RU2221201C2 - Liquid freezing device - Google Patents

Liquid freezing device Download PDF

Info

Publication number
RU2221201C2
RU2221201C2 RU2002105030/13A RU2002105030A RU2221201C2 RU 2221201 C2 RU2221201 C2 RU 2221201C2 RU 2002105030/13 A RU2002105030/13 A RU 2002105030/13A RU 2002105030 A RU2002105030 A RU 2002105030A RU 2221201 C2 RU2221201 C2 RU 2221201C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
ice
liquid
freezing
lid
Prior art date
Application number
RU2002105030/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002105030A (en
Inventor
А.И. Малахов
М.А. Малахов
Original Assignee
Малахов Анатолий Иванович
Малахов Михаил Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Малахов Анатолий Иванович, Малахов Михаил Анатольевич filed Critical Малахов Анатолий Иванович
Priority to RU2002105030/13A priority Critical patent/RU2221201C2/en
Publication of RU2002105030A publication Critical patent/RU2002105030A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2221201C2 publication Critical patent/RU2221201C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Landscapes

  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: liquid freezing equipment, ice decontamination equipment, water desalination equipment, production of water-soluble substances for domestic and industrial demands. SUBSTANCE: device has vessel filled with still liquid, lid having tubular two-layer member. Tubular member lower end is disposed in non-freezing area of liquid. Tubular member upper end is located above lid. EFFECT: increased product quality by food ice cleaning of detrimental impurities during freezing process without increase of electric power; simultaneous producing of fresh water and sea salt with using of cooling plant waste energy for sea salt production. 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для разделения жидкости на фракции с разной концентрацией растворенных в ней веществ и может быть использовано для очистки льда от вредных примесей, при опреснении воды и получении растворимых в жидкости веществ для бытовых и производственных нужд. The invention is intended for the separation of liquids into fractions with different concentrations of substances dissolved in it and can be used to clean ice from harmful impurities when desalinating water and obtaining soluble substances in liquids for domestic and industrial needs.

Известны способы замораживания воды, при которых воду охлаждают до образования льда [1, стр.449-467]. Known methods of freezing water, in which the water is cooled to ice [1, p.449-467].

Для снижения во льду концентрации содержащихся в воде веществ воду перед замораживанием дистиллируют, кипятят или в процессе замораживания воду приводят в движение и ее примеси отсасывают из центра, либо при циркуляции воды примеси смывают с поверхности льда [1, стр.450]. To reduce the concentration of substances in water in ice, water is distilled before freezing, boiled, or water is set in motion during freezing and its impurities are sucked out from the center, or impurities are washed off the ice surface during water circulation [1, p. 450].

При получении льда из дистиллированной воды требуются повышенные затраты времени и тепловой энергии для нагревания воды до кипения и превращения ее в пар. When obtaining ice from distilled water, increased time and thermal energy are required to heat the water to a boil and turn it into steam.

При получении льда из кипяченой воды также требуются дополнительные затраты времени и тепловой энергии для нагревания воды до кипения. При этом в воде уничтожаются микроорганизмы и примеси с температурой кипения ниже 100oС, но не удаляются растворимые в ней соли.When obtaining ice from boiled water, additional time and thermal energy are required to heat the water to a boil. At the same time, microorganisms and impurities with a boiling point below 100 o C are destroyed in water, but the soluble salts in it are not removed.

При обеспечении движения воды в процессе замораживания для удаления примесей требуются дополнительные затраты энергии для организации потока воды и повышенный расход воды на удаление примесей. When ensuring the movement of water during the freezing process to remove impurities, additional energy costs are required to organize the flow of water and increased water consumption for the removal of impurities.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ замораживания питьевой водопроводной воды, при котором емкость с неподвижной водой охлаждают снаружи до образования льда в морозильной камере домашнего холодильника [1, стр.466 (прототип)]. The closest technical solution to the invention is a method of freezing drinking tap water, in which a container with still water is cooled externally until ice forms in the freezer of a home refrigerator [1, p. 466 (prototype)].

При таком способе требуются минимальные затраты энергии на получение пищевого льда и исключаются затраты на доставку льда к потребителю, на хранение льда и его потери в период транспортировки и хранения. With this method, minimal energy is required to produce edible ice and excludes the cost of delivering ice to the consumer, storage of ice and its loss during transportation and storage.

