RU2475684C1 - Ice-containing pulp obtaining method - Google Patents

Ice-containing pulp obtaining method Download PDF

Info

Publication number
RU2475684C1
RU2475684C1 RU2011133717/13A RU2011133717A RU2475684C1 RU 2475684 C1 RU2475684 C1 RU 2475684C1 RU 2011133717/13 A RU2011133717/13 A RU 2011133717/13A RU 2011133717 A RU2011133717 A RU 2011133717A RU 2475684 C1 RU2475684 C1 RU 2475684C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
clathrate
pulp
containing pulp
mpa
Prior art date
Application number
RU2011133717/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Дорофеевич Лапшин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет"
Priority to RU2011133717/13A priority Critical patent/RU2475684C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475684C1 publication Critical patent/RU2475684C1/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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/85Food storage or conservation, e.g. cooling or drying

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: ice-containing pulp is obtained by cooling the sea water until clathrate pulp is formed, by adding to the sea water of liquid CO2 in the ratio of 1:1.6 at the temperature of 2°C below zero and at the pressure of 3.3 MPa, with its further removal at pressure reduction to 0.1 MPa to the storage reservoir.
EFFECT: increasing energy efficiency of the method for obtaining ice-containing pulp.
3 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к способам получения льдосодержащих пульп или суспензий, и может быть использовано для охлаждения и консервации рыбного сырья непосредственно на судах в районе промысла.The invention relates to refrigeration, in particular to methods for producing ice-containing pulps or suspensions, and can be used to cool and preserve fish raw materials directly on ships in the fishing area.

Известен способ получения льдосодержащей суспензии, согласно которому солевой раствор охлаждают до выделения водного льда на внутренней поверхности генератора-испарителя, выполненного в виде горизонтальной цилиндрической трубы, с наружной стороны которой насосом прокачивают хладагент, имеющий температуру ниже точки кристаллизации раствора. Образовавшийся водный лед с помощью шнека удаляют с поверхности теплообмена в резервуар-накопитель. В резервуаре-накопителе измельченный лед смешивается с жидкой фазой исходного раствора до состояния льдосодержащей пульпы, которую затем перекачивают насосом в резервуар хранения [Веl О., Lallemand A., 1999, Etude d'un fluide frigoporteur diphasique - 2: Analyse expérimentale du comportement thermique et rhéologique, International Journal of Refrigeration, vol.22, pp.175-187].A known method of producing an ice-containing suspension, according to which the saline solution is cooled until water ice is formed on the inner surface of the evaporator generator, is made in the form of a horizontal cylindrical pipe, on the outside of which a pump is pumped with a coolant having a temperature below the solution crystallization point. The formed water ice is removed by means of a screw from the heat exchange surface to the storage tank. In the storage tank, crushed ice is mixed with the liquid phase of the initial solution to the state of an ice-containing pulp, which is then pumped to the storage tank [Bel O., Lallemand A., 1999, Etude d'un fluide frigoporteur diphasique - 2: Analyze expérimentale du comportement thermique et rhéologique, International Journal of Refrigeration, vol. 22, pp. 175-187].

