RU2077005C1 - Method and device for production of ice - Google Patents
Method and device for production of ice Download PDFInfo
- Publication number
- RU2077005C1 RU2077005C1 SU5045068A RU2077005C1 RU 2077005 C1 RU2077005 C1 RU 2077005C1 SU 5045068 A SU5045068 A SU 5045068A RU 2077005 C1 RU2077005 C1 RU 2077005C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- chamber
- vortex
- mixing chamber
- gas
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области холодильной техники, в частности к способам получения искусственного льда, и может быть использовано в пищевой промышленности, инструментальном производстве и других отраслях народного хозяйства. The invention relates to the field of refrigeration, in particular to methods for producing artificial ice, and can be used in the food industry, tool production and other sectors of the economy.
Известен способ получения искусственного снега [1] предусматривающий подачу в камеру смешения воды под давлением 0,1 0,12 мПа в струю воздуха, подаваемого под давлением, обеспечивающим дробление воды на капли и подачу суфрактанта для образования центров кристаллизации. При этом воздух с температурой <30oC и давлением 0,4 0,6 мПа вводят в камеру смешения через неподвижное сопло Лаваля, воду подают в сверхзвуковой воздушный поток для образования аэрозольной смеси, а в качестве суфрактанта используют жидкую углекислоту, которую подают в аэрозольную смесь под давлением 5,8 7,0 мПа с температурой ≈ 20oC.A known method of producing artificial snow [1] provides for the supply of water to the mixing chamber at a pressure of 0.1 0.12 MPa into a stream of air supplied under pressure, providing crushing of water into droplets and supply of a sufractant to form crystallization centers. At the same time, air with a temperature <30 o C and a pressure of 0.4 0.6 MPa is introduced into the mixing chamber through a fixed Laval nozzle, water is fed into a supersonic air stream to form an aerosol mixture, and liquid carbon dioxide, which is fed into the aerosol, is used as a sufractant mixture under pressure of 5.8 7.0 MPa with a temperature of ≈ 20 o C.
Данный известный способ получения искусственного снега позволяет получить снег, характеризующийся высоким холодильным потенциалом и большой продолжительностью использования, однако, данный способ требует наличия суфрактанта в качестве центра кристаллизации, ведет к усложнению схемы устройства для получения снега и к дополнительным энергозатратам на получение снега, связанным с использованием углекислоты. Кроме того, использование в схеме устройства неподвижного сопла Лаваля исключает возможность получения различных по размерам фракции льда, что сужает технологические возможности устройства и способа в целом. This known method of producing artificial snow makes it possible to obtain snow characterized by a high refrigeration potential and a long duration of use, however, this method requires a sufractant as a crystallization center, which complicates the design of a device for producing snow and additional energy costs for producing snow associated with the use of carbon dioxide. In addition, the use of a fixed Laval nozzle in the device design eliminates the possibility of obtaining ice fractions of different sizes, which narrows the technological capabilities of the device and the method as a whole.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения водного льда [2] включающий предварительное охлаждение воды и воздуха и подачу их в камеру замораживания. Предварительное охлаждение воздуха проводят в вихревой трубе, а подачу его в камеру замораживания осуществляют тангенциально равномерными потоками по всей высоте камеры с образованием теплого и холодного потоков и отводом их из камеры замораживания, при этом подачу воды в камеру замораживания осуществляют в виде свободно падающей струи по оси вихревого потока, возникающего в камере замораживания в результате вторичного разделения воздуха по температурам во время поступления его в камеру после первичного разделения в вихревой трубе. Таким образом, в устройстве, реализующем данный способ получения водного льда, камеру замораживания можно условно считать вихревой камерой, а поток условно вихревым. The closest technical solution to the proposed one is a method of producing water ice [2] comprising pre-cooling water and air and supplying them to the freezing chamber. Air pre-cooling is carried out in a vortex tube, and its supply to the freezing chamber is carried out by tangentially uniform flows over the entire height of the chamber with the formation of warm and cold flows and their removal from the freezing chamber, while the water is supplied to the freezing chamber in the form of a freely falling jet along the axis the vortex flow arising in the freezing chamber as a result of the secondary separation of air by temperature during its entry into the chamber after the primary separation in the vortex tube. Thus, in a device that implements this method of producing water ice, the freezing chamber can be conventionally considered a vortex chamber, and the flow conditionally vortex.
