DK147833B - Fremgangsmaade og anlaeg til fremstilling af loes is med stor kapacitet - Google Patents

Description

147833

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til kontinuerlig fremstilling af løs og fortrinsvis tør is med stor kapacitet på den i indledningen til krav 1 angivne måde.

Traditionelt er løs is eller skælis blevet fremstillet ved kontaktfrysning af vand på en tromleformet fryseflade, hvorfra den dannede is fjernes ved afskrabning eller afsmeltning, men denne fremstillingsmåde er uøkonomisk, når der skal arbejdes med stor produktionskapacitet. Jfr.

DE patentskrift nr. 917 491 og indledningen til krav 1 kendes der en anden fremstillingsmåde, som netop ved stordrift er mere fordelagtig, idet man herved indsprøjter vand i et vacuumkammer, hvori vanddråberne fryser til is ved den optrædende voldsomme fordampning af vandet. Ispartiklerne kan på enkel måde udsluses fra vacuumkamme-ret, og.da de dannes frit i dette kammer, skal der ikke ofres energi på at løsgøre den fra en kontaktfryseflade.

For den kontinuerlige drift er det nødvendigt, at den udviklede vanddamp løbende fjernes fra vacuumkammeret, nemlig for opretholdelse af et meget lavt tryk i dette kammer, og dette sker ved udsugning af dampen gennem en vanddampkompressor, der principielt skal aflevere dampen til den omgivende atmosfære ved sædvanligt atmosfæretryk.

En aflevering af dampen til atmosfæren kræver på bekostelig måde en meget høj grad af kompression af dampen fra vacuumkammeret, og jfr. nævnte DE patentskrift er det allerede indset, at en billigere løsning er opnåelig ved, at dampen kun komprimeres til et mellemtrin, hvorefter den sidste del af den nødvendige dampfortætning udvirkes ved, at den mellemkomprimerede damp føres til en dampkondensator, som kan udvirke en slutfortætning af dampen i form af en kondensering af denne ved varmeveksling med kølevand, der stort set har omgivelsernes naturlige temperatur. Herved kan den benyttede vanddampkompressor billiggøres, fordi den kun skal kunne komprimere dampen til det nævnte mellemtrin.

147833 2

Imidlertid er der herved fortsat tale om et betydeligt komprimeringsarbejde, som i praksis skal udføres af en mangetrinskompressor; således tales der i nævnte DE patentskrift om en fjortentrins aksialkompressor, som er bekostelig både i anskaffelse og drift. J

Den foreliggende opfindelse bygger på den erkendelse, at en yderligere billiggjort isfremstilling vil muliggøres ved, at den benyttede vanddampkompressor kun skal være indrettet til at komprimere dampen gennem et enkelt eller ganske få kompressionstrin, medens man så til gengæld udvirker den nævnte kondensation af dampen ved en temperatur, som er væsentligt lavere end omgivelsernes sædvanlige temperatur, idet man herved benytter et separat køleanlæg til aktiv køling af kondensatoren. Man erstatter således et stort antal kompressortrin med et køleanlæg, men dette anlæg kan være et relativt billigt standardanlæg, medens de nævnte kompressortrin ville repræsentere en langt dyrere udrustning. Det er her væsentligt, at det netop er de trykmæssigt øverste kompressionstrin, som kan spares, da disse er væsentligt dyrere end det eller de laveste kompressionstrin, som bibeholdes, idet de sidstnævnte kun skal arbejde med damp under meget lave tryk, dvs. med ringe gastæthed, hvilket betinger en simpel kompressorkonstruktion af centrifugaltypen .

Det er for opfindelsen væsentligt, at den fra vacuumkamme-ret afsugede vanddamp komprimeres op til et sådant tryk, at dampen derefter kan kondenseres ved en temperatur lidt over frysepunktet for det kondenserede vand, da der ellers ville opstå betydelige problemer m.h.t. isdannelse i kondensatoren. Dette betyder på den ene side, at man ikke helt kan undlade en dampkomprimering, men på den anden side dels at denne komprimering kun behøver at være beskeden og dels at kondenseringen af dampen kan foregå ved en temperatur ved eller lige over vandets frysepunkt, hvilket betinger en høj virkningsgrad af det køleanlæg, som 147833 3 køler kondensatoren.

