ЛЕДЯНОЕ И ЛЬДОСОЛЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ЛЕДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Наиболее простым и общеизвестным способом охлаждения является охлаждение посредством водного льда.

Для этой цели применяют обычно естественный лед, получаемый при низких температурах окружающего воздуха, а также искусственный водный лед, изготовляемый при помощи холодильных машин.

Естественный лед используют очень давно, в течение нескольких столетий он был единственным источником искусственного холода. Не утрачено значение льда как средства охлаждения и в настоящее время, особенно в таких областях, где его можно получить в больших количествах за счет естественного зимнего холода. Достоинствами устройств для ледяного охлаждения являются: простота конструкции, низкая стоимость и отсутствие затрат на электроэнергию. Водный лед при нормальном атмосферном давлении обладает следующими основными физическими свойствами:

температура таяния	0°С
теплота плавления	335 кДж/кг (80 ккал/кг)
теплоемкость	2, 1 кДж/(кг·°С) [0, 5 ккал/кг°С)]
теплопроводность (в среднем)	2, 2 Вт/(м°С) [2 ккал/(м·ч·°С)]
плотность монолитного массива (без пустот)	917 кг/м³

При температуре таяния льда 0° температура воздуха в охлаждаемых устройствах поддерживается обычно около 6°С. Более низкие температуры часто и не требуются, например, для охлаждения и кратковременного хранения скоропортящихся продуктов, ряда технологических процессов, охлаждения пива, вод, соков и прочих напитков. Существует несколько видов устройств для ледяного охлаждения. Основные из них - ледники.

Типы и устройство ледников

Ледники - это стационарные устройства для охлаждения и краткосрочного хранения продуктов с запасом льда на весь сезон.

Ледник имеет холодильные камеры, помещения для льда и вспомогательные помещения. Помещения для льда по отношению к холодильной камере располагают по-разному. Поэтому различают ледники с нижним, верхним и боковым расположением льда.

Ледники с нижним расположением льда являются самыми примитивными и несовершенными холодильными устройствами, и поэтому данный тип ледников нерационален.

В ледниках с верхним расположением льда обеспечивается хорошая циркуляция воздуха и отвод талой воды. Холодный воздух опускается в камеру с продуктами, откуда вытесняет отеплившийся воздух, который направляется вверх, где охлаждается льдом. Вода от тающего льда стекает по отводящей трубе.

Этот тип ледников имеет много существенных недостатков. Основные из них: неудобство набивки льдом; необходимость устройства прочного перекрытия, способного удерживать всю массу льда; возможность конденсации на перекрытии влаги из воздуха, которая потом попадает на продукты.

Наиболее совершенны в техническом отношении и удобны в эксплуатации ледники с боковым расположением льда.

Ледник с боковым расположением льда (рис.151) представляет собой наземное устройство. Камеры для продуктов в нем расположены рядом с льдохранилищем и отделены от него изолированной стеной с отверстиями внизу и вверху для циркуляции воздуха.

Вода от тающего льда отводится посредством устроенных в полу скатов и приямка с трубой, снабженной на конце гидравлическим затвором, который препятствует проникновению в ледник наружного теплого воздуха.

В холодильной камере осуществляется естественная циркуляция воздуха, вследствие разности его плотности по высоте камеры. Охлажденный от соприкосновения с поверхностью льда воздух опускается к полу льдохранилища, откуда через нижний ряд отверстий в стене, отделяющей льдохранилище от камеры с продуктами, поступает в нее. В камере воздух отепляется и поднимается к потолку, откуда через верхний ряд отверстий в разделяющей стене переходит в льдохранилище для охлаждения. При этом разность температур отеплившегося и холодного воздуха составляет около 5°С, скорость его движения в нижних отверстиях перегородки в среднем около 0, 15 м/с.

При нормальной эксплуатации ледника, благодаря сравнительно хорошей циркуляции воздуха температура в камере почти постоянна в течение всего сезона (в среднем около 6°С), чего достаточно для кратковременного хранения большинства продуктов.

В ледниках с боковым расположением льда хорошие и санитарные условия хранения.

Основные недостатки этого типа ледников - относительно высокие первоначальные затраты на сооружение и большой расход строительных и изоляционных материалов. Объясняется это тем, что размеры льдохранилища в несколько раз больше размеров холодильных камер для продуктов.