Однако при осуществлении этого способа не удаляются содержащиеся в воде вещества. В ряде случаев концентрация этих веществ превышает предельно допустимые значения, например при перегрузках оборудования физико-химической обработки питьевой водопроводной воды в экологически неблагоприятных районах, в период наводнений или половодья. However, when implementing this method, the substances contained in the water are not removed. In some cases, the concentration of these substances exceeds the maximum permissible values, for example, during overloads of equipment for physicochemical treatment of drinking tap water in ecologically unfavorable areas, during floods or floods.

Цель изобретения - снижение затрат времени и энергии для разделения жидкости на фракции с разной концентрацией растворимых в ней веществ. The purpose of the invention is the reduction of time and energy for separating the liquid into fractions with different concentrations of soluble substances in it.

Для этого при осуществлении известного способа замораживания воды, при котором емкость с неподвижной жидкостью охлаждают снаружи до образования в ней льда, в процессе замораживания часть незамерзшей жидкости выдавливают из центральной части за пределы емкости. To do this, when implementing the known method of freezing water, in which a container with a stationary liquid is cooled externally until ice forms in it, during the freezing process, part of the unfrozen liquid is squeezed out of the central part outside the container.

Кроме того, для уменьшения концентрации веществ во льду жидкость после замораживания нагревают до полного растопления льда, затем вновь замораживают. In addition, to reduce the concentration of substances in ice, the liquid after freezing is heated until the ice has completely melted, then it is frozen again.

Для осуществления способа известное устройство, содержащее заполненную неподвижной жидкостью емкость, снабжено крышкой и установленным в ней трубчатым элементом. Нижний торец этого элемента расположен в зоне незамерзшей жидкости, а верхний над - крышкой. To implement the method, the known device containing a container filled with a stationary liquid is provided with a lid and a tubular element installed in it. The bottom end of this element is located in the zone of unfrozen liquid, and the top above the cover.

Для уменьшения сопротивления выводу незамерзшей жидкости через трубчатый элемент и выемке льда из емкости трубчатый элемент выполнен двухслойным. Внутренний слой этого элемента выполнен из материала с меньшим, а наружный с большим, чем у льда, значением коэффициента теплопроводности. To reduce the resistance to the withdrawal of unfrozen liquid through the tubular element and the removal of ice from the tank, the tubular element is made two-layer. The inner layer of this element is made of material with a smaller, and the outer one, with a larger thermal conductivity than ice.

Для увеличения количества выводимой незамерзшей жидкости с повышенной концентрацией веществ нижний участок трубчатого элемента выполнен перфорированным. To increase the amount of discharged unfrozen liquid with a high concentration of substances, the lower section of the tubular element is perforated.

Для исключения транспортных расходов и потерь льда в период транспортировки и хранения или увеличения концентрации веществ в незамерзшей жидкости путем производства льда на месте его потребления или снижения температуры льда при размещении устройства в морозильной камере устройство оснащено размещенными на наружной поверхности емкости и крышки термоэлектрическими батареями с холодными и горячими спаями, на которых с противоположной от емкости и крышки стороны установлены теплообменники. To exclude transportation costs and ice losses during transportation and storage or to increase the concentration of substances in unfrozen liquids by producing ice at the place of its consumption or lowering the ice temperature when placing the device in the freezer, the device is equipped with thermoelectric batteries placed on the outer surface of the container and lid with cold and hot junctions, on which heat exchangers are installed on the opposite side from the tank and the lid.

Для обеспечения замораживания верхнего слоя жидкости при повторном замораживании, увеличения скорости замораживания и облегчения дробления льда крышка со стороны емкости выполнена с оребрением. To ensure freezing of the upper liquid layer during repeated freezing, to increase the freezing rate and to facilitate ice crushing, the lid on the side of the tank is made with ribbing.

Для повышения эффективности охлаждения верхнего слоя жидкости в емкости и увеличения скорости высушивания концентрированного раствора веществ при размещении устройства в среде с положительными температурами теплообменник размещенных на крышке термоэлектрических батарей выполнен в виде открытой сверху емкости. To increase the cooling efficiency of the upper liquid layer in the tank and increase the drying rate of the concentrated solution of substances when placing the device in an environment with positive temperatures, the heat exchanger placed on the cover of thermoelectric batteries is made in the form of a tank open on top.

Для увеличения скорости замораживания и облегчения дробления льда емкость с внутренней стороны выполнена с оребрением. To increase the speed of freezing and facilitate the crushing of ice, the container on the inside is made with fins.

Сущность изобретения основана на зависимости растворимости веществ в жидкости от ее температуры и давления и на увеличении объема воды при ее замерзании. The invention is based on the dependence of the solubility of substances in a liquid on its temperature and pressure and on the increase in the volume of water during its freezing.