Основным недостатком указанного способа является то, что слой льда, выделяющийся на теплообменной поверхности генератора-испарителя, представляет собой термическое сопротивление, которое препятствует прохождению теплового потока от кристаллизующегося раствора к хладагенту. Устройство, удаляющее лед с поверхности теплообмена, имеет ограниченный ресурс работы, т.к. лед обладает высокой прочностью и шероховатостью. К тому же вращение устройства требует энергии, достигающей по величине 10% от энергии, необходимой для привода компрессора холодильной установки, которая отводит теплоту от кристаллизующегося раствора.The main disadvantage of this method is that the ice layer released on the heat exchange surface of the generator-evaporator is a thermal resistance that prevents the passage of heat flow from the crystallizing solution to the refrigerant. A device that removes ice from the heat exchange surface has a limited service life, because ice has high strength and roughness. In addition, the rotation of the device requires energy reaching 10% of the energy required to drive the compressor of the refrigeration unit, which removes heat from the crystallizing solution.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения льдосодержащей пульпы путем охлаждения морской воды до образования водного льда. Водный лед вымораживают на вертикальной поверхности генератора-испарителя, выполненного в форме плиты и имеющего температуру ниже криоскопической точки раствора. После образования на поверхности плиты испарителя тонкого слоя водного льда кипение хладагента в испарителе прекращается и в полости испарителя подают горячий пар, что приводит к падению слоя льда в резервуар-накопитель. В резервуаре-накопителе лед разрушается устройством механического типа и смешивается с жидкой фазой исходного раствора до состояния льдосодержащей пульпы, после чего пульпу перекачивают насосом в резервуар хранения («A METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING HOMOGENOUS FLUID ICE». WO/2004/081469. Дата приоритета 10.03.2003. Авторы: ARNASON, Ingolfar; SIMONSSEN, Johannes; KRISTJANSSON, Theodor).Closest to the claimed method is a method for producing an ice-containing pulp by cooling sea water to form water ice. Water ice is frozen on the vertical surface of the evaporator generator, made in the form of a plate and having a temperature below the cryoscopic point of the solution. After the formation of a thin layer of water ice on the surface of the evaporator plate, the boiling of the refrigerant in the evaporator ceases and hot steam is supplied to the evaporator cavity, which leads to the fall of the ice layer into the storage tank. In the storage tank, the ice is destroyed by a mechanical type device and mixed with the liquid phase of the initial solution to the state of an ice-containing pulp, after which the pulp is pumped to the storage tank (“A METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING HOMOGENOUS FLUID ICE.” WO / 2004/081469. Priority date 03/10/2003 Authors: ARNASON, Ingolfar; SIMONSSEN, Johannes; KRISTJANSSON, Theodor).

Недостатком указанного способа являются высокие удельные энергозатраты на получение льдосодержащей пульпы. Устройство механического типа для разрушения льда и смешивания его с жидкой фазой исходного раствора до состояния пульпы сложно в эксплуатации и имеет высокую стоимость, а также требует высоких энергетических затратах на свой привод, которые достигают 10% от холодопроизводительности компрессора.The disadvantage of this method is the high specific energy consumption for obtaining an ice-containing pulp. A mechanical type device for breaking ice and mixing it with the liquid phase of the initial solution to the pulp state is difficult to operate and has a high cost, and also requires high energy costs for its drive, which reach 10% of the compressor cooling capacity.

Задачей изобретения является снижение удельных энергозатрат на получение льдосодержащей пульпы.The objective of the invention is to reduce specific energy consumption for producing ice-containing pulp.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения льдосодержащей пульпы, включающем охлаждение морской воды в генераторе-испарителе с последующим отводом образующейся льдосодержащей пульпы в резервуар хранения, согласно способу охлаждение осуществляют до образования клатратной пульпы, путем введения в морскую воду жидкого СO2 в соотношении 1:1,6 при температуре минус 2°С под давлением 3,3 МПа, с последующим ее отводом при снижении давления до 0,1 МПа в резервуар хранения, для использования пульпы как хладоносителя для сохранения рыбы.The problem is solved in that in the method for producing an ice-containing pulp, including cooling sea water in a generator-evaporator with subsequent removal of the resulting ice-containing pulp in a storage tank, according to the method, cooling is carried out until a clathrate pulp is formed by introducing liquid CO 2 in sea water in a ratio of 1 : 1.6 at a temperature of minus 2 ° С under a pressure of 3.3 MPa, with its subsequent discharge when the pressure drops to 0.1 MPa into the storage tank, to use the pulp as a coolant to save fish s.

Технический результат изобретения заключается в повышении энергоэффективности способа получения льдосодержащей пульпы.The technical result of the invention is to increase the energy efficiency of the method of producing ice-containing pulp.

