Час намерзання льоду на плоскій охолоджуваній стінці.

Допущення:

t₀, t_пр = const

a_1, a₀ = const

Нехтуємо переохолодженням льоду.

Хай за інтервал часу t_i наморожений лід завтовшки (d_л)_i. Оскільки у міру наростання шару льоду зростає його термічний опір, то швидкість процесу намерзання льоду безперервно зменшується. У цих умовах записуємо диференціальне рівняння теплового балансу при льодоутворенні.

Отже, за нескінченно малий проміжок часу dt товщина намерзлого льоду збільшується на dd_л.

За цей час від води до поверхні льоду надійде теплота

а також лід, що утворюється, завтовшки dd_л виділяє теплоту

Вся ця теплота проходить через лід, металеву стінку до охолоджуючого середовища

Тоді

Підставляючи у рівняння (4) значення теплових потоків з (1), (2), (3) одержуємо диференціальні рівняння льодоутворення біля плоскої стінки

Розділяючи змінні і інтегруючи від 0 до d_л одержуємо після перетворень вираз

що дозволяє обчислити час, за який утворюється шар льоду завтовшки d_л. Вивів це рівняння проф. Чуклін С.Г.

Їм же були одержані вирази, що дозволяють обчислити час утворення льоду у воді нульової температури (t_пр = 0°С) при намерзанні його на циліндровій поверхні.

а) лід намерзає усередині труби

б) лід намерзає зовні труби

 

 

Ці три залежності дозволяють розраховувати льодогенератори різноманітних конструкцій.

При заморожуванні льоду в блоках використовують емпіричну формулу Планка

де б_л – розрахункова товщина льоду (пояснити);

А, В – коефіцієнти, залежні від розмірів блоку льоду. Вони табульовані.

Льодогенератори

Класифікація по виду вироблюваного льоду:

1. блокового (плиткового) льоду;
2. роздробленого (трубчастого, сочевицеподібного) льоду;
3. сніжного льоду.

Конструкції льодогенераторів (пояснити їх роботу по малюнкам):

Розсільний льодогенератор блокового льоду (мал.1)

t_NH3 = -15°C, t_p = -10°C

розсіл – NaCl + антикорозійні добавки,

Вага блоку льоду G = 10-25-50 кг.

Час заморожування t_зам = 8...16 годин,

Час відтавання t_{відтавання} = 2...4 хв.,

Продуктивність G_заг £ 100т/доб.

 

Мал. 1. Схема розсільного льодогенератора блокового льоду

 

Методи інтенсифікації:

• понизити t_р до –15°С (для роздробленого льоду)
• недоморозити по обсягу на 10-15% (відпуск льоду по вазі)

Льодосховище розраховують на (5¸10) добову продуктивність апарату.

Для отримання прозорого блокового льоду у льодоформи знизу подають повітря, недоморожують середню частину і зливають залишок води з солями.

 

Льодогенератор плиткового льоду (мал.2)

холодоаґент – NH3, або розсіл

G_блоку = 3..5 т. Блок дроблять.

Недолік t_зам. = 3 доби.

Перевага – простота конструкції.

Мал. 2. Схема льодогенератора плиткового льоду