На чертеже схематично изображены примеры устройства для осуществления способа:
- на фиг.1 показано устройство для очистки пищевого льда в морозильной камере;
- на фиг. 2 - устройство с установленными на емкости и крышке термоэлектрическими батареями.
The drawing schematically shows examples of a device for implementing the method:
- figure 1 shows a device for cleaning food ice in the freezer;
- in FIG. 2 - a device with thermoelectric batteries mounted on a container and a lid.

Устройство содержит (фиг. 1) заполненную неподвижной водой емкость 1 с крышкой 2, которая выполнена с оребрением 3. В крышке 2 установлен трубчатый двухслойный элемент. Нижний торец этого элемента размещен в зоне незамерзшей жидкости, а верхний - над крышкой. Наружный слой трубчатого элемента выполнен из алюминиевой трубки 4, а внутренний - из фторопластовой трубки 5. Нижний участок трубчатого элемента выполнен перфорированным в виде отверстий 6. Устройство может быть установлено в морозильной камере 7, например, домашнего холодильника. The device contains (Fig. 1) a tank 1 filled with still water with a cover 2, which is made with fins 3. A two-layer tubular element is installed in the cover 2. The bottom end of this element is located in the area of unfrozen liquid, and the top above the cover. The outer layer of the tubular element is made of aluminum tube 4, and the inner one is made of fluoroplastic tube 5. The lower portion of the tubular element is perforated in the form of holes 6. The device can be installed in the freezer 7, for example, a home refrigerator.

На наружной поверхности емкости 1 и крышки 2 размещены (фиг.2) термоэлектрические батареи 8 с холодными и горячими спаями, на которых с противоположной от емкости 1 и крышки 2 стороны установлены теплообменники 9. Теплообменники размещенных на емкости 1 термоэлектрических батарей выполнены в виде игольчатого или пластинчатого оребрения 10, а размещенных на крышке 2 - в виде открытой сверху емкости 11. Устройство может быть установлено на подставке 12. Кроме того, емкость 1 с внутренней стороны может быть выполнена с оребрением 13. Thermoelectric batteries 8 with cold and hot junctions are placed on the outer surface of the container 1 and the cover 2 (FIG. 2), on which heat exchangers 9 are installed on the sides of the container 1 and the cover 2. The heat exchangers of the thermoelectric batteries placed on the container 1 are made in the form of a needle or lamellar fins 10, and placed on the lid 2 - in the form of a container open at the top 11. The device can be mounted on a stand 12. In addition, the tank 1 from the inside can be made with a ribbing 13.

В качестве воды может быть использован также и водный раствор любого растворимого в воде вещества. An aqueous solution of any water-soluble substance can also be used as water.

В качестве материалов трубчатого элемента могут быть использованы также и любые другие, удовлетворяющие условию выполнения внутреннего слоя с меньшим, а наружного - с большим, чем у льда, значением коэффициента теплопроводности. As materials of the tubular element, any other ones can also be used that satisfy the condition of performing the inner layer with a smaller and the outer layer with a larger thermal conductivity than ice.

Количество отверстий 6 также может быть и любым другим. The number of holes 6 may also be any other.

В качестве морозильной камеры 7 также может быть использована и любая другая среда с отрицательным значением температуры. Any other medium with a negative temperature can also be used as a freezer 7.

Конструкция теплообменников 9 и оребрений 3 и 13 может быть и любой другой. The design of heat exchangers 9 and fins 3 and 13 can be any other.

В процессе охлаждения наружных поверхностей емкости 1 и крышки 2 до образования льда в емкости 1 появляется разность температур между прилегающими к стенкам емкости 1 и крышке 2 слоями и центральной частью воды. Вследствие этого концентрация растворенных в воде веществ в прилегающих к стенкам емкости 1 и крышке 2 слоях уменьшается, а в центральной части увеличивается. Лед начинает образовываться по периферии емкости и герметизирует незамерзшую центральную часть воды. По мере увеличения толщины льда его объем увеличивается, повышается давление незамерзшей воды и концентрация растворенных в ней веществ, и она через нижний торец трубки 5 и отверстия 6 выдавливается за пределы емкости 1 на крышку 2. Благодаря теплоизоляционным свойствам льда и материала трубки 5 жидкость в ней замерзает в последнюю очередь. Этому способствует и повышенная концентрация веществ в незамерзшей центральной части воды. In the process of cooling the outer surfaces of the container 1 and the cover 2 until ice forms in the container 1, a temperature difference appears between the layers adjacent to the walls of the container 1 and the cover 2 and the central part of the water. As a result, the concentration of substances dissolved in water in the layers adjacent to the walls of the container 1 and the lid 2 decreases, and increases in the central part. Ice begins to form around the periphery of the tank and seals the unfrozen central part of the water. As the thickness of the ice increases, its volume increases, the pressure of unfrozen water and the concentration of substances dissolved in it increase, and it is squeezed out of the container 1 to the cover 2 through the lower end of the tube 5 and hole 6. Due to the heat-insulating properties of the ice and the material of the tube 5, the liquid in it freezes last. This is facilitated by an increased concentration of substances in the unfrozen central part of the water.

