Льодогенератор, що використовує холодне повітря навколишнього середовища

1. Льодогенератор, що використовує холодне повітря навколишнього середовища, наприклад у зимову пору року, містить контактний кристалізатор льоду з розбризкуванням води назустріч холодному повітрю, транспортний пристрій для виводу C2 1 3 золяцією. (Бобков В.А. Производство и применение льда. - М.: Пищевая промышленность, 1977. (с. 52). Недоліком відомого льодогенератора є періодичність процесів льодоутворення і наступного плавлення бурульок льоду, що знижує продуктивність установки і підвищує вартість заготовленого льоду. В основу винаходу поставлено задачу зниження вартості заготовлюваного льоду за рахунок безперервного виробництва льодоводяної суспензії в ємності кристалізатора, виконаного у вигляді вихрової камери, яка обладнана сопловим апаратом для введення холодного повітря навколишнього середовища в поверхневий шар води та переливною трубою для виводу льоду. Поставлена задача вирішується тим, що льодогенератор, який містить контактний кристалізатор льоду з розбризкуванням води назустріч холодному повітрю навколишнього середовища, транспортний пристрій для виводу льоду із кристалізатора і сховище льоду як акумулятор холоду, контактний плавильник льоду і насос для подачі крижаної води споживачеві в літню пору року, згідно з винаходом, контактний кристалізатор льоду, виконаний у вигляді вихрової камери з вертикальною віссю, включає сопловий апарат для тангенціального уведення холодного повітря навколишнього середовища в поверхневий шар води і сепаратор краплинної вологи, вихідний патрубок якого обладнаний витяжним вентилятором. Крім того, транспортний пристрій виконаний у вигляді вертикальної переливної труби для виводу із кристалізатора льодоводяної суспензії, а переливна труба транспортного пристрою обладнана в нижній частині фільтром для дренажу води із льодоводяної суспензії у фільтруючу камеру, на виході з якої встановлений насос для рециркуляції цієї води в кристалізатор. Введення холодного повітря навколишнього середовища в поверхневий шар за допомогою витяжного вентилятора, встановленого на вихідному патрубку за сепаратором краплинної вологи дозволяє при мінімальних витратах електроенергії використовувати природний холод у вигляді холодного повітря навколишнього середовища для утворення льоду в контактному кристалізаторі. При цьому виконання транспортного пристрою у вигляді переливної труби для виводу льоду у складі з водою та застосування фільтра для послідовного дренажу води із льодоводяної суспензії дозволяє виконувати сепарацію продуктового льоду від води за допомогою насоса рециркуляції без підплавлення льоду. Це дозволяє суттєво знизити витрати електроенергії на льодоутворення та транспортування льоду із кристалізатора в льодосховище. На Фіг.1 зображений загальний вид льодогенератора, а на Фіг.2 зображено переріз соплового апарата для тангенціального уведення холодного повітря в поверхневий шар води у кристалізаторі. Льодогенератор включає контактний кристалізатор 1, виконаний у вигляді вихрової камери, оснащеної теплоізоляцією 2. Вздовж центральної осі кристалізатора розміщена переливна труба 3 97419 4 для виводу із кристалізатора льодоводяної суспензії, а на рівні поверхневого шару води у кристалізаторі розміщено сопловий апарат 4 для тангенціального уведення холодного повітря в поверхневий шар води. При цьому сопловий апарат має вхідний колектор 5, у який встановлено повітропроводи 6, що мають теплоізоляцію 7. Переливна труба 5 має на вході кільцевий бурт 8, виконаний з гідрофобним покриттям для запобігання льодоутворення на вході у переливну трубу 5. У верхній частині кристалізатора розміщено сепаратор краплинної вологи 9, а вихлопний патрубок 10 має вентилятор 11 для виведення відпрацьованого повітря із кристалізатора. Переливна труба 5 оснащена в нижній частині фільтром 12 для дренажу води із льодоводяної суспензії у фільтруючу камеру 13, на виході з якої встановлений насос 14 для рециркуляції цієї води через фільтр 15 в кристалізатор. Повітропроводи 6 мають на вході фільтри 16. Сховище льоду 17 виконане за умовами зберігання льоду на літній сезон як акумулятор холоду і має теплоізоляцію 18, колектор 19 для подачі води від споживача для її охолодження за рахунок плавлення льоду, а також насос 20 для відкачки льодяної води через фільтр 21 споживачу. Для переключення потоків води в залежності від сезону роботи льодогенератора використовують вентилі 22, а для розбризкування води назустріч холодному повітрю застосовують колектор 23 з форсунками 24. Для запобігання дії атмосферних опадів на прилади льодогенератора застосовують поверховий настил 25 і огородження 26 із пластмасових листів. Розрахунок ефективності запропонованого льодогенератора оцінюється як відношення затрат електроенергії на одиницю виробленого льоду. Для прототипу затрати електроенергії (кДж) на електронагрівники для плавлення бурульок льоду приймаються як 25 % від затрат холоду (кДж) на кристалізацію (Бобков В.А. Производство и применение льда. - М.: Пищевая промышленность, 1977). При температурі повітря взимку tпов=-10 °C вироблення льоду запропонованим льодогенератором Gл=1 кг/с потребує застосування холодного повітря в кількості Gпов=Gлrл/(сповtпов)=1334/(110)=33,4 кг повітря/кг льоду, де rл - питома теплота кристалізації льоду, кДж/кг; Спов - питома теплоємність повітря, кДж/(кг-К); tпов - різниця температур для повітря по входу і виходу кристалізатора, К. Потужність повітряного вентилятора Nпов=VповРпов/(1000в)=25,7500/(10000,8)=1 0,3 кВт, 3 де Vпов=Gпов/пов=33,4/1,3=25,7 м /с - витрата повітря; Рпов=500 Па - напір повітряного вентилятора, який надуває повітря у поверхневий шар води в кристалізаторі на глибину 0,05 м від поверхні води; в - ККД повітряного вентилятора. Потужність насоса подачі води у кристалізатор 5 Nв=VвРв/(1000н)=0,0210 /(10000,8)=2,9 кВт, 5 97419 де Vв=Gл/(хлв)=1/(0,051000)=0,2 м /c - витрата води у кристалізатор; 5 Рв=10 Па - напір насоса води; н - ККД насоса води. Витрати електроенергії на пропонований прилад дорівнює N=Nпов+Nв=10,3+2,9=13,2 кВт. Витрати електроенергії на прилад за прототипом дорівнює 3 Комп’ютерна верстка А.Рябко 6 Nпрот=0,25rл=0,25334=83,5 кДж/с=83,5 кВт. Оцінимо ефективність застосування запропонованого приладу за витратою електроенергії на його роботу як відношення витрат електроенергії на роботу приладу прототипу і запропонованого приладу Nпрот/N=83,8/13,2=6,3. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601