Снижение энергозатрат на получение льдосодержащей пульпы обеспечивается тем, что при осуществлении способа устраняются энергетические потери на преодоление термического сопротивления, которое представляет собой теплообменная поверхность между хладагентом и образующейся клатратной пульпой. В заявляемом способе при непосредственном контакте кипящего CO2 с морской водой тепловая энергия клатратообразования отводится при минимально возможном термическом сопротивлении, что обеспечивает разность температур между кипящим СO2 и образующейся клатратной пульпой величиной 0,2°С. Теплота, необходимая для диссоциации клатратной пульпы, подводится от кристаллизующейся морской воды также при минимально возможной разности температур, равной 0,2°С. Таким образом, предложенный способ получения льдосодержащей пульпы требует небольших энергозатрат, поскольку все процессы, проходящие в данном способе, осуществляются в результате межфазного энергообмена.The reduction of energy consumption for obtaining an ice-containing pulp is ensured by the fact that when the method is implemented, energy losses are eliminated in order to overcome the thermal resistance, which is the heat exchange surface between the refrigerant and the resulting clathrate pulp. In the inventive method, with direct contact of boiling CO 2 with seawater, the heat energy of clathrate formation is removed at the lowest possible thermal resistance, which provides a temperature difference between boiling CO 2 and the resulting clathrate pulp of 0.2 ° C. The heat necessary for the dissociation of clathrate pulp is supplied from crystallizing sea water also at the minimum possible temperature difference of 0.2 ° C. Thus, the proposed method for producing ice-containing pulp requires little energy, since all the processes taking place in this method are carried out as a result of interphase energy exchange.

СO2, входящий в состав клатратной пульпы, является одновременно хладагентом. Поскольку кипящий СO2 непосредственно контактирует с морской водой и образующимся клатратом, температура его кипения практически равна температуре клатратообразования. В способе контактного типа, каким и является заявляемый способ, разность температур между средами за счет их прямого контакта не превышает 0,2-0,4°С (Desalination and Water Purification Research and Development Program Final Report No. 78. Mechanical Engineering University of Nevada Reno. November 2003). Известно, что при работе парокомпрессионных холодильных установок повышение разности температур между температурой кипения хладагента и температурой его конденсации на 1°С повышает расход энергии в среднем на 3,5% (Бамбушек Е.М., Бухарин Н.Н., Герасимов Е.Д. и др./Под общей ред. И.А. Сакуна. Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин: Учебное пособие для вузов по специальности «Холодильные машины и установки». - Л.: Машиностроение, 1987. - 423 с.). В аналогичных способах получения льдосодержащей пульпы температура кипения на 10°С ниже, чем в предложенном способе, следовательно, затраты энергии в них будут выше на 35%.CO 2 , which is part of the clathrate pulp, is also a refrigerant. Since the boiling CO 2 directly in contact with sea water and formed clathrate, its boiling point is substantially equal to the temperature of clathrate formation. In the contact type method, which is the claimed method, the temperature difference between the media due to their direct contact does not exceed 0.2-0.4 ° C (Desalination and Water Purification Research and Development Program Final Report No. 78. Mechanical Engineering University of Nevada Reno. November 2003). It is known that during the operation of vapor compression refrigeration units, an increase in the temperature difference between the boiling point of the refrigerant and its condensation temperature by 1 ° C increases the energy consumption by an average of 3.5% (Bambushek E.M., Bukharin N.N., Gerasimov E.D. . et al. / Under the general editorship of IA Sakun. Thermal and structural calculations of refrigeration machines: A textbook for universities in the specialty "Refrigeration machines and installations." - L.: Mechanical Engineering, 1987. - 423 p.). In similar methods for producing ice-containing pulp, the boiling point is 10 ° C lower than in the proposed method, therefore, the energy consumption in them will be higher by 35%.

Изобретение поясняется графическими материалами, представленными на фиг.1-3, гдеThe invention is illustrated in the graphic materials presented in figures 1-3, where

На фиг.1 представлена диаграмма термодинамического состояния клатрата H2O-СO2 в координатах давление - температура.Figure 1 presents a diagram of the thermodynamic state of the clathrate H 2 O-CO 2 in the coordinates of pressure - temperature.

На фиг.2 представлена диаграмма цикла холодильной машины в координатах давление-энтальпия.Figure 2 presents a diagram of the cycle of the refrigeration machine in the coordinates of pressure-enthalpy.

На фиг.3 представлена технологическая схема получения льдосодержащей пульпы.Figure 3 presents the technological scheme for producing ice-containing pulp.

