Способ получения водного льда

Способ получения водного льда

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к холодильному оборудованию, производящему кусковой или гранулированный лед. Цель изобретения - снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей. Способ включает получение трубчатого или кускового льда в камере методом контактного охлаждения свободнопадающей струи воды закрученным потоком воздуха с использованием вихревого разделения воздуха и регенерации теплоты отходящих потоков воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

„„SU„„1555606

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д)5 Р 25 С 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4344466/30-13 (22) 17.12.87 (46) 07.04.90. Бюл. Ф 13 (71) Опытно-конструкторское. технологическое бюро "Укрторгтехника" (72) И.Н.Бублик, В.А.Гернер и С.О.Филин (53) 621.584.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ê 229547, кл. F 25 С 1/ l8, 1967.

Изобретение относится к холодильному оборудованию, производящему кусковой или гранулированный лед дпя предприятий торговли, общественного питания, а также для использования в медицинских учреждениях и научных лабораториях.

Цель изобретения — снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей.

Способ получения водного льда включает предварительное охлаждение воды и воздуха и подачу их в камеру замораживания, причем предварительное охлаждение воздуха проводят в вихревой трубе, а подачу его в камеру осуществляют тангенциально равномерными потоками по всей высоте камеры с образованием теплого и холодного потоков и отводом их из камеры замораживания, при этом подачу воды в камеру замораживания осуществляют

2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДНОГО ЛЬДД (57) Изобретение относится к холодильному оборудованию, производящему кусковой или гранулированный лед. Цель изобретения — снижение энергозатрат и расширение технологических возможностей. Способ включает получение трубчатого или кускового льда в камере методом контактного охлаждения свободнопадающей струи воды закрученным потоком воздуха с использованием вихревого разделения воздуха и регенерации теплоты отходящих потоков воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. в виде свободнопадающей струи по оси вихревого потока.

Кроме того, предварительное охлаждение воды проводят холодным потоком воздуха из камеры замораживания, а теплый воздух используют для охлаж" дения поступающего в вихревую трубу воздуха.

На чертеже изображена принципиальная схема льдогенератора для осуществления предлагаемого способа.

Льдогенератор включает вертикально установленную цилиндрическую камеру 1 замораживания, ванну 2 предварительного охлаждения воды, сливное отверстие с сеткой 3, тонкую прово.локу 4, подвешенную по оси камеры

1, перегородку 5 с центральным отверстием, патрубки 6 ввода охлажденного воздуха, патрубки 7 выхода воз-, духа из камеры 1 замораживания, установленные концентрично по периметру

1555606 д»п»ща 8, которое имеет также центральное отверстие для выхода льда. Система охлаждения содержит параллельно включенные вихревые трубы 9, выходы которых подсоединены к патрубкам 6, 5 наг нетательную магистраль 10, рекуперативньп теплообменник 11. Для за ливки воды имеется кран 12. Компрессор для сжатия воздуха и льдоприемник не показаны.

Способ получения льда состоит в следующем.

Через кран 12 производят заливку ванны 2 водой и так устанавливают расход воды, чтобы поддержать постоянный ei. уровень в ванне 2. Через отверсти с сеткой 3 вода в виде свободнопадающей тонкой струи (4-6 мм) стекает вниз по оси камеры 1 льдогенератора, Хладагентом в данном способе является воздух, его сжимают в компрессоре до давления 10-15 атм и направляют его через теплообменник

11, где он охлаждается до температуры отходящего потока воздуха Тг + (5-10). Затем по магистрали 10 воздух направляют в ш»хревую трубу или ряд из N вихревых труб, обеспечивая его равномерное поступление в каждую трубу известными средствами. В вихревой трубе происходит разделение потока согласно эффекту Ранка на холодный поток (Т>,) и теплый (Тг ). Теплый поток выбрасывается в окружающую среду. а холодный (Т, —— 243-253 К) направляют через патрубки 6 в камеру 1.

Подачу осуществляют тангенциально равномерными потоками по всей высоте камеры 1, для чего патрубки установ- 40 лены по всей поверхности камеры с о»»ределепным шагом по окружности и длине (показано только три патрубка).

Патрубки 6 установлены под углом к поверхности, и поэтому воздух подает- 45 ся в камеру тангенциально > Согласно тому же эффекту Ранка в камере 1 происходит вторичное разделе»»»»е воздуха по температурам, однако указанный эффект проявляется слабо ввиду того, .что перепад давлений до и после камеры

t невелик, В результате температура

Т,» потока в центральной части камеры о оказывается на 3-5 С ниже температуры

Тг на периферии. Для выравнивания давления по длине кал»ера 1 выполнена расширяющейся кверху.