I overensstemmelse med disse betragtninger er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at vanddampen komprimeres gennem kun et eller højst ganske få kompressionstrin, fortrinsvis til 5-10 mm Hg, og at den aktivt kølede kondensator har en arbejdstemperatur ved eller umiddelbart over vandets frysepunkt, svarende til det kun let forøgede damptryk i afgangen fra kompressoren.

Opfindelsen omfatter tillige det i krav 2 angivne anlæg til udøvelse af denne fremgangsmåde. Af de forannævnte grunde vil dette anlæg udmærke sig ved at være lige så effektivt, men mærkbart billigere end kendte anlæg, hvori vanddampen komprimeres til et højt tryk gennem mange kompressionstrin.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, der skamatisk viser et eksempel på et anlæg ifølge opfindelsen.

Det viste anlæg omfatter et varmeisoleret vacuumkammer 2 med en bundudføringssluse 4. En lille vacuumpumpe 6 har til opgave at kompensere for det vacuumtab, som en materialeudslusning uundgåeligt vil medføre, ligesom pumpen kan benyttes til at opbygge det fornødne vacuum ved start af anlægget. I midten af kammeret 2 er anbragt en vandindsprøjtningsdyse 8, der forsynes fra et tilgangsrør 10 fra en vandforsyningskilde 12 gennem en aflufterenhed 40.

I højre side af tegningen er vist et hjælpekøleanlæg, der udnyttes til at køle vacuumkammeret og eventuelt til at køle tilgangsvandet til dysen 8, idet vandet passerer en køler 14.

I toppen af vacuumkammeret 2 er anbragt en vanddampkompressor 16, som med stor kapacitet kan opsuge vanddamp fra kammeret 2 og trykke dampstrømmen ind i en varmeisoleret ledning 18, der ender i en kondensator 20, hvis køleflade 147833 4 22 udgør en fordamperenhed i et køleanlæg vist i tegningens venstre side. Dette anlæg omfatter en kølekompressor 24, en kondensator 26 og en fordamperenhed i form af den nævnte kondensator 20, der udgør en fordamperkondensator i forbindelse med en tilhørende væskeudskiller 28 for kølemidlet. På figuren er vist en fordamperenhed med selvcirkulation af kølemidlet, men der kan naturligvis også anvendes andre fordampertyper. Kølekompressorens sugeside er forbundet til toppen af beholderen 28. Køleanlægget er indrettet til at arbejde med en fordampertemperatur på ca. 0°C, medens det i højre side viste hjælpekøleanlæg er beregnet til at frembringe lavere temperaturer.

Kondensatoren 20 har et bundudløb 34 for den kondenserede vanddamp, og dette vand føres gennem en trykpumpe 36 og en ledning 38 tilbage til vandtilgangsrøret 10 eller ud til brug for andet formål igennem en ledning 39.

... Før starten opbygges der i det viste varmeisolerende sy stem 2,18,20 et vacuum på ca. 2,5 mm Hg ved hjælp af va-cuumpumpen 6 eller på anden måde. Derefter startes kompressoren 16, og der lukkes op for vandtilgangen til sprededysen 8 efter at både hoved- og hjælpekøleanlægget er startet. *

Det fra dysen 8 udsprøjtede vand vil undergå et pludseligt trykfald til de nævnte ca. 2,5 mm Hg, hvorved vandet koger op og ved den hermed forbundne kraftige fordampning antager en temperatur på ca. -7°C, således at det resterende frie vand i vandtågen eller -dråberne meget hurtigt vil fryse til is, dvs. blive til sne eller ispartikler. Af den indsprøjtede vandmængde vil ca.

6/7 fryse til sne eller is, medens ca. 1/7 udskilles som vanddamp. Frysningen vil foregå næsten momentant, således at der f.eks. ikke bliver tale om, at ikke-frosset vand, eventuelt i underafkølet tilstand, når ud til væggene af vacuumkammeret inden isdannelsen har fundet 147833 5 sted, dvs. der opbygges ikke noget fast islag på disse vægge.

Den dannede sne- eller ispartikelmasse udledes fra vacuum-kammeret gennem bundslusen 4 til en egnet modtageindretning 34, og den udviklede vanddamp udsuges kontinuerligt ved hjælp af kompressoren 16. Denne er indrettet til at frembringe en trykstigning af vanddampen fra nævnte ca.

