Производство и применение льда

Раздел: Производство

Льдофригатор Гипромолпрома ( 33), предназначаемый для получения воды температурой около Г С, представляет собой полузаглубленный железобетонный бак с отделениями для льда (общий объем 5,7 м3), для гравийного фильтра с сетками и насоса производительностью 10 м3/ч с электродвигателем 1 кВт. Дробленый лед в баке орошается водой через перфорированную трубу, изогнутую по периметру бака. Для большей надежности работы перфорированная труба может быть заменена на продольную перегородку с окном для циркуляции воды. В этом случае при среднем рабочем объеме р 4 м3 (70%) ба# вмещается 2 т кускового льда со средней поверхностью 120 м2. При минимальном коэффициенте теплоотдачи \ от воды ко льду 116 Вт/(м2-К) и охлаждении воды на 5°С, например с 6 до 1°С, холодопроизводительность льдофригатора при достаточно частом пополнении льдом ориентировочно составит 50 тыс. Вт.

В простейшем случае для получения отрицательных температур до —15н—20° С поваренную соль можно добавлять в льдофри- гатор вместе со льдом. При необходимости можно использовать безнасосный льдофригатор Клейменова [111], работающий за счет самоциркуляции рассола через лед и охлаждающие батареи при высоком расположении герметичного бака для растворения соли. Рабочий напор Р, создаваемый рассолом после концентратора рассола, пропорционален высоте h концентратора рассола над баком для льда и разности плотностей рассола до и после концентратора рассола:

Для уменьшения трудоемкости подачи льда в льдофригатор его устанавливают ближе к льдобунту. Однако только при наличии льдобунта-холодогенератора или описанного выше льдопруда-холодо- аккумулятора можно избавиться от трудоемких работ и автоматизировать процесс получения ледяной воды с околонулевой температурой.

Льдобунт-холодогенератор объемом 1000 м3 ( 34) и производительностью до 100 тыс. Вт [8; 42] для низовых молокоприемных пунктов на 10 т молока в сутки намораживают зимой на бетонной площадке с бортами 14X20 м. Площадку оснащают системой трубопроводов, гравийным фильтром от опилок и приямком для воды. Насос, создающий летом циркуляцию воды между основанием теплоизолированного льдобунта и молокоохладителями, размещается с ними рядом.

Талая вода от ледяного массива, стекая по поддону, проходит через гравийный фильтр, насыпаемый по ширине бунта, сливается в приямок через порожек, сделанный в борту поддона, из приямка подается насосом в охладитель молока, после чего возвращается в поддон. Порожек сделан из пластин, изменением числа их можно регулировать уровень воды в поддоне. При строительстве льдобунта-холодогенератора особо тщательно устраивают бетонный поддон, так как появление в нем трещин может вывести бунт-холодогене- ратор из строя. Поддон и приямок обязательно испытывают на водонепроницаемость.

Для образования на первый период работы проходов воды по периметру бунта прорубают канавку шириной 20 см. Бунт укрывают опилочной теплоизоляцией толщиной 50—75 см. Приямок для воды бетонный 250X100X150 см с водонепроницаемой цементной штукатуркой, покрывается крышкой из досок толщиной 5 см. В приямке располагают приемную трубу, идущую к насосу, и переливную трубу. При пуске установки в эксплуатацию приямок заполняют водой, так как вначале талой воды будет недостаточно для ее циркуляции.

Коэффициент теплоотдачи от воды температурой 2—3° С к льдо- бунту-холодогенератору составляет около 120 Вт/(м2-К) [20].

Льдобунты-холодогенераторы пригодны для охлаждения на небольших предприятиях молока, а также битой птицы, рыбы, фруктов и овощей и кондиционирования воздуха на фермах. Талая вода от льдобунтов-холодогенераторов может быть использована для охлаждения конденсаторов малых холодильных установок в период сезонной перегрузки.

Льдобунт-конденсатор для небольших холодопроизводительно- стей [21] отличается размещением трубчатого конденсатора непосредственно под ледяным бунтом на глинобитном основании, покрытом песком. В результате снижения температуры конденсации в пиковый период с обычных 30° примерно до 5° С холодопроизводитель- ность установки увеличится приблизительно на 30%, а расход элек- роэнергии уменьшится на 40%.

Целесообразно использование льдобунта-конденсатора с охладителем для молока ( 35). Если конденсатор под льдобунтом заполнить холодильным агентом и соединить с герметичным насосом и испарителем молокоохладителя, то молоко будет охлаждаться до 6—8° С без холодильной машины за счет циркуляции парожидкост- ной смеси частично испаряющегося и конденсирующегося холодильного агента.

При использовании насосного испарительно- конденсационного теплообменника вместо обычного жидкостного теплообменника значительно повышается коэффициент теплопередачи и уменьшается требуемая мощность насоса, так как теплота испарения (конденсации) холодильного агента во много раз больше возможной холодо- отдачи за счет теплоемкости хладоносителя.

Коэффициент использования холода т)л для льдобунта-холодогенера- тора с гидромеханизированным намораживанием и растаиванием льда ( 36) может быть выражен в соответствии с тепловым балансом как отношение полезно использованного количества холода QH к количе

ству холода, запасенному во льду бунта зимой Q3. Общие потери холода Q3—Qh состоят из частных потерь с отходящей талой водой, потерь на теплопередачу через теплоизоляцию и гидравлических теп- лопотерь в насосе и трубопроводах. При обычном хранении льда в бунте и охлаждении льдом, выколотым из бунта, г|л=0,4, а при охлаждении от льдобунта-холодогенератора т]л=0,8.

Как показывает зарубежный опыт, холодогенераторы с сезонным запасом льда могут быть иногда применены для летнего охлаждения воздуха в шахтах и рудниках. На никелевом руднике Стоби в Онтарио (Канада) успешно использовалось зимнее наморажива- лие льда для нагревания воздуха и летнее растаивание льда для охлаждения его. Устройство для круглогодичного кондиционирования воздуха в руднике ( 37) осуществлено было путем применения двух старых выработок рудника для намораживания в зимний период до 140000 м3 льда. Воду подают в выработки посредством шахтных насосов для откачки грунтовой воды.

Наружный ^воздух с температурой около —30° С продувается шахтным вентилятором (25000 м3/мин) мимо форсунок, разбрызгивающих воду, отчего он увлажняется и нагревается почти до 0° С. Разбрызгиваемая форсунками вода замерзает в виде ледяного покрова на стенках и на дне выработок. Летом наружный воздух, продуваемый через обледеневшие выработки, осушается и охлаждается.

Устройства с использованием льда для кондиционирования воздуха применяют и на некоторых других рудниках Канады.

Гидромеханизированное получение и холодильное использование естественного льда нетрудоемко и связано с потреблением на каждые 100 тыс. кДж холода примерно 330 л воды и 1500 кДж электроэнергии, что меньше, чем для обычной холодильной машины.

Несмотря на увеличенную потребность в земельной площади (за исключением подземных льдогрунтовых холодильников и льдопру- дов-холодоаккумуляторов), рациональное охлаждение естественным льдом дешевле энергоемкого искусственного охлаждения, но не должно ему противопоставляться, а должно с ним сочетаться.