CN108800697A - 一种制冷引射器、液氮制冷系统及厢式冷藏车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷引射器、液氮制冷系统及厢式冷藏车。制冷引射器包括喉部和引射管，所述引射管的内径在其轴线方向逐渐增大，所述喉部设置在所述引射管的入射端，且所述喉部的内径在所述引射管的轴向由内向外逐渐增大，所述喉部最小内径尺寸与所述引射管的喷射端的内径尺寸的比值为0.3‑0.8。该制冷引射器喷射能力强，可以快速、均匀地达到降温效果，同时可以避免引射管附近低温冻伤的现象。

Description

一种制冷引射器、液氮制冷系统及厢式冷藏车

技术领域

本发明涉及液氮制冷技术领域，具体涉及一种制冷引射器、液氮制冷系统及厢式冷藏车。

背景技术

随着人们生活和健康水平的提高，消费者对食品供应的时效，尤其对品质的要求越来越高，冷链物流伴随消费观念的转变飞速发展，冷冻冷藏食品的种类日益增多，以往通用的单温区冷藏车越来越难以满足市场的需求。

近年来，液氮制冷技术有了较大的发展。液氮制冷技术分为直接式液氮制冷技术和间接式液氮制冷技术两种方式，其中，间接式液氮制冷技术最终需要将低温的液氮排出厢外，造成液氮冷量的浪费。为了最大化利用液氮的冷量，市场上常见的液氮制冷方式为直接式液氮制冷技术。

直接式液氮制冷是直接将低温的液氮喷射到车厢内，并通过液氮气化吸热和温差吸热来降低厢体内的温度。然而，由于液氮被直接喷入车厢内以及目前的制冷引射器的结构存在缺陷，车厢内靠近喷嘴区域的温度下降较快，而远离喷嘴位置的温度下降较慢，这直接导致车厢内的温度不均匀，而且接近喷嘴区域的温度往往偏低，存在低温冻伤的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷引射器、液氮制冷系统及厢式冷藏车，用以解决车厢内温度不均匀和低温冻伤的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为提供一种制冷引射器，所述制冷引射器包括喉部和引射管，所述引射管的内径在其轴线方向逐渐增大，所述喉部设置在所述引射管的入射端，且所述喉部的内径在所述引射管的轴向由内向外逐渐增大，所述喉部最小内径尺寸与所述引射管的喷射端的内径尺寸的比值为0.3-0.8。

优选地，所述喉部包括喇叭部和延伸部，所述喇叭部的收缩端与所述引射管的入射端连接，所述喇叭部的收缩端的收缩半径为5-20mm；所述喇叭部的扩展端与所述延伸部连接，且所述延伸部朝向所述引射管的径向方向延伸。

优选地，所述制冷引射器的引射比为1:35。

另外，本发明还提供一种液氮制冷系统，所述液氮制冷系统包括液氮容器、换热器、引射排架和引射器，所述液氮容器的冷却介质输出口与所述引射排架的冷却介质喷嘴连通，所述引射器采用本发明提供的所述的冷却引射器，所述引射排架的冷却介质喷嘴伸入所述引射器的喉部，液氮容器输出的冷却介质通过换热器吸热后从引射器喷出。

此外，本发明还提供一种厢式冷藏车，所述包括冷藏车厢和液氮制冷系统，液氮制冷系统包括液氮供给系统、引射器和换热器，所述引射器和所述换热器设置在所述冷藏车厢内，所述液氮供给系统用于提供液氮冷却介质，所述液氮供给系统与所述引射器连通，所述换热器设置于所述液氮供给系统和所述引射器之间，用于使液氮吸热气化，所述引射器采用本发明提供的所述的冷却引射器，而且所述液氮供给系统的冷却介质喷嘴伸入所述引射器的喉部。

其中，所述液氮供给系统包括液氮容器、引射排架、第一电磁阀和第二电磁阀，所述液氮容器设置在所述冷藏车厢的外侧；所述引射排架设置在所述冷藏车厢内，所述引射排架间隔设置有多排冷却介质喷嘴，而且每排间隔设有多个冷却介质喷嘴，每一所述冷却介质喷嘴对应设置一所述引射器；所述换热器设置在所述冷却介质喷嘴与所述液氮容器之间管路的外侧；所述第一电磁阀设置在所述液氮容器与所述换热器之间的管路上，所述第二电磁阀设置在所述换热器与所述冷却介质喷嘴之间的管路上。