2,5 mm Hg til ca. 6 mm Hg i ledningen 18, hvilket svarer til en temperaturstigning fra ca. -7°C til ca. +5°C.

Som nævnt arbejdes der i kondensatoren 20 med en indven- · dig fordampertemperatur på ca. 0°, og ved en udvendig kondensering af vanddampen ved ca. 5°C svarende til et tryk på ca. 6 mm Hg undgår man frysning af den kondenserede vanddamp. Det kondenserede vand vil udgøre et egentligt destillat og kan eventuelt efter aflevering fra trykpumpen 36 opsamles til forhandling som destilleret vand, dog med den begrænsning, at vandet ikke har været opvarmet til pasteuriseringstemperatur og derfor ikke tillige kan betegnes som værende sterilt. Det vil dog være udmærket anvendeligt til mange tekniske formål, omend det eventuelt afleveres i så store mængder, at der næppe er tilsvarende afsætning for det. Vandet kan derfor eventuelt betragtes som rent spildevand, eller det kan som vist føres tilbage til vandindgangen 10 til dysen 8, hvorved det vil være fordelagtigt, at dets temperatur normalt vil være lavere end for det vand, der tilføres fra tilgangen 12.

Det skal dog bemærkes, at det for anlæggets driftsøkonomi egentlig er af mindre betydning, om tilgangsvandet er særligt koldt, fordi kuldedannelsen ved vandets fordampning i vacuumkammeret er meget større end den varmemængde, som repræsenteres ved en let forhøjet eller formindsket temperatur af eller i selve tilgangsvandet.

Det på tegningen illustrerede anlæg er beregnet til at 147833 6 fremstille løs is med en kapacitet på ca. 15 tons i timen. Om ønsket kan den i kondensatoren 26 udviklede varme anvendes til opvarmningsformål, idet der vil produceres betydelige mængder af varme.

Det skal slutteligt bemærkes, at det er kendt at fremstille ferskvand ud fra saltvand ved en lignende metode, hvor saltvandet indsprøjtes i et vacuumkammer, hvori der dannes en blanding af is og koncentreret saltvand, medens vanddampen kontinuerligt udledes gennem en kompressor netop til kondensering til ferskvand.

Claims (2)

147833 PATENTKRAV ί

1. Fremgangsmåde til kontinuerlig.fremstilling af løs og fortrinsvis tør is med stor kapacitet ved, at man indsprøjter vand i et vacuumkammer (2), hvori der hersker så lavt et tryk, at vandet under kraftig fordampning fryser, inden det når ud til kammerets vægge, idet den udviklede vanddamp kontinuerligt fjernes fra vacuumkamme-ret ved hjælp af en vanddampkompressor (16) af centrifugaltypen, som bringer vanddampstrømmen op på et tryk- og temperaturniveau, som tillader dampen at kondenseres i en ekstern, aktivt kølet kondensator (20) , hvorfra den udsugede damp afledes i form af vand, medens den i vacuumkam-meret (2) dannede is fortrinsvis kontinuerligt udsluses fra dette kammer, kendetegnet ved, at vanddampen komprimeres genem kun ét eller højst ganske få kompressionstrin, fortrinsvis til 5-7 mm Hg, og at den aktivt kølede kondensator (20) har en arbejdstemperatur ved eller umiddelbart over vandets frysepunkt, svarende til det kun let forøgede damptryk i afgangen fra kompressoren (16).

2. Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, omfattende et varmeisoleret vacuumkammer (2) med en indre udsprøjtningsdyse (8) for vand, en nedre udslusningsindretning (4) for is eller sne dannet i kammeret (2) og en øvre udsugningsåbning for vanddamp, hvilken åbning er tilsluttet sugesiden af en vanddampkompressor (16) af centrifugaltypen, hvis trykside er tilsluttet en kanal (18), som fører frem til en dampkondensator (20), der har et kondensatafløb (34), kendetegnet ved, at vanddampkompressoren er udformet med kun et enkelt eller ganske få kompressionstrin, og at dampkondensatoren (20) indeholder køleelementer (22) , der indgår som fordampere i et køleanlæg med separat kondensator (26), idet dette anlæg er indrettet til at bibringe dampkondensatoren (20) en arbejdstemperatur, som er tilstrækkelig