Рис.151. Ледник с боковым расположением льда:

А - отделение для льда; Б - камера для продуктов; В - тамбур;

1 - отверстия для поступления в камеру охлажденного воздуха, 2 - отверстия для возврата отеплявшегося воздуха, 3 - отвод воды от тающего льда, 4 - накатник, 5 - люк для загрузки льда.

Расчет ледников

Расчет ледника состоит главным образом в определении расхода за сезон льда и объема помещения для него.

Когда выбран тип ледника и определены количество и размеры камер для продуктов, составляют предварительный эскиз сооружения. Объем помещения для льда принимают: в ледниках с нижним и верхним расположением льда в 1, 5-2 раза больше объема продуктовых камер, а в ледниках с боковым расположением льда - в 4-5 раз. Помещение для льда в ледниках последнего типа (для создания необходимого напора холодного воздуха) делают примерно в полтора раза выше камер для продуктов. Затем производят калорический расчет, которым определяют общий расход холода за весь охладительный сезон. Продолжительность этого сезона устанавливается в среднем в 180 дней (с апреля по октябрь). В калорических расчетах ледников обычно принимают следующие исходные данные: температуру помещения для льда 0°С; температуру воздуха в продуктовых камерах от 4 до 6°С; среднюю температуру наружного воздуха для северной климатической зоны от 12 до 14°С, для центральной климатической зоны от 14 до 16°С и для южной от 16 до 20°С; температуру почвы соответственно от 6 до 8°С, от 8 до 10° и от 10 до 12°С.

Калорический расчет ледников проводят в основном таким же методом, как и холодильников с машинным охлаждением. В расчете ледников расход холода на вентиляцию камер и эксплуатационные потери принимают в размере 20-30% расхода холода на теплопередачу через ограждения и охлаждение продуктов.

Определив расход холода за сезон, подсчитывают потребное количество льда

, (67)

где G - расход льда за сезон, т;

Q - общий расход холода за сезон, кДж;

q_пл - холодопроизводительность 1 кг льда (теплота его плавления), равная 335 кДж/кг.

Найденное по этой формуле количество льда увеличивают обычно на 10% для обеспечения нормальной работы ледника в конце охладительного сезона.

Определяют затем объем помещения для льда, учитывая, что оно не может быть полностью заполнено, так как при укладке льда всегда образуются пустоты около стен и под потолком. Объем помещения для льда по сравнению с объемом самого льда увеличивают на 15%. Таким образом, необходимый объем V помещения для льда (в м³)

, (68)

где 0, 78 - масса 1 м³ льда при плотной укладке его блокам, т.

ЛЬДОСОЛЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

При охлаждении льдом температура воздуха в охлаждаемой части холодильного устройства может достигать не ниже 4°С. Используя лед, нетрудно получить температуры и ниже 4°С и даже ниже 0°С этой целью к дробленому льду добавляют соль и получают льдосоляную охлаждающую смесь с температурой таяния ниже 0°.

Холодильные устройства, в которых для получения холода используют такую смесь, называют устройствами льдосоляного охлаждения.

Температура таяния льдосоляной смеси и образующегося при этом рассола зависит от химического состава и содержания соли; для различных солей эта зависимость разная. Однако при увеличении содержания любой соли в смеси температура таяния понижается. Но это понижение происходит до определенного предела (криогидратной точки). Для поваренной соли такой предел наступает при концентрации 23, 1%, называемой эвтектической. Температура таяния смеси в этом случае понизится до -21, 2°С; дальнейшее увеличение количества соли вызовет не понижение, а повышение температуры таяния. Для соли хлористого кальция эвтектическая концентрация равна 29, 9%, а соответствующая температура плавления льдосоляной смеси -55°С.

Рис.152. Льдосоляной холодильник с решетчатыми карманами:

1 - холодильная камера, 2 - тамбур, 3 - подсобное помещение, 4 - решетчатый карман для льдосоляной смеси, 5 - люк для загрузки льда и соли, 6 - желоб для сбора рассола, 7 - труба для отвода рассола.

Известно несколько способов льдосоляного охлаждения; непосредственно смесью, рассолом, воздухом.

В настоящее время применяют в основном один из этих способов охлаждения - льдосоляной смесью, загружаемой в специальные металлические резервуары (танки) или решетчатые карманы, размещенные в камерах с продуктами (рис.152).

⇐ Предыдущая 38 39 40 41 424344 45 46 47 Следующая ⇒