Льдоаккумуляторы

Ледяная вода и аккумуляторы холода

На сегодняшний день ледяная вода широко используется в качестве хладоносителя в пищевой промышленности при переработке молока, производстве пива, кваса и т.п.

Под термином «ледяная вода» подразумевается вода с температурой близкой к 0С. Получение воды с такой температурой в пластинчатых или кожухотрубных теплообменниках сопряжена 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…+1 0 С без риска выхода их 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 их немаловажной особенностью является очень неравномерная тепловая нагрузку 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 как таковая мало подходит для этой задачи, а вот лед – идеальное решение. Как известно, для таяния льда необходимо очень много энергии, и к тому же пока он весь не растает, вода будет оставаться с температурой близкой к 0 0 С.

Использование льда в качестве аккумулятора холода позволяет иметь почти идеальный хадоноситель – воду (максимальная теплоемкость и теплопроводность, безопасна и безвредна, не токсична и не коррозионно активна, а главное дешева) и использовать холодильное оборудование мощностью 40-50% от максимальных значений тепловыделений.

Принцип работы оборудования с аккумуляцией льда сводится к его накоплению в период малых тепловых нагрузок и его стаиванию при повышенных теплопритоках, когда мощности холодильного оборудования недостаточно.

Основными преимуществами льдоаккумулятора 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 приходится 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.

Льдоаккумулирующие секции

На рисунке медные трубопроводы (слева) и нержавеющие трубопроводы

Льдоаккумулятор представляет собой трубную решетку, которая погружается в воду. Внутри труб кипит хладагент при температуре -8 0 С, а на их поверхности намораживается лед. Процесс намерзания льда контролируется приборами автоматики. Максимальная толщина льда не должна превышать 3-3,5см. Намораживание большего кол-ва возможно, но уже не так выгодно с экономической точки зрения (увеличивается кол-во затрачива-емой электроэнергии на накопление единицы льда).

Для более интенсивного стаивания льда во время повышенных тепловых нагрузок и получения более равномерной температуры воды применятся ее перемешивание. Наиболее эффективным способом этого является ее барботирование. Снизу под льдоаккумулирующие 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 льдоаккумулирующими секциями.

При небольших размерах льдоаккумулятора, у которого высота соизмерима с его длинной, целесообразно подавать отепленную воду через специальный коллектор, который обеспечивает равномерное распределение воды над всей поверхностью льдоаккумулятора. (см. рис.1).

1.   Коллектор отепленной воды
2.   Коллектор подачи воздуха
3.   Теплообменная рештка
4.   ТРВ

При применении нескольких льдоаккумулирующих секций необходимости в применении распределительного коллектора нет, главное обеспечить максимальную протяженность соприкосновения воды со льдом. Эта задача может быть успешно решена разделением в емкости аьдоаккумулирующих секций перегородками и увеличением таким образом пути прохождения отепленной воды вдоль этих секций (см. рис.2).

Предлагаемые системы.

Наша компания может предложить льдоаккумулирующее оборудование в нескольких исполнениях.

Небольшие системы с намораживанием льда до 2,5 тонн мы готовы предложить с теплоизолированной емкостью для воды, насосом и воздушным компрессором агрегатированными на общей раме.

При потребности в более крупном оборудовании мы предлагаем отдельные льдоаккумулирующие секции, которые должны быть размещены в емкость с водой на месте размещения оборудования.

Льдоаккумулирующие секции могут быть выполненные из медных или нержавеющих труб. Каркас трубных систем в обоих вариантах выполняется из нержавеющей стали, а трубный пучек выполнен либо из медной трубы, либо из трубы из нержавеющей стали. При применении медных труб их ложементы выполнены из пластика во избежание возможного их перетирания. Размеры, а соответственно и мощность секций могут быть изменены в соответствии с техническими условиями и индивидуальными потребностями заказчика.

Примерный вариант расчета льдоаккумулятора и выбора холодильного оборудования.

Исходные данные.

"  Приемка молока утренняя с 8.00 до 12.00. 20 тонн молока с температурой +20 0 С.

"  Пастеризация молока с 13.00 до 15.00. 10 тонн. Охлаждение с +35 0 С.

"  Сливочные ванны. С 14.00 до 16.00. 2 тонны. Охлаждение с +35 0 С.

"  Вечерняя приемка с 16.00 до 18.00. 10 тонн молока с температурой +20 0 С .

"  Танки хранения. Круглосуточно. 10 тонн. Поддержание температуры +5 0 С

На основе этих исходных данных составляется суточный график тепловой нагрузки.

Исходя из этого графика суммарная тепловая нагрузка за сутки составляет

1242 кВт*час (это сумма всех почасовых тепловых нагрузок).

Для определения минимально допустимой холодопроизводительности оборудования необходимо разделить суммарную тепловую нагрузку на 24 часа:

1242/24=52кВт.

К этому значению необходимо прибавить 10%, которые учитывают в себе различные потери холода.

52+10%=57кВт – это минимальная холодопроизводительность оборудования, при которой возможно компенсировать суточную тепловую нагрузку.

Теперь необходимо рассчитать кол-во льда необходимое, чтобы компенсировать тепловую нагрузку превышающую мощность холодильного оборудования.

Для этого необходимо просуммировать нагрузку превышающую 57кВт.

После сложения получаем 549кВт*час.

Теперь необходимо перевести кВт*час в кг льда.

Для этого переводим кВт*час в кДж:

549*3600=1976400 кДж.

Зная теплоту плавления льда, которая составляет 333кЖд/кг, рассчитываем требуемую массу льда:

1976400/333=5935кг.

После расчетов мы получили, что для данного молочного производства потребуется оборудование холодопроизводительностью не менее 57кВт и льдоаккумулятор на 6 тонн льда.

Компрессорное оборудование на данную холодопроизводительность необходимо подбирать при температуре кипения -8/-10 0 С.

В зависимости от конкретных условий возможно увеличение холодопроизводи-тельности оборудования и уменьшение количества льда.

Специалисты ООО «Вактех-Холод» всегда готовы предложить Вам холодильное оборудование рассчитанное в соответствии в Вашими технологическими требованиями.

На главную: чиллер купить