Жидкий лед

Жидкий лед представляет собой с изменяющейся фазой, хладагент состоящий из миллионов ледяных «микрокристаллов» (обычно от 0,1 до 1 мм в диаметре), сформированных и суспендированных в растворе воды и депрессора точки замерзания . Некоторые соединения, используемые в этой области, включают соль , этиленгликоль , пропиленгликоль , спирты, такие как изобутил и этанол , и сахара, такие как сахароза и глюкоза . Жидкий лед имеет большее поглощение тепла по сравнению с однофазными хладагентами, такими как рассол , поскольку также используется энтальпия плавления ( скрытая теплота ) льда.

Характеристики

Небольшой размер частиц льда приводит к большей площади теплопередачи , чем у других типов льда данного веса. Его можно упаковать в контейнер плотностью до 700 кг/м. ³, самый высокий коэффициент уплотнения льда среди всего пригодного к использованию промышленного льда.

Сферические кристаллы обладают хорошими текучими свойствами, что позволяет легко распределять их через обычные насосы и трубопроводы, а также поверх продукта при прямом контактном охлаждении, что позволяет им стекать в щели и обеспечивать больший контакт с поверхностью и более быстрое охлаждение, чем другие традиционные формы льда (чешуйки, блок, оболочка и т. д.).

Ее текучесть, высокая охлаждающая способность и гибкость в применении делают систему жидкого льда заменой обычных генераторов льда и холодильных систем, а также обеспечивают повышение энергоэффективности : 70 % по сравнению с примерно 45 % в стандартных системах, более низкий фреона расход на единицу продукции. тонны льда и снижение эксплуатационных расходов.

Области применения

Жидкий лед обычно используется в широком спектре процессов кондиционирования воздуха , упаковки и промышленного охлаждения, в супермаркетах, а также в охлаждении и хранении рыбы, продуктов, птицы и других скоропортящихся продуктов.

Жидкий лед может повысить эффективность охлаждения существующих систем охлаждения или замораживания рассола до 200% без каких-либо серьезных изменений в системе (т.е. теплообменнике , трубах, клапанах), а также снизить количество потребляемой энергии, используемой для перекачки.

Преимущества

Жидкий лед также используется для прямого контактного охлаждения продуктов пищевой промышленности в водонепроницаемых транспортных контейнерах . Это обеспечивает следующие преимущества:

Продукт охлаждается быстрее – гладкая круглая форма мелких кристаллов обеспечивает максимальную площадь контакта поверхности с продуктом и, как следствие, более быструю передачу тепла.
Лучшая защита продукта – гладкие круглые кристаллы не повреждают продукт, в отличие от других видов острого, зазубренного льда (чешуйки, глыбы, ракушки и т. д.).
Равномерное охлаждение — в отличие от другого льда неправильной формы, который в основном проводит тепло через воздух, круглая форма кристаллов суспензии позволяет им свободно растекаться по всему продукту, заполняя все воздушные карманы, чтобы равномерно поддерживать прямой контакт и желаемую низкую температуру.

Генераторы жидкого льда

Жидкий лед производится с использованием уникальной технологии производства льда. Обычные генераторы льда производят фрагменты сухого льда с острыми краями, а не маленькие сферические кристаллы, которые встречаются в жидком льду. В традиционных системах охлаждения рассола кристаллы, образующиеся внутри раствора, могут заблокировать или повредить систему.

Генераторы скребковой поверхности

Первый в мире патент на генератор жидкого льда был подан Sunwell Technologies Inc. канадской компанией в 1976 году. Sunwell Technologies Inc. представила жидкостный лед под торговым названием deepchill Ice в конце 1970-х годов. Жидкий лед создается в процессе формирования сферических кристаллов льда внутри жидкости. Генератор жидкого льда представляет собой вертикальный кожухотрубный теплообменник со скребковой поверхностью . Он состоит из концентрических трубок, между которыми течет хладагент, а во внутренней трубке находится раствор средства, снижающего температуру замерзания. Внутренняя поверхность камеры протирается с помощью механизма, который в оригинальной конструкции Sunwell состоит из центрального вала, подпружиненных пластиковых лопастей , подшипников и уплотнений . Мелкие кристаллы льда, образующиеся в растворе у поверхности трубки, стираются с поверхности и смешиваются с незамерзшей водой, образуя суспензию.Другие генераторы жидкого льда адаптировали первую идею протирания поверхности с помощью шнека, изначально предназначенного для создания чешуйчатого льда. Дворники также могут быть щетками или с псевдоожиженным слоем теплообменники для кристаллизации льда. В этих теплообменниках частицы стали циркулируют с жидкостью, механически удаляя кристаллы с поверхности. На выходе отделяются стальные частицы и шламовый лед.

Генераторы прямого контакта

Несмешивающийся перенасыщая первичный хладагент испаряется, воду и образуя маленькие гладкие кристаллы. При прямом контактном охлаждении нет физической границы между рассолом и хладагентом, что увеличивает скорость теплопередачи. Однако основным недостатком этой системы является то, что небольшое количество хладагента остается в рассоле, захваченном кристаллами. Этот хладагент выкачивается вместе со суспензией из генератора в окружающую среду.

Генераторы переохлаждения

Чистая вода переохлаждается в чиллере до −2°С и через патрубок сбрасывается в накопительный бак. При высвобождении он претерпевает фазовый переход , образуя мелкие частицы льда с долей льда 2,5%. В резервуаре-хранилище он разделяется за счет разницы плотностей льда и воды. Холодная вода переохлаждается и снова выпускается, увеличивая долю льда в резервуаре-хранилище.Однако небольшой кристалл в переохлажденной воде или зародышевая ячейка на поверхности послужат зародышем для кристаллов льда и заблокируют генератор.

См. также

Ссылки

Майкл Кауффельд, Масахиро Каваджи, Питер В. Эгольф. Справочник по ледяным суспензиям. БИХ ISBN 2-913149-44-8
Делфтский технологический университет (Нидерланды)