优选地，所述液氮供给系统还包括手动截止阀，所述手动截止阀设置在所述液氮容器与所述第一电磁阀之间的管路上。

优选地，所述厢式冷藏车还包括控制器和第一温度探头，所述第一温度探头设置在所述引射器的喉部的外侧，且所述第一温度探头的信号输出端与所述控制器信号连接，所述控制器根据所述第一温度探头监测的冷藏车厢内的实时温度启动所述液氮制冷系统运行。

优选地，所述厢式冷藏车还包括第二温度探头，所述第二温度探头设置在所述冷藏车厢外侧，用于获得冷藏车厢外侧的实时温度值，所述第二温度探头的信号输出端与所述控制器信号连接，所述控制器根据所述第一温度探头和第二温度探头的实时温度值获得所述冷藏车厢内外的温度差值，并根据所述温度差值控制所述引射器的开启数量。

优选地，所述厢式冷藏车还包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器设置在所述冷藏车厢内，用于监测所述冷藏车厢内氧气的浓度，所述氧气浓度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端信号连接。

本发明具有如下优点：

本发明提供的制冷引射器，其包括喉部和引射管，引射管的内径在其轴线方向逐渐增大，喉部的内径在所述引射管的轴向由内向外逐渐增大，冷却介质从喉部喷入引射管，并在喉部产生负压，空气被吸入引射管，冷却介质和空气在引射管内混合后喷出，由于冷却介质与空气的混合提升了冷却介质的温度，避免了引射管附近低温冻伤的现象。更重要的是，喉部最小内径尺寸与引射管的喷射端的内径尺寸的比值为0.3-0.8，可以提高制冷引射器的喷射能力，提高了车厢内温度的均匀性。

本发明提供的液氮制冷系统，由于采用本发明提供的冷却引射器，不仅可以避免低温冻伤现象，而且可以提高车厢内温度的均匀性。

此外，本发明提供的厢式冷藏车，换热器和引射器设置在冷藏车厢内，液氮供给系统用于提供冷却介质，换热器设置在液氮供给系统和引射器之间的管路上，冷却介质被引入引射器之前通过换热器吸收了冷藏车厢内的部分热量，当冷却介质进入引射器后，冷却介质在引射器内与空气进一步进行热交换，从而提高了冷却介质的温度，这样可以避免冷藏车厢内靠近引射器附近因温度较低而导致冻伤的问题，而且由于喉部最小内径尺寸与引射管的喷射端的内径尺寸的比值为0.3-0.8，可以提高制冷引射器的喷射能力，提高了冷藏车厢内温度的均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例1中制冷引射器的结构示意图；

图2为本发明实施例2中液氮制冷系统的结构示意图；

图3为本发明实施例3中液氮厢式冷藏车的结构示意图。

附图标号：1-喉部，2-引射管，3-液氮容器，4-冷却介质喷嘴，5-引射器，6-冷藏车厢，7-换热器，8-引射排架，9-第一电磁阀，10-第二电磁阀，11-喇叭部，12-延伸部，13-手动截止阀，14-控制器。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的制冷引射器包括喉部1和引射管2，引射管2的内径在其轴线方向逐渐增大，即引射管2的内径从入射端到喷射端逐渐增大，以使冷却介质与空气在引射管2的内部(引射腔)快速混合并进行热交换。喉部1设置在引射管2的入射端，且喉部1的内径在引射管2的轴向由内向外逐渐增大，即喉部1呈喇叭状。优选地，喉部1最小内径尺寸ΦB与引射管2的喷射端的内径尺寸ΦC的比值为0.3-0.8，在冷却介质喷入喉部时，可以使喉部1产生更大的负压，有利于空气随冷却介质进入引射管2，从而提高制冷引射器的喷射能力，使制冷引射器喷射的更远。优选地，喉部1和引射管2为一体结构。

