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Verfahren zur Erzeugung von Klareis, vorzugsweise Röhreneis Es ist
bekannt, daß man Klareis in Röhreneiserzeugern mit Gefrierwasserumlauf erzeugen
kann, wenn man dafür sorgt, daß der Salz- bzw. Kalkgehalt im umlaufenden Gefrierwasser
gering bleibt. Unter dieser Voraussetzung friert an den gekühlten Rohrwänden fast
reines Eis an, während eventuell vorhandene Verunreinigungen wie Salze und Kalk
od. dgl. mit dem nicht gefrorenen Wasser von den Rohrwänden bzw. den angesetzten
Eisschichten ablaufen.
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Wird dem Gefrierwasserkreislauf nur so viel unbehandeltes Frischwasser
zugesetzt, wie an den Gefrierflächen als Eis ausfriert, so würde die Verunreinigungs-
bzw. Salzkonzentration im umlaufenden Gefrierwasser so lange ansteigen, bis die
Verunreinigungs- und Salzkonzentration im ausgefrorenen Eis gleich derjenigen des
zugeführten Frischwassers ist. Hierdurch wird das Eis, insbesondere bei stark verunreinigtem
und hartem Wasser, trüb.
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Bekanntlich läßt sich ein zu hoher Kalkgehalt dadurch verhindern,
daß man das Gefrierwasser vor dein Eintritt in die Eiserzeugungseinrichtung in einer
Wasseraufbereitungsanlage enthärtet. Hierdurch erhöhen sich jedoch die Kosten der
Eisherstellung beträchtlich.
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Es ist ferner bekannt, die Verunreinigungskonzentration im Gefrierwasservorrat
dadurch niedrig zu halten, daß man mehr Frischwasser zuführt, als Eis ausgefroren
wird, und das überschüssige, mit Verunreinigungen, insbesondere Salzen, angereicherte
Wasser aus dem Gefrierwasserbehälter - als sogenanntes Überlaufwasser - ablaufen
läßt. Die Menge des Überlaufwassers richtet sich nach der Konzentration des zulaufenden
Frischwassers und nach der gewünschten Eisqualität.
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Auch dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, verhältnismäßig aufwendig
zu sein, weil mit dem Überlaufwasser unbenutzte Kälteenergien abgeführt werden und
dadurch der Wirkungsgrad der Anlage herabgesetzt wird. Es ist weiterhin bekannt,
dieseln Nachteil dadurch entgegenzuwirken, daß man das Überlaufwasser mit dem zulaufenden
Frischwasser in einem Gegenstromapparat in Wärmeaustausch bringt (vgl. die britische
Patentschrift 673 145). Auch diese Anordnung ist jedoch unvorteilhaft. Da nämlich
die Temperaturdifferenz zwischen Frischwasser und Überlaufwasser im allgemeinen
verhältnismäßig gering ist, muß der Wärmeaustauscher unverhältnismäßig große Wärmeübergangsflächen
aufweisen, wenn ein ausreichender Wirkungsgrad erzielt werden soll. Außerdem ist
zu beachten, daß bei der Eiserzeugung, insbesondere von Röhreneis, ein gewisser
Anteil als Splittereis anfällt, der zu Störungen führen würde, wenn er in den Wärmeaustauschcr
gelangt. Andererseits kann mit dem Splittereis ohne Einschalten einer Kühlfläche
das Zulaufwasser vorgekühlt werden, indem man es im Gefrierwasser selbst auftauen
läßt. Kühlt man jedoch in einem Wärmeaustauscher das zulaufende Frischwasser weitgehend
vor, so verhindert man - namentlich bei niedrigen Zulauftemperaturen - die Möglichkeit,
die Gefrierwärme des Splittereises auszunutzen und es gleichzeitig als Störungsquelle
zu beseitigen.