Одним из основных недостатков данного способа получения водного льда является ступенчатое разделение воздуха до температуры, приводящее к большим потерям, а следовательно, и к повышенному расходу воздуха. Для направления потока холодного газа используют дополнительное устройство -развихритель, служащее только лишь для увеличения площади его последующего охлаждения, подавая его, пытаясь закрутить, через тангенциальные патрубки в камеру смешения. Характер такого ступенчатого потока холодного газа в осевой части камеры можно назвать закрученным, но не вихревым. Недостатком данного известного решения является также поступление жидкости в камеру замораживания в виде свободно падающей непрерывной струи, что существенно ухудшает условия охлаждения жидкости. Кроме того, из-за относительно низких скоростей воздуха в приосевой зоне камеры замораживания коэффициент теплоотдачи между жидкостью и воздухом недостаточно высокий, что также ухудшает условия охлаждения жидкости. One of the main disadvantages of this method of producing water ice is the stepwise separation of air to a temperature, leading to large losses, and therefore to increased air flow. To direct the flow of cold gas, an additional device is used — an expander, which serves only to increase the area of its subsequent cooling, feeding it, trying to twist it through tangential nozzles into the mixing chamber. The nature of such a stepped flow of cold gas in the axial part of the chamber can be called swirling, but not vortex. The disadvantage of this known solution is also the flow of liquid into the freezing chamber in the form of a freely falling continuous stream, which significantly worsens the cooling conditions of the liquid. In addition, due to the relatively low air velocities in the axial zone of the freezing chamber, the heat transfer coefficient between the liquid and air is not high enough, which also worsens the cooling conditions of the liquid.
Целью изобретения является снижение энергозатрат на получение льда, создание возможности получения различных по размерам фракций льда и тем самым повышение эффективности способа получения льда. The aim of the invention is to reduce energy consumption for producing ice, creating the possibility of obtaining different sizes of ice fractions and thereby increasing the efficiency of the method of producing ice.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения льда, предусматривающем контактное охлаждение жидкости в вихревом потоке холодного газа в приосевой зоне вихревой камеры, согласно способу, жидкость предварительно смешивают с дополнительным потоком сжатого газа для образования аэрозоли, после чего ее подают в виде аэрозольной смеси в вихревой поток газа. Поставленная цель достигается также тем, что в известном устройстве получения льда, содержащем вихревую камеру с патрубками для подвода сжатого газа и жидкости, согласно изобретению, оно снабжено средством для предварительного смешивания газа и жидкости, имеющим камеру смешения с подсоединенной к ней трубкой для подвода дополнительного потока сжатого газа и концентрично размещенной в ней трубкой для подвода жидкости, при этом камера смешения установлена вдоль оси вихревой камеры для подачи в ее приосевую зону образованной в камере смешения аэрозольной смеси. Камера смешения установлена с возможностью регулирования ее положения вдоль оси вихревой камеры, а трубка для подвода жидкости в камере смешения установлена с возможностью ее осевого перемещения. This goal is achieved by the fact that in the known method of producing ice, providing contact cooling of a liquid in a vortex stream of cold gas in the axial zone of the vortex chamber, according to the method, the liquid is pre-mixed with an additional stream of compressed gas to form an aerosol, after which it is supplied in the form of an aerosol mixture into a swirling gas stream. This goal is also achieved by the fact that in the known device for producing ice containing a vortex chamber with nozzles for supplying compressed gas and liquid, according to the invention, it is equipped with means for preliminary mixing of gas and liquid, having a mixing chamber with a pipe connected to it for supplying an additional stream compressed gas and a tube concentrically placed in it for supplying liquid, while the mixing chamber is installed along the axis of the vortex chamber for feeding into its axial zone the mixture formed in the chamber aerosol mixture. The mixing chamber is installed with the possibility of regulating its position along the axis of the vortex chamber, and the tube for supplying liquid in the mixing chamber is installed with the possibility of its axial movement.
