管（11）的管内通道两端有介质流管入口（14）和介质流管出口（15），介质流管（11）外的螺旋通道两端有外傍管入口（16）和外傍管出口（17），4根汇流管（20）分别对应连接介质流管入口（14）、介质流管出口（15）、外傍管入口（16）和外傍管出口（17）。
3.根据权利要求2所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述汇流管（20）一端封闭一端连接联接头（30）或u形弯头（40）。
4.根据权利要求2所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述导流螺旋板（12）套装并焊接在介质流管（11）外壁上，外径与外傍管（13）内径大小相同。
5.根据权利要求2所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述外傍管（13）外壁上包覆有保温层，外傍管（13）两端设置有堵流板（18），两端相对侧壁上设置有外傍管入口（16）和外傍管出口（17）。
6.根据权利要求1所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述制冷压缩机（1）通过输送管道与冷凝器（9）、制冷蒸发器（2）连接，制冷压缩机（1）与冷凝器（9）之间的输送管道上设置有介质a储罐（10）。
7.根据权利要求1所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述冷凝器（9）通过输送管道与制冷压缩机（1）、节能热交换器（8）、滤液出口连接，内设有定量泵b6和液位传感器，并且设置有冷却水补充管道，冷却水补充管道上设置有电磁阀df12与液位传感器对应。
8.根据权利要求1所述的高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，其特征是：所述制冷蒸发器（2）通过输送管道与节能热交换器（8）、制冷压缩机（1）、介质入口、介质出口连接。
技术总结
一种高效冷冻过滤系统节能冷凝装置，它主要是解决现有的冷冻过滤系统冷凝装置能耗高、效率低等技术问题。其技术方案要点是：所述节能热交换器（8）分别与冷凝器（9）的高温端、低温端以及制冷蒸发器（2）、滤液入口连接，在节能热交换器（8）中进行制冷后的介质A和滤液的热交换，一方面利用低温滤液继续降低制冷后的介质A的温度，一方面使滤液升温，提高制冷蒸发器（2）的工作效率；滤液从节能热交换器（8）流经冷凝器（9）的高温端，在冷凝器（9）内与冷却水进行热交换，一方面使滤液进一步升温催陈，一方面利用低温滤液降低冷却水的温度，提高冷凝器（9）的工作效率。
技术研发人员：张红勤
受保护的技术使用者：湘潭市红高科技有限公司
技术研发日：.01.28
技术公布日：.02.14