喉部1包括喇叭部11和延伸部12，喇叭部11的收缩端与引射管2的入射端连接，喇叭部11的收缩端的收缩半径R为5-20mm；喇叭部11的扩展端与延伸部12连接，且延伸部12朝向引射管的径向方向延伸。其中，喇叭部11使冷却介质顺利地进入引射管2，同时有利于产生负压，使空气进入引射管2；延伸部12有利于卡接固定制冷引射器。

在本实施例的一个优选实施例中，制冷引射器的引射比为1:35。如果冷却介质为氮气，那么氮气流速为52.4～117.2m/s，对应的引射管2的喷射口的混合气体流速可达8.2～18.3m/s，完全能够满足一般冷藏车厢的换热需求。

实施例2

本实施例提供一种液氮制冷系统。如图2所示，液氮制冷系统包括液氮容器3、引射器5、换热器7、引射排架8、第一电磁阀9和第二电磁阀10，液氮容器3设置在冷藏车厢6的外侧；引射排架8设置在冷藏车厢6内，引射排架8间隔设置有多排冷却介质喷嘴4，而且每排间隔设有多个冷却介质喷嘴4，每一冷却介质喷嘴4对应设置一引射器5；液氮容器3的冷却介质输出口与引射排架的冷却介质喷嘴4连通，引射器采用实施例1提供的冷却引射器，冷却引射器的具体结构在此不再赘述，引射排架的冷却介质喷嘴4伸入引射器的喉部。液氮容器3内输出的冷却介质通过换热器7吸热后从引射器5喷出。

高速的氮气从引射排架的冷却介质喷嘴4高速喷入引射器5内，由于喉部1的内径变小，因此在喉部1会形成负压区，从而使低速流体(如冷藏车厢内的空气)从喉部1进入引射器5内。氮气和空气在引射器5内快速充分混合，之后经冷却介质喷射口喷出。

换热器7设置在液氮容器3与引射器5之间的管路上，用于使液氮吸热气化；第一电磁阀9设置在液氮容器3与换热器7之间的管路上，第一电磁阀9用于控制液氮从液氮容器3内流出；第二电磁阀10设置在换热器7与冷却介质喷嘴4之间的管路上，用于控制冷却介质喷嘴4喷出液氮。第一电磁阀9和第二电磁阀10可以采用但不限于气动隔膜阀门。

为了避免第一电磁阀9和第二电磁阀10出现故障而导致液氮制冷系统不能正常运行，液氮制冷系统还包括手动截止阀13，手动截止阀13设置在液氮容器3与第一电磁阀9之间的管路上。

实施例3

本实施例提供一种液氮厢式冷藏车。结合参阅图2和图3所示，液氮厢式冷藏车包括冷藏车厢6和液氮制冷系统，液氮制冷系统包括液氮供给系统、引射器5，引射器5和换热器7设置在冷藏车厢6内。液氮供给系统与引射器5连通，用于向引射器5提供液氮冷却介质。换热器7设置于液氮供给系统和引射器5之间，用于使液氮吸热气化，同时降低冷藏车厢6内空气的温度。引射器5采用实施例1的冷却引射器，而且液氮供给系统的冷却介质喷嘴4伸入引射器5的喉部1。

在本实施例中，液氮在进入引射器5之前，已经通过换热器7吸收冷藏车厢6内空气中部分热量，即进行了一次换热；当液氮进入引射器5后，与其一同进入引射器5的空气进行二次热交换，液氮被气化，温度被提升，同时进入引射器5的空气温度被降低，空气和氮气的混合气体被引射器5喷出，该混合气体的温度相对于液氮而言温度大大升高，避免了引射器5周围温度过低，从而降低了冻伤的风险。

优选地，换热器7正对引射器5的喷口位置设置，这样不仅可以加快液氮的吸热，而且可以加快冷藏车厢6温度的降低。

在本实施例中，将引射排架8设置在冷藏车厢6内的顶部，而且引射排架8设置两排冷却介质喷嘴4，每排冷却介质喷嘴4沿冷藏车厢6的长度方向设置，而且每排设置两个间隔设置的冷却介质喷嘴4，即引射排架8共设置四个冷却介质喷嘴4，每个冷却介质喷嘴4对应一个引射器5。引射器5喷出的氮气和空气的混合气体可以在冷藏车厢6内循环流动，从而降低冷藏车厢6内的温度。

