Установки крижаного і льодосоляного охолоджування

Холодовидатність водяного льоду

, кДж (питома q₀ = Q₀/G_лт)

де r = 334 кДж/кг, с_л = 2,1 кДж/кгК, с_в=4,19 кДж/кгК.

t_л – початкова температура льоду

t_в – температура талої води, що відводиться.

Втрати холоду у зв'язку з відведенням талої води в навколишнє середовище з температурою t_н

потрібно використовувати, (напр. при вентиляції камер). Це – резерв.

Якщо потрібна температура < 0°С, то застосовують суміші льоду з сіллю або евтектичний лід, що являє собою замерзлий розчин.

Концентрація розчину , с - сіль, в - вода.

Характеристики евтектичних розчинів

Сіль

Хімічна формула

xе, %

tзамерз.,^0С

qтанення, кДж/кг

 

Магній – сульфат	MgSO4	19,0	-3,9
Цинк – сульфат	ZnSO4	27,2	-6,5
Калій – хлорид	KCl	19,7	-11,1
Амоній – хлорид	NH4Cl	18,7	-15,8
Амоній – нітрат	NH4NO3	36,9	-18,5
Натрій – хлорид	NaCl	23,1	-21,2
Кальцій – хлорид	CaCl2	29,9	-55,0

Евтектичний лід одержують шляхом заморожування розчинів кріогідратної концентрації в спеціальних герметично закритих посудинах, що називаються зероторами.

При таненні евтектика температура залишається постійною (на відміну від льоду з сіллю у відкритій посудині).

Холодовидатність зероторів залежить від прихованої теплоти плавлення евтектичного льоду.

Вимоги, що пред'являються до зероторів:

• швидкість заморожування;
• легкість і механічна міцність;
• зручність в експлуатації;
• стійкість відносно корозії;
• неотруйність солі і невисока вартість.

Зеротори виготовляють у вигляді прямокутних пластин або куль. Плоскі зовнішні поверхні розвивають ґофрами або ребрами.

Заморожують зеротори на спеціальних зарядних станціях, або в камерах.

Деякі автомобільні зеротори (плити) мають вбудовані змійовики і називаються евтектичними акумуляторами.

Недоліки зероторів – для зарядки потрібен низькотемпературний холод, потрібні додаткові витрати на їх транспортування.

Безперервне застосування зероторів невигідно.

Області застосування зероторів:

• періодичне використання холоду;
• коли невигідно, або неможливе оснащення дрібних об'єктів охолоджування індивідуальними холодильними машинами і в той же час є практична можливість використовувати резерви холодовидатності існуючих холодильних установок для зарядки зероторів.
• при двохтарифній системі оплати за електроенергію.

При льодосоляному охолоджуванні головною є температура суміші. Вона змінна при таненні льоду і залежить від початкової концентрації суміші.

Якщо x = x₁ > x_е то при таненні льоду температура підвищуватиметься.

Якщо x = x₂ > x_е, то при таненні льоду температура буде знижуватися (до t_е), а потім підвищуватися.

Чим дрібніше лід і сіль і чим рівномірніше складена суміш, тим швидше і повніше протікає процес переходу з нерівноважного стану в рівноважний (тобто пониження температури).

Холодильники з крижаним охолоджуванням називають льодовиками.

Мал. 12. Діаграма фазових станів льодосоляної суміші

 

 

Витрата льоду для льодовика:

де Q₀ - витрата холоду за сезон (кДж);

K_З - коеф. запасу (³1,2).

У холодильниках з льодосоляним охолоджуванням камери обладнуються спеціальними кишенями, в які завантажується лід з сіллю.

Завантаження кишень – через люки в горищному приміщенні, куди лід піднімають лебідкою.

 

Мал. 13. Схема льодовика

 

Ширина кишень (250...400) мм на відстані 400 мм від підлоги (там – водовідвідний лотік) і (100...200) мм від зовнішніх стін.

Активна теплопередавальна поверхня кишень – бічна поверхня; a від повітря до кишень = (9...10) , різниця температур (t_кам - t_суміші) = (5...8)°С.

У північній зоні роблять холодильники з льоду.

Лід намерзає на дерев'яному каркасі. Утворюючи коридор і відсіки – камери. Ізоляція: тирса, шлак. Місткість (20...500) т.

Питомий об'єм льоду дорівнює (15..25) м³/т.

Охолоджування розсолу системи "Фригатор" (мал.14)

 

Генератор – з бетону, цеглини або металу. Знизу розташовані ґрати, на які насипають роздроблений лід, зверху – перфорована труба.

Мал. 14. Схема фригаторного охолодження

Концентратор – (бак з сіллю) служить для відновлення концентрації розсолу.

Температура льодосоляної суміші залежить від кількості розсолу, що проходить через концентратор.

Фригаторна безнасосна система циркуляції інж. Клейменова І.А. застосовувалася на залізничних рефрижераторних вагонах.

 

Розділ 3.