Смешивание жидкости с дополнительным потоком сжатого газа для образования аэрозоли и подача ее в виде аэрозольной смеси в вихревой поток газа позволяет сжатый газ использовать с двойным эффектом, с одной стороны, для интенсификации энергетического разделения в вихревой камере, с другой стороны, для образования жидкостной аэрозоли и тем самым значительно улучшить условия охлаждения жидкости, а следовательно, снизить энергозатраты на получение льда. Mixing a liquid with an additional stream of compressed gas to form an aerosol and feeding it as an aerosol mixture into a vortex gas stream allows the compressed gas to be used with a double effect, on the one hand, to intensify the energy separation in the vortex chamber, and on the other hand, to form a liquid aerosol and thereby significantly improve the cooling conditions of the liquid, and therefore, reduce the energy consumption for ice.
Наличие средства для предварительного смешивания газа и жидкости, имеющего камеру смешения с подсоединенной к ней трубкой для подвода дополнительного потока сжатого газа и концентрично размещенной в ней трубкой для подвода жидкости, позволяет подводить жидкость в самую холодную зону вихревой камеры и тем самым исключить потери холода при образовании льда, а также позволяет регулировать забор жидкости из трубки подвода жидкости. The presence of a means for pre-mixing gas and liquid, having a mixing chamber with a pipe connected to it for supplying an additional stream of compressed gas and a pipe for supplying liquid concentrically placed in it, allows liquid to be supplied to the coldest zone of the vortex chamber and thereby eliminate cold losses during formation ice, and also allows you to adjust the fluid intake from the fluid supply pipe.
Размещение камеры смешения вдоль оси вихревой камеры позвляет также подавать аэрозольную смесь в самую холодную зону вихревой камеры. Placing the mixing chamber along the axis of the vortex chamber also makes it possible to supply the aerosol mixture to the coldest zone of the vortex chamber.
Установка камеры смешения с возможностью регулирования ее положения вдоль оси вихревой камеры позволяет оптимизировать процесс энергетического разделения в вихревой камере и дополнительно снизить энергозатраты на получение льда. The installation of the mixing chamber with the possibility of adjusting its position along the axis of the vortex chamber makes it possible to optimize the process of energy separation in the vortex chamber and further reduce the energy consumption for producing ice.
Выполнение трубки для подвода жидкости в камере смешения с возможностью ее осевого перемещения позволяет получить требуемые по размерам фракции льда и тем самым расширить технологические возможности устройства и способа в целом, а следовательно, обеспечить различных потребителей льдом. The implementation of the tube for supplying liquid in the mixing chamber with the possibility of its axial movement allows you to get the required ice fractions in size and thereby expand the technological capabilities of the device and method as a whole, and therefore provide various consumers with ice.