После замораживания всего объема воды устройство вынимают из камеры 7 и нагревают при положительной температуре окружающей среды, либо обливают водопроводной или горячей водой. При достижении поверхностями льда и трубки 4 температуры плавления льда открывают крышку 2, а лед вынимают и используют по назначению. After freezing the entire volume of water, the device is removed from the chamber 7 and heated at a positive ambient temperature, or doused with tap or hot water. When the surfaces of the ice and the tube 4 reach the melting temperature of the ice, the lid 2 is opened, and the ice is removed and used for its intended purpose.

При необходимости более высокой степени очистки пищевого льда его замораживают до более низкой температуры или после полного растопления льда в емкости 1 замораживание повторяют. If necessary, a higher degree of purification of food ice, it is frozen to a lower temperature or after complete melting of the ice in the tank 1, the freezing is repeated.

При повторном замораживании уровень воды в емкости 1 снижается, и верхние слои воды охлаждаются через оребрение 3 крышки 2. With repeated freezing, the water level in the tank 1 decreases, and the upper layers of the water are cooled through the fins 3 of the lid 2.

В представленном на фиг.2 устройстве охлаждение емкости осуществляется с помощью термоэлектрической холодильной установки. Нагревание устройства для выемки льда или его растопления осуществляют путем изменения полярности поступающего к термоэлектрическим батареям 8 электрического тока. При охлаждении холодные спаи батарей 8 примыкают к поверхности емкости 1 и крышки 2, а при нагревании - к теплообменникам 9 и 11. In the device shown in figure 2, the cooling of the tank is carried out using a thermoelectric refrigeration unit. The heating of the device for the extraction of ice or its melting is carried out by changing the polarity of the electric current supplied to the thermoelectric batteries 8. When cooling, the cold junctions of the batteries 8 are adjacent to the surface of the tank 1 and cover 2, and when heated, to the heat exchangers 9 and 11.

Осушение концентрированного раствора в емкости 11 производят как в период замораживания воды, так и после снятия крышки 2 с емкости 1, используя выделяемую термоэлектрическими батареями тепловую энергию. В остальном принцип действия аналогичен рассмотренному для устройства, представленного на фиг.1. The concentrated solution is drained in the tank 11 both during the period of freezing water and after removing the cover 2 from the tank 1, using the thermal energy released by thermoelectric batteries. Otherwise, the principle of operation is similar to that considered for the device shown in Fig.1.

Положительный эффект от использования изобретения достигается благодаря расширению функциональных возможностей холодильного оборудования, которое используется как для охлаждения, так и разделения жидкости на фракции с разной концентрацией растворенных в ней веществ с меньшими затратами, по сравнению с прототипом, времени и энергии. Это позволяет, например, при производстве пищевого льда повысить качество продукции за счет очистки льда от вредных примесей в процессе замораживания или при опреснении например, морской воды с одновременным получением пресной воды и морской соли производить с меньшими затратами времени и энергии, благодаря использованию при осушении морской соли бросовой тепловой энергии холодильной установки. A positive effect from the use of the invention is achieved by expanding the functionality of refrigeration equipment, which is used both for cooling and separating the liquid into fractions with different concentrations of dissolved substances in it at a lower cost, compared with the prototype, time and energy. This allows, for example, in the production of edible ice to improve the quality of products by cleaning ice from harmful impurities during the freezing process or when desalinating, for example, sea water while producing fresh water and sea salt with less time and energy, due to the use of sea salt waste heat energy of the refrigeration unit.

Источники информации
1. Холодильная техника: Энциклопедический справочник в 3-х томах. Том 2. Применение холода в промышленности и на транспорте. - М.: Госторгиздат, 1961.
Sources of information
1. Refrigeration: Encyclopedic reference book in 3 volumes. Volume 2. The use of cold in industry and transport. - M.: Gostorgizdat, 1961.