本实施例提供的厢式冷藏车不仅可以根据冷藏车厢6内的温度手动控制液氮制冷系统运行，还可以自动控制液氮制冷系统运行。

具体地，厢式冷藏车还包括控制器14和第一温度探头(图中未示出)，第一温度探头设置在引射器5的喉部的外侧，且第一温度探头的信号输出端与控制器14信号连接，控制器14根据第一温度探头监测到的冷藏车厢内实时温度判断何时启动液氮制冷系统运行。例如，当控制器14判断实时温度高于预设温度时，控制器14开启制冷模式，同时启动液氮制冷系统，液氮供给系统自增压，将液氮送入喷射器5的喉部，氮气高速喷出(约50-100m/s)，氮气喷出的同时引射大量厢体内的空气进入引射管2内，氮气和空气混合换热后高速吹入厢体内，从而实现对冷藏车厢6的降温、保冷的目的。当冷藏厢体6达到设定温度后，控制器14默认预冷完成，停止制冷同时关闭液氮供给系统的第一电磁阀9。

优选地，本实施例提供的厢式冷藏车还包括第二温度探头(图中未示出)，第二温度探头设置在冷藏车厢6的外侧，用于获得冷藏车厢外侧的实时温度值，第二温度探头的信号输出端与控制器14信号连接，控制器14根据第一温度探头和第二温度探头的实时温度值获得冷藏车厢内外的温度差值，并根据温度差值控制引射器5的开启数量。

当冷藏车厢6内的温度达到设定温度后，液氮制冷系统停止运行，即处于保温状态。当冷藏车厢6内、外的热量交换最终使得冷藏车厢6内的温度上升至液氮制冷系统再次开启时，控制器14根据第一温度探头和第二温度探头的实时监测值判断冷藏车厢6内外的温差值，并根据该温度差值控制引射器5的开启数量，从而达到控制液氮的流量，使得液氮进入量等同于冷藏车厢6内的各种热负荷，最终达到依靠固定的流量维持冷藏车厢6内温度在其工作温度范围内，从而减少冷藏车厢6温度的波动，提高冷藏车厢6内温度的均匀性。

不难理解，引射器5的开启数量可以通过气动阀门控制，每一引射器5对应一个气动阀门。气动阀门设置在引射器5的进气端，而且气动阀门的控制端与控制器14信号连接，控制器14控制气动阀门的通断。控制器14根据第一温度探头和第二温度探头的实时监测值控制气动阀门，由气动阀门控制引射器5的开启数量，使得液氮进入量等同于冷藏车厢5内各种热负荷，从而将冷藏车厢5内的温度均匀性控制在±0.5℃内。

在本实施例中，液氮容器3为圆柱形压力容器，其为真空绝热结构。液氮容器3的内层由不锈钢板制成，直接与液氮接触；外层为普通钢板或不锈钢板，内层和外层之间缠绕绝热材料、设置吸附剂盒和绝热支撑，并抽成真空，真空度为1.33×10-3pa，以保证液氮容器的日蒸发率小于0.8％。

由于液氮汽化后，其体积迅速膨胀到原来的约650倍，倘若冷藏车厢6内气化的氮气不能及时排出，则会导致冷藏车厢6内气压将迅速上升，严重时会导致车厢厢体变形、车厢门被膨胀推开等故障。因此，厢式冷藏车还包括安全通气阀，安全通气阀设置在冷藏车厢上，其信号输入端与控制器14信号连接。冷藏车厢6内设置压力传感器，用于监测冷藏车厢6内的气压压力。当厢内气压上升到预设值时，控制器14打开安全通气阀，进行排气以降低冷藏车厢6内的压力，从而避免以上故障的发生。