Именно заявляемое наличие средства для предварительного смешивания газа и жидкости, имеющего камеру смешения с подсоединенной к ней трубкой для подвода дополнительного потока сжатого газа и концентрично размещенной в ней трубкой для подвода жидкости, а также установка камеры смешения вдоль оси вихревой камеры для подачи в ее приосевую зону образованной в камере смешения аэрозольной смеси позволяет, согласно предлагаемому способу, осуществить предварительное смешивание жидкости с дополнительным потоком сжатого газа для образования аэрозоли и затем подать ее в виде аэрозольной смеси в вихревой поток газа. Это в свою очередь позволяет сделать вывод о том, что предлагаемые технические решения связаны между собой единым изобретательским замыслом. It is the claimed availability of means for preliminary mixing of gas and liquid, having a mixing chamber with a pipe connected to it for supplying an additional stream of compressed gas and a pipe for supplying liquid concentrically placed in it, as well as installing a mixing chamber along the axis of the vortex chamber for feeding into its axial zone formed in the mixing chamber of the aerosol mixture allows, according to the proposed method, to carry out preliminary mixing of the liquid with an additional stream of compressed gas to form erozoli and then apply it in the form of an aerosol mixture into the vortex of gas flow. This in turn allows us to conclude that the proposed technical solutions are interconnected by a single inventive concept.
Сравнение предлагаемых технических решений с признаками прототипа позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемые технические решения от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению в целом соответствие критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed technical solutions with the features of the prototype allowed us to establish compliance with their criterion of "novelty." When studying other known technical solutions in this technical field, signs that distinguish the proposed technical solutions from the prototype were not identified and therefore they provide the proposed technical solution as a whole with the criterion of "significant differences".
На чертеже приведена схема предпочтительного варианта исполнения устройства для получения льда. The drawing shows a diagram of a preferred embodiment of a device for producing ice.
Устройство для получения льда содержит вихревую камеру 1, включающую холодный 2 и горячий 3 концы и патрубки 4, 5 подвода сжатого газа от основной магистрали 6. Со стороны горячего конца 3 вихревой камеры 1 установлено средство смешения 7, соединенное с помощью трубки 5 дополнительного потока газа с основной магистралью. Средство смешения 7 имеет камеру смешения 8 и трубку подвода жидкости 9, концентрично размещенную в камере смешения 8. Жидкость из бака 10 подается в трубку 9, соединенную с баком гибким шлангом 11, надетым на трубку 12 забора жидкости. Со стороны холодного конца 2 вихревой трубы (камеры) 1 размещен циклон 13, служащий для разделения полученной снегогазовой смеси на снег и газ. Для оседания снега предусмотрена емкость 14. Жидкость в случае непрерывной работы устройства подводится в бак 10 из водопровода через вентиль 15 и предохранительный клапан 16. Подача газа регулируется вентилями 17 и 18. Камера смешения 8 установлена с возможностью регулирования ее положения вдоль оси вихревой камеры 1. Трубка для подвода жидкости 9 в камере смешения 8 установлена с возможностью ее осевого перемещения. The device for producing ice contains a vortex chamber 1, including cold 2 and hot 3 ends and nozzles 4, 5 for supplying compressed gas from the main line 6. From the side of the hot end 3 of the vortex chamber 1, a mixing means 7 is installed, connected by an additional gas flow tube 5 with the main highway. The mixing means 7 has a mixing chamber 8 and a liquid supply pipe 9 concentrically disposed in the mixing chamber 8. The liquid from the tank 10 is supplied to the pipe 9 connected to the tank by a flexible hose 11 worn on the liquid intake pipe 12. On the cold end 2 of the vortex tube (chamber) 1, a cyclone 13 is placed, which serves to separate the resulting snow-gas mixture into snow and gas. For sedimentation of snow, a container is provided 14. Liquid in the case of continuous operation of the device is supplied to the tank 10 from the water supply system through the valve 15 and the safety valve 16. The gas supply is regulated by the valves 17 and 18. The mixing chamber 8 is installed with the possibility of adjusting its position along the axis of the vortex chamber 1. The tube for supplying fluid 9 in the mixing chamber 8 is installed with the possibility of its axial movement.
