Льдоаккумуляторы

На сегодняшний день ледяная вода широко используется в качестве хладоносителя в пищевой промышленности при переработке молока, производства пива, кваса и т. п. Под термином "ледяная вода"подразумевается вода с температурой, близкой к 0ºС. Получение воды с такой температурой в пластинчатых или кожухотрубных теплообменниках сопряжено с риском ее замерзания и, соответственно, выходом из строя теплообменного оборудования. Этого недостатка лишены теплообменники/испарители пленочного или погружного типа, использование которых позволяет получать воду с температурой +0,5…+1ºС без риска выхода из строя. В свою очередь погружные теплообменники могут быть панельного или трубного (змеевикового) типа. Наибольшее распространение получили погружные испарители трубного типа.

Основными потребителями данной продукции являются молокоперерабатывающие предприятия. Но использование в качестве хладоносителя ледяной воды не единственная особенность холодопотребления этих предприятий.

Еще одной немаловажной особенностью является очень неравномерная тепловая нагрузка в течение суток. Максимальные пиковые тепловые нагрузки зачастую имеют место быть всего лишь один или несколько часов в сутки, и установка холодильного оборудования, подобранного на эти пиковые значения, нерентабельна.

Решением данной задачи может служить аккумуляция холода. Вода, по сути, мало подходит для этой задачи, в то время как лед является идеальным решением. Как известно, для таяния льда нужно большое количество энергии, плюс ко всему, пока он будет таять, вода будет оставаться с температурой, близкой к 0 .С. Использование льда в качестве аккумулирования холода позволяет иметь почти идеальный хладоноситель – воду (максимальная теплоемкость и теплопроводность, безопасна и безвредна, не токсична и не коррозионно активна, а самое главное - низкая стоимость) и использовать холодильное оборудование мощностью 40-50% от максимальных значений тепловыделений.

Принцип работы льдоаккумуляторов заключается в накоплении льда в период малых тепловых нагрузок и его стаивании при повышенных теплопритоках, когда мощности установленного холодильного агрегата (гиперссылка) недостаточно.

Основными преимуществами льдоаккумуляторов являются:

• получение ледяной воды без риска выхода оборудования из строя;

• возможность быстрой компенсации пиковых тепловых нагрузок;

• стабильность температуры хладоносителя;

• уменьшение капитальных затрат на холодильное оборудование;

• уменьшение установленной мощности холодильного оборудования;

• уменьшение потребления электроэнергии в связи с тем, что основное время работы холодильного оборудования приходиться на ночные часы, когда компрессоры работают при более низком давлении конденсации;

• уменьшение эксплуатационных затрат, связанное с тем, что стоимость электроэнергии в ночное время значительно дешевле.

Льдоаккумулятор серии IB представляет собой трубную решетку, которая погружается в воду. Внутри труб кипит хладагент при температуре -10ºС, а на их поверхности намораживатся лед. Процесс намерзания льда контролируется приборами автоматики. Толщина намораживаемого льда около 3 – 3,5 см. Намораживание большего количества возможно, но уже не так выгодно с экономической точки зрения (увеличивается количество затрачиваемойэлектроэнергии на накопление единицы льда).

Для более интенсивного стаивания льда во время повышенных тепловых нагрузок и получения более равномерной температуры воды ее перемешивают, наиболее эффективным способом которого является барботирование. Снизу под аккумулирующие секции через распределительный коллектор подается воздух, который, поднимаясь к поверхности, интенсивно перемешивает воду.

Для получения воды с наиболее низкой температурой необходимо, чтобы она как можно дольше соприкасалась с поверхностью льда. Поэтому в зависимости от размеров льдоаккумулятора, применяют разные системы подачи отепленной воды в бак с льдоаакумулирующими секциями. При небольших размерах льдоаккумулятора, у которого высота соизмерима с его длиной, целесообразно подавать отепленную воду через специальный коллектор, который обеспечивает равномерное распределение воды над всей поверхностью льдоаккумулятора.

При применении нескольких льдоаакумулирующих секций необходимости в применении распределительного коллектора нет, главное – обеспечить максимальную протяженность соприкосновения воды со льдом. Эта задача может быть успешно решена разделением в емкости льдоаккумулирующих секций перегородками, что увеличивает путь прохождения отепленной воды вдоль этих секций.