在本发明的另一优选实施例中，厢式冷藏车还包括氧气浓度传感器，氧气浓度传感器设置在冷藏车厢5内，用于监测冷藏车厢内氧气的浓度，氧气浓度传感器的信号输出端与控制器14的信号输入端信号连接，控制器14根据氧气浓度传感器的氧气浓度值以及预设氧气浓度值判断冷藏车厢6是否需要换气排氮。如果冷藏车厢6内氮气浓度超标(氧气浓度不足)，控制器14打开设置在冷藏车厢6的车厢门上的电子锁打开，从而将车厢门打开排氮，同时发出报警信号，使报警装置发出报警，以提示工作人员此时禁止进入冷藏车厢6。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种制冷引射器，所述制冷引射器包括喉部和引射管，其特征在于，所述引射管的内径在其轴线方向逐渐增大，所述喉部设置在所述引射管的入射端，且所述喉部的内径在所述引射管的轴向由内向外逐渐增大，所述喉部最小内径尺寸与所述引射管的喷射端的内径尺寸的比值为0.3-0.8。

2.根据权利要求1所述的制冷引射器，其特征在于，所述喉部包括喇叭部和延伸部，所述喇叭部的收缩端与所述引射管的入射端连接，所述喇叭部的收缩端的收缩半径为5-20mm；所述喇叭部的扩展端与所述延伸部连接，且所述延伸部朝向所述引射管的径向方向延伸。

3.根据权利要求1所述的制冷引射器，其特征在于，所述制冷引射器的引射比为1:35。

4.一种液氮制冷系统，所述液氮制冷系统包括液氮容器、换热器、引射排架和引射器，所述液氮容器的冷却介质输出口与所述引射排架的冷却介质喷嘴连通，其特征在于，所述引射器采用权利要求1-3任意一项所述的冷却引射器，所述引射排架的冷却介质喷嘴伸入所述引射器的喉部，所述换热器设置于所述液氮容器和所述引射器之间，用于使液氮吸热气化。

5.一种厢式冷藏车，所述包括冷藏车厢和液氮制冷系统，所述液氮制冷系统包括液氮供给系统、引射器和换热器，所述引射器和所述换热器设置在所述冷藏车厢内，所述液氮供给系统用于提供液氮冷却介质，所述液氮供给系统与所述引射器连通，所述换热器设置于所述液氮供给系统和所述引射器之间，用于使液氮吸热气化，其特征在于，所述引射器采用权利要求1-3任意一项所述的冷却引射器，而且所述液氮供给系统的冷却介质喷嘴伸入所述引射器的喉部。

6.根据权利要求5所述的厢式冷藏车，其特征在于，所述液氮供给系统包括液氮容器、引射排架、第一电磁阀和第二电磁阀，所述液氮容器设置在所述冷藏车厢的外侧；所述引射排架设置在所述冷藏车厢内，所述引射排架间隔设置有多排冷却介质喷嘴，而且每排间隔设有多个冷却介质喷嘴，每一所述冷却介质喷嘴对应设置一所述引射器；所述换热器设置在所述冷却介质喷嘴与所述液氮容器之间管路的外侧；所述第一电磁阀设置在所述液氮容器与所述换热器之间的管路上，所述第二电磁阀设置在所述换热器与所述冷却介质喷嘴之间的管路上。

7.根据权利要求6所述的厢式冷藏车，其特征在于，所述液氮供给系统还包括手动截止阀，所述手动截止阀设置在所述液氮容器与所述第一电磁阀之间的管路上。

8.根据权利要求6所述的厢式冷藏车，其特征在于，所述厢式冷藏车还包括控制器和第一温度探头，所述第一温度探头设置在所述引射器的喉部的外侧，且所述第一温度探头的信号输出端与所述控制器信号连接，所述控制器根据所述第一温度探头监测的冷藏车厢内的实时温度启动所述液氮制冷系统运行。

9.根据权利要求8所述的厢式冷藏车，其特征在于，所述厢式冷藏车还包括第二温度探头，所述第二温度探头设置在所述冷藏车厢外侧，用于获得冷藏车厢外侧的实时温度值，所述第二温度探头的信号输出端与所述控制器信号连接，所述控制器根据所述第一温度探头和第二温度探头的实时温度值获得所述冷藏车厢内外的温度差值，并根据所述温度差值控制所述引射器的开启数量。

10.根据权利要求8所述的厢式冷藏车，其特征在于，所述厢式冷藏车还包括氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器设置在所述冷藏车厢内，用于监测所述冷藏车厢内氧气的浓度，所述氧气浓度传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端信号连接。