Устройство работает следующим образом. Сжатый газ из основной магистрали 6 через вентиль 17 и патрубок 4 подается в вихревую камеру 1, а через вентиль 18 и трубку 5 в камеру смешения 8. Жидкость через вентиль 15 и предохранительный клапан 16 подается в бак 10. В вихревой камере 1 сжатый газ разделяется на холодный и горячий потоки. Холодный поток выходит через холодный конец 2, а горячий поток через горячий конец 3 вихревой камеры 1. В данном случае функция "горячего конца" не используется, т.е. получение горячего потока не является конечным результатом. Поэтому термин "горячий конец" является чисто условным, а поскольку горячий поток по закону физики отводится по периферии энергоразделителя (вихревой камеры), то необходим патрубок для подвода жидкости 5. В камере смешения 8 сжатый газ создает разрежение у выходного конца трубки 9 подвода жидкости. Под действием атмосферного давления Ризб > Pa жидкость из бака 10 через трубку 12 и гибкий шланг 11 вытесняется в камеру смешения 8, где захватывается сжатым газом и распыляется в потоке сжатого газа в виде аэрозоли. Аэрозоль подается через горячий конец 3 по оси в вихревую камеру 1. Аэрозоль, являясь одновременно дополнительным потоком, интенсифицирует процесс энергоразделения в вихревой трубе (камере) и вместе с тем улучшает процесс теплообмена между жидкостной составляющей аэрозоли и газом. Жидкость, находящаяся в аэрозоли, при этом проходит через наиболее холодные зоны вихревой камеры 1, замерзает и превращается в снегогазовую смесь, которая через холодный конец 2 выбрасывается в циклон 13, в котором снег, как более тяжелая фракция, оседает в емкость 14 (или на охлаждаемый объект), а газ удаляется, например, в атмосферу.The device operates as follows. Compressed gas from the main line 6 through the valve 17 and the pipe 4 is fed into the vortex chamber 1, and through the valve 18 and the pipe 5 into the mixing chamber 8. The liquid through the valve 15 and the safety valve 16 is supplied to the tank 10. In the vortex chamber 1, the compressed gas is separated on cold and hot streams. The cold stream exits through the cold end 2, and the hot stream through the hot end 3 of the vortex chamber 1. In this case, the "hot end" function is not used, i.e. getting a hot stream is not the end result. Therefore, the term "hot end" is purely arbitrary, and since the hot stream is diverted according to the law of physics along the periphery of the energy separator (vortex chamber), a nozzle is required for supplying liquid 5. In the mixing chamber 8, the compressed gas creates a vacuum at the output end of the liquid supply pipe 9. Under the influence of atmospheric pressure P h > P a, the liquid from the tank 10 through the tube 12 and the flexible hose 11 is forced into the mixing chamber 8, where it is captured by compressed gas and sprayed in the stream of compressed gas in the form of an aerosol. The aerosol is fed through the hot end 3 along the axis into the vortex chamber 1. The aerosol, being simultaneously an additional stream, intensifies the energy separation process in the vortex tube (chamber) and at the same time improves the heat exchange process between the liquid component of the aerosol and gas. The liquid in the aerosol, while passing through the coldest zones of the vortex chamber 1, freezes and turns into a snow-gas mixture, which is discharged through the cold end 2 into cyclone 13, in which snow, as a heavier fraction, settles in container 14 (or cooled object), and the gas is removed, for example, into the atmosphere.
Регулируя взаимное расположение трубки 9 подвода жидкости и камеры смешения 8 относительно друг друга, а также положение средства смешения 7 относительно горячего конца 3 вихревой камеры 1, а также регулируя подачу сжатого газа в камеру смешения 8 и жидкости в трубку 9, можно получать любые требуемые по размерам фракции льда, снегожидкостной пульпы и т. п. By adjusting the relative position of the fluid supply tube 9 and the mixing chamber 8 relative to each other, as well as the position of the mixing means 7 relative to the hot end 3 of the vortex chamber 1, as well as by adjusting the supply of compressed gas to the mixing chamber 8 and the liquid into the tube 9, any required the size of the ice fraction, snow-liquid pulp, etc.