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Es ist weiterhin bekannt, bei einer Eiserzeugungsanlage das Kältemittel,
bevor es in den Verdampfer eintritt, nachdem es also das Drosselorgan durchströmt
hat und unter Verdampferdruck steht, mittels eines Kälternittelverbindungsrohres
durch einen mit Gefrierwasser gefüllten Behälter zu führen, so daß zwangläufig ein
Wärmeaustausch des Gefrierwassers mit dem Kältemittel stattfindet. Die Verdampfungstemperatur
des Kältemittels liegt jedoch notwendigerweise tiefer als die Temperatur des Gefrierwassers,
weswegen in dem durch den Behälter geführten Rohr ein Wärmeaustausch in umgekehrter
Richtung stattfindet; nämlich so, daß das Gefrierwasser Wärme an das Kältemittel
abgibt. Während es bekannt ist, zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines allgemeinen
Kältemaschinenprozesses das im Kondensator verflüssigte Kältemittel auch noch zu
unterkühlen, um den Faktor zu vergrößern, ist es neu, zur Abführung der Unterkühlungswärme
des Kältemaschinenprozesses bei Eiserzeugung die ablaufende Überschußmenge des Gefrierwassers
zu benutzen.
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Gemäß der Erfindung werden die oben geschilderten Nachteile dadurch
vermieden und sowohl der Wirkungsgrad als auch der bauliche Aufwand der Eiserzeugungsanlage
verbessert, daß die ablaufende Überschußmenge des Gefrierwassers im Gegenstrom mit
dem flüssigen Kältemittel hinter den Kondensator der Kältemaschinenanlage in Wärmeaustausch
gebracht
wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß zwischen der
Abflußste-lle des überlaufwassers und der Zuflußstelle des flüssigen Kältemittels
ein von beiden Flüssigkeiten durchströmter Wärmeaustauscher angeordnet.
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Diese Maßnahme ist der bekannten, in der Einleitung beschriebenen
Maßnahme, das Frischwasser vorzukühlen, deshalb wesentlich überlegen, weil die Temperatur
des aus dem Verflüssiger zum Eiserzeuger strömenden flüssigen Kältemittels im allgemeinen
um 10 bis 20°C über der Temperatur des zulaufenden Frischwassers liegt; es ist daher
möglich, die Kälte des abfließenden Überschußwassers in einem Gegenstromkühler weitgehend
auszunutzen. Wegen der großen Temperaturdifferenz kann die Wärmeübertragung hierbei
auch unter Verwendung kleiner Wärmeaustauschflächen wirtschaftlich erfolgen, im
Gegen-Satz zu den erwähnten bekannten Verfahren der Frischwasservorkühlung, bei
der nur sehr viele geringere Temperaturdifferenzen zur Verfügung stehen.
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Die Erfindung ermöglicht es, die Überschußrate an Frischwasser in
an sich bekannter Weise so groß zu wählen, daß der Salz- und sonstige Verunreinigungsgehalt
im Gefrierwasservorrat niedrig bleibt und das Wasser ohne Vorbehandlung zu Klareis
gefroren werden kann. Eine besondere Wasseraufbereitungsanlage für hartes Wasser
kommt damit in Fortfall.
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In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der Erfindung beispiels-'v eise und schematisch dargestellt.
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Es bezeichnet 1 einen stehenden Röhreneiserzeuger mit den Gefrierrohren
2. Das Gefrierwasser läuft aus dem Sammelbehälter 3 durch die Leitung 4 der Gefrierwasserpumpe
5 zu und gelangt durch die Leitung 6 in die obere Verteileinrichtung 7. Von da rieselt
es durch die Gefrierrohre 2 nach unten. Auf der Außenseite der Gefrierrohre wird
durch verdampfendes Kältemittel Kälte erzeugt, wodurch in den Rohren ein Teil des
Gefrierwassers als Eis angefroren wird. Das nicht gefrorene Wasser fließt in den
Sammelbehälter 3 zurück, von wo es den Kreislauf wieder antritt. Der Gefrierwasservorrat
wird laufend durch Frischwasser aus der Leitung 8 ergänzt, und zwar wird mehr zugeführt,
als ausgefroren wird. Der Wasserüberschuß läuft nach Abkühlung durch die Leitung
9 aus dem Sammelbehälter 3 ab und durchströmt den Wärmeaustauscher 10, den es. durch
die Leitung 11 verläßt. Durch die Leitung 12 wird dem Wärmeaustauscher 10 von dem
nicht gezeichneten Verflüssiger das flüssige Kältemittel zugeführt. Es durchströmt
unter Abkühlung den Austauscher und wird über die Leitung 13 und die Reduziereinrichtung
14 dem Röhreneiserzeuger 1 zugeführt.