ПевиФеоийный тепльп» поток выходит через патрубки 7 в днище 8 и направ-, ляется через теплообменник 11, где может быть использован для охлаждения поступающего в вихревую трубу воздуха, и тем самым осуществляется регенерация теплоты (холода) в разомкнутом воздушном цикле. Приосевой холодный поток может использоваться для предварительного охлаждения воды, для чего он проходит через отверстие в перегородке 5 в зазор между камерой 1 и ванной 2. Здесь происходит охлаждение воды в ванне 2 через стенку, после чего воздух выходит в атмосферу с температурой Т » а вода охлаждается от 10-12 до 2-3 С. Для улучшения теплообмена стенки ванны могут иметь внутреннее и наружное оребрение.

Механизм взаимодействия свободнопадающей струи воды с вихревым потоком сложен и до настоящего времени детально не изучен. Экспериментально установлено, что по мере падения струи в неподвижном воздухе скорость элементарного объема воды растет, диаметр струи уменьшается. Когда сумма массовых сил превышает силы поверхностного натяжения, струя рвется, распадаясь на фрагменты и отдельные капли. В закрученном потоке происходит закрутка струи, на ее поверхности появляются волны, причем как продольные, так и поперечные. Последнее объясняется тем, что результирующий вектор скорости потока направлен о под углом около 45 к оси струи и навстречу ему. Из-за этого происходит внешнее подтормаживание струи, изменяется профиль скорости в сечении.

Важно, что при волновом движении поверхности струи скорость падения воды не оказывает определяющего влияния на коэффициент теплопередачи, который в большей степени зависит от скорости воздуха, При увеличении последней эакрученньп» поток начинает раскачивать струю вплоть до ее распь»»»ения.

Для стабилизации формы струи на участке доохлаждения и поверхностной кристаллизации (0,6-0,95 длины камеры) используют тонкую проволоку 4 с минимальной адгезией, которую располагают по оси струи, подвешивая ее к сетке 3. Проволока вызывает дополнительное торможение (внутреннее) струи и тем самь»» увеличивается время контакта элементарного объема воды с холодным потоком. Длина камеры L u

1555606 расход воздуха Г рассчитывают так, чтобы времени быпо достаточно для образования льда. Дополнительными параметрами, вариация которых обеспечивает работоспособность льдогенератора, являются начальная толщина струи, регулируемая изменением пропускного диаметра сетки, и изменение соотношений расхода воздуха по высоте 10 камеры. Устанавливая ту или иную комбинацию указанных параметров, можно варьировать диаметр и форму получаемых гранул льда. При небольших взаимных скоростях воздуха и воды (до 20- 15

25 м/с) и Ь = 2-3 м струя воды до разрыва успевает промерзнуть на глубину 0,8-0,9 радиуса струи и на выходе получаются трубочки льда различной длины (от 1 до 5-10 см) . При увеличе- 20 нии расхода воздуха и уменьшении L до 1,2-1,5 м размер кусков льда уменьшается до 0,2-0,3 см. В принципе возможно получение снежного льда и водоледяной пульпы. Готовый лед, выпадающий из отверстия в днище 8, собирают в льдоприемнике на сетчатом поддоне и впоследствии используют по назначению.

С помощью предлагаемого способа 30 возможно непрерывное получение трубчатого и кускового льда еще без решения проблем его оттайки и выемки. Благодаря использованию двойного вихревого разделения воздуха, регенерации теплоты отходящих потоков воздуха экономичность предложенного способа не уступает экономичности контактного замораживания в жидком хладагенте ! и превосходит экономичность способа получения льда внутри и на поверхности трубок. Последнее объясняется простотой реализации, включая низкую се бестоимость льдогенератора, и отсут1 ствием энергозатрат на оттайку. KpoIме того, регулирование параметров получаемого льда значительно расширяет область применения способа.

Формула изобретения

1. Способ получения водного льда, включающий предварительное охлаждение воды и воздуха и подачу их в камеру замораживания, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения,энергозатрат и расширейия технологических возможностей, предварительное охлаждение воздуха проводят в вихревой трубе, а подачу его в камеру осуществляют тангенциально равномерными потоками по всей высоте камеры с образованием теплого и холодного потоков и отводом их из камеры замораживания

I при этом подачу воды в камеру замора живания осуществляют в виде свободнопадающей струи по оси вихревого потока.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что предварительное охлаждение воды производят холодным ротоком воздуха из камеры замораживания, а теплый поток используют для охлаждения поступающего в вихревую трубу воздуха. (1555606

Составитель Е.Новикова

Редактор А.Козориз Техред )I. Сердюкова Корректор N. Кучерявая

Заказ 550 Тираж 445 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101