Использование предлагаемого способа получения льда и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с существующими техническими решениями существенно улучшить условия для охлаждения жидкости и тем самым значительно снизить затраты энергии на получение льда, что в свою очередь позволит повысить эффективность получения льда. Using the proposed method for producing ice and a device for its implementation, compared with existing technical solutions, it is possible to significantly improve the conditions for cooling the liquid and thereby significantly reduce the energy cost of producing ice, which in turn will increase the efficiency of ice production.
Кроме того, использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет получать различные по размерам фракции льда, обеспечивая льдом любого потребителя, и тем самым расширить технологические возможности устройства и способа получения льда в целом. При этом создается возможность работы устройства на оптимальных режимах, с меньшими потерями и большей эффективностью. In addition, the use of the proposed method and device for its implementation allows to obtain ice fractions of various sizes, providing ice to any consumer, and thereby expand the technological capabilities of the device and method for producing ice in general. This creates the opportunity for the device to operate in optimal modes, with less loss and greater efficiency.
Использование предлагаемого способа получения льда также позволяет по сравнению с существующими значительно упростить устройство для его осуществления за счет рационального использования его элементов и их взаимного расположения, что в свою очередь позволяет получить компактную установку для получения льда. Все это в конечном счете ведет к снижению материалоемкости и к дополнительному снижению экономических затрат на получение льда. Using the proposed method for producing ice also allows, in comparison with the existing ones, to significantly simplify the device for its implementation due to the rational use of its elements and their relative position, which in turn allows you to get a compact installation for ice. All this ultimately leads to a decrease in material consumption and to an additional reduction in the economic costs of ice production.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5045068/13 RU2077005C1 (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method and device for production of ice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5045068/13 RU2077005C1 (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method and device for production of ice |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU5045068A RU5045068A (en) | 1996-11-10 |
| RU2077005C1 true RU2077005C1 (en) | 1997-04-10 |
Family
ID=21605654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5045068/13 RU2077005C1 (en) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | Method and device for production of ice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2077005C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-27 RU SU5045068/13 patent/RU2077005C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1205679, кл. F 25 C 3/00, 1986. Авторское свидетельство СССР N 1555606, кл. F 25 C 1/18, 1990. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3596476A (en) | Process and system for making artificial snow | |
| US2522787A (en) | Method of and apparatus for liquefying gases | |
| US5341608A (en) | Method and apparatus for material removal | |
| JP3380469B2 (en) | A device for generating fine snow particles from liquid carbon dioxide | |
| US3969908A (en) | Artificial snow making method | |
| EP0258066A3 (en) | Method and apparatus of high speed machining | |
| CA2470689A1 (en) | Multistage fluid separation assembly and method | |
| EP0057720A1 (en) | Variable gas atomization. | |
| CN2265235Y (en) | Cyclone liquid-gas seperator | |
| RU2500959C2 (en) | Method for natural gas liquefaction and device for its realisation | |
| US4444023A (en) | Snow horns | |
| RU2077005C1 (en) | Method and device for production of ice | |
| US5909844A (en) | Water atomizing nozzle for snow making machine | |
| US3677020A (en) | Method and apparatus for forming carbon dioxide snow | |
| US5083707A (en) | Nucleator | |
| US3331671A (en) | Apparatus for transforming materials by pyrogenic techniques | |
| US5911741A (en) | Process and device to pelletize substances which can be dispensed in the form of drops | |
| CN107525141A (en) | A kind of T-shaped tubular air refrigerant dehumidification system | |
| US1965836A (en) | Apparatus for cooling and aerating liquids | |
| SU1559200A1 (en) | Method of conditioning mine air | |
| US5824121A (en) | Apparatus for the pressure gasification of finely divided fuels | |
| US20200096237A1 (en) | Vortex tube | |
| RU2217586C2 (en) | Process of preparation of gas for conveying | |
| RU2023567C1 (en) | Apparatus to cool zone of cutting | |
| SU1083039A1 (en) | Device for producing artificial snow |