Claims (1)

Устройство для замораживания жидкости, содержащее емкость для заполнения неподвижной жидкостью, снабженную крышкой с установленным в ней трубчатым элементом, верхний торец которого расположен над крышкой, отличающееся тем, что элемент выполнен двухслойным, причем трубчатый внутренний слой выполнен из материала с меньшим, а наружный с большим, чем у льда, значением коэффициента теплопроводности, при этом нижний торец трубчатого элемента расположен в емкости в зоне центральной незамерзающей части жидкости, и нижний участок трубчатого элемента выполнен перфорированным.A device for freezing a liquid, comprising a container for filling with a stationary liquid, provided with a lid with a tubular element installed in it, the upper end of which is located above the lid, characterized in that the element is two-layer, and the tubular inner layer is made of material with a smaller one and the outer one with a large than ice, the value of the coefficient of thermal conductivity, while the lower end of the tubular element is located in the tank in the zone of the central non-freezing part of the liquid, and the lower section of the tubular ementa perforated.
RU2002105030/13A 2002-02-26 2002-02-26 Liquid freezing device RU2221201C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105030/13A RU2221201C2 (en) 2002-02-26 2002-02-26 Liquid freezing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002105030/13A RU2221201C2 (en) 2002-02-26 2002-02-26 Liquid freezing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002105030A RU2002105030A (en) 2003-12-27
RU2221201C2 true RU2221201C2 (en) 2004-01-10

Family

ID=32090750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002105030/13A RU2221201C2 (en) 2002-02-26 2002-02-26 Liquid freezing device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2221201C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010087731A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Zotkin Sergei Valeryevich Water purification method and a device for carrying out said method
RU2543893C2 (en) * 2012-10-16 2015-03-10 Государственное Научное Учреждение Научно-исследовательский институт ветеринарии Восточной Сибири Россельхозакадемии Accelerated method of purifying water zeolite solutions from suspended particles
RU2588515C1 (en) * 2015-03-26 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Generator for producing thawed drinking water
EA025715B1 (en) * 2013-07-10 2017-01-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" Method for water purification
EA025714B1 (en) * 2013-07-10 2017-01-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" Method for water purification

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010087731A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Zotkin Sergei Valeryevich Water purification method and a device for carrying out said method
RU2543893C2 (en) * 2012-10-16 2015-03-10 Государственное Научное Учреждение Научно-исследовательский институт ветеринарии Восточной Сибири Россельхозакадемии Accelerated method of purifying water zeolite solutions from suspended particles
EA025715B1 (en) * 2013-07-10 2017-01-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" Method for water purification
EA025714B1 (en) * 2013-07-10 2017-01-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа А8" Method for water purification
RU2588515C1 (en) * 2015-03-26 2016-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тихоокеанский государственный университет" Generator for producing thawed drinking water

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2278717C2 (en) Method and device for continuous crystallization of liquid by freezing
AU605366B2 (en) Dual freezing chamber system and method for water purification
US2133521A (en) Ice making apparatus
WO2003006898A1 (en) Apparatus for producing potable water and slush from sea water or brine
RU2221201C2 (en) Liquid freezing device
KR101264666B1 (en) Soakage Type Freezing Unit and Ice Making Method using The Same
EA025716B1 (en) Method for water purification by crystallization method and heat exchange reservoir (embodiments) therefor
Rahman et al. Freezing‐Melting Desalination Process
RU2274607C2 (en) Method of purification of water and the installation for its realization
RU2315002C2 (en) Thermoelectric apparatus used for continuous production of the sweet water by the method of the sea water freezing-out
RU2557628C2 (en) Apparatus for water purification
CN1006494B (en) Combination chilling and/or freezing apparatus for articles and method therefor
RU114948U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
RU2601003C2 (en) Plant for desalination and purification of water at agricultural objects
RU2111924C1 (en) Method of production of thawed water and thawed water generator
JP2003311262A (en) Production separator for desalted and water salt- concentrated water of deep seawater
RU2786296C1 (en) Heat exchanger for water purification system by recrystallization method
RU2002105030A (en) Liquid Freezer
RU2474772C1 (en) Method of ice generation
RU2782584C1 (en) Heat exchanger for water purification system by recrystallization method
RU99477U1 (en) WATER TREATMENT UNIT
RU150772U1 (en) COLD BATTERY
RU198344U1 (en) SECTIONAL HEAT EXCHANGE DEVICE FOR WATER PURIFICATION SYSTEM BY RECRYSTALLIZATION METHOD
JP2000140824A (en) Freeze concentrator utilizing cold fresh air, freeze rarefying device, and ice maker
CN116354436A (en) Device and method for realizing zero discharge of high-salt high-COD wastewater by utilizing freezing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050227