Диаграмма (фиг.1) отображает процесс образования клатрата Н2O-СO2 в генераторе-испарителе, а также область устойчивого состояния клатрата

Figure 00000001
и область, где клатрат Н2O-СO2 не может существовать
Figure 00000002
The diagram (figure 1) shows the process of formation of clathrate H 2 O-CO 2 in the generator-evaporator, as well as the region of steady state of clathrate
Figure 00000001
and the area where the clathrate of H 2 O-CO 2 cannot exist
Figure 00000002

На участке диаграммы (фиг.1), расположенном правее линии равновесия, морская вода - клатрат происходит охлаждение морской воды на входе в генератор-испаритель за счет кипения жидкого СO2. При понижении температуры воды от 8°С до минус 2°С точка ее состояния пересекает линию равновесия и входит в область существования клатрата (

Figure 00000003
+Клатрат), т.е. происходит процесс клатратообразования. Точки Q1 и Q2 на диаграмме являются инвариантными точками состояния клатрата, координаты которых определены из таблицы.In the plot of the diagram (Fig. 1), located to the right of the equilibrium line, sea water - clathrate, the sea water is cooled at the inlet to the generator-evaporator due to the boiling of liquid CO 2 . With a decrease in water temperature from 8 ° С to minus 2 ° С, the point of its state crosses the equilibrium line and enters the region of clathrate existence (
Figure 00000003
+ Clathrate), i.e. the process of clathrate formation occurs. Points Q1 and Q2 in the diagram are invariant points of state of the clathrate, the coordinates of which are determined from the table.

В таблице приведены координаты смещения инвариантных точек Q1 и Q2 на диаграмме состояния клатрата Н2O-СO2 в зависимости от солености воды (Larryn W. Diamond "Salinity of multivolatile fluid inclusions determined from clathrate hydrate stability" Bern, Switzerland, 1993).The table shows the coordinates of the displacement of the invariant points Q1 and Q2 on the state diagram of the Н 2 O-СО 2 clathrate depending on water salinity (Larryn W. Diamond "Salinity of multivolatile fluid inclusions determined from clathrate hydrate stability" Bern, Switzerland, 1993).

Q1Q1 Q2Q2 Чистая вода - СО2 Pure water - CO 2 Р-1,26 МПа; t - 0,0°CP-1.26 MPa; t - 0,0 ° C Р-4,50 МПа; t - «+10,0°С»P-4.50 MPa; t - "+ 10.0 ° C" Морская вода - СO2 Sea water - CO 2 Р-1,12 МПа; t - «-2,0°С»P-1.12 MPa; t - "-2.0 ° C" Р-4,00 МПа; t - «+8,0°С»P-4.00 MPa; t - "+ 8.0 ° C"

Результаты исследований клатратообразования в морской воде показали, что кинетика процесса образования всех клатратов (вода-бутан, вода-метан, вода-этан, вода-двуокись углерода) в морской воде выше по сравнению с кинетикой процессов в чистой воде.The results of studies of clathrate formation in sea water showed that the kinetics of the formation of all clathrates (water-butane, water-methane, water-ethane, water-carbon dioxide) in sea water is higher compared to the kinetics of processes in pure water.

На диаграмме (фиг.1) в точках 1-4 представлен холодильный цикл генератора-испарителя, в котором образуется клатрат Н2O-СO2 за счет отведения теплоты клатратообразования кипящим СO2. При реализации холодильного цикла пар СO2 отводится компрессором (точка 1), сжимается до давления 6 МПа (точка 2), конденсируется в жидкость в конденсаторе (отрезок в точках 2-3), в регулирующем вентиле давление жидкого СO2 резко снижается от 6 до 3,3 МПа (отрезок в точках 3-4) и при давлении 3,3 МПа жидкий СО2 кипит при температуре минус 2°С (отрезок в точках 4-1). В точке 4 с координатами ("3,3" и "-2") происходит образование клатрата. Покинув область своего устойчивого термодинамического состояния (отрезок в точках 4-5), клатрат Н2O-СO2 начинает диссоциировать на жидкую Н2O и газообразную CO2 с поглощением теплоты диссоциации равной 380 кДж/кг.The diagram (Fig. 1) at points 1-4 shows the refrigeration cycle of the generator-evaporator, in which the clathrate Н 2 O-СО 2 is formed due to the removal of the heat of clathrate formation by boiling СО 2 . During the implementation of the refrigeration cycle, CO 2 vapor is discharged by the compressor (point 1), compressed to a pressure of 6 MPa (point 2), condenses into liquid in the condenser (segment at points 2-3), in the control valve, the pressure of liquid CO 2 drops sharply from 6 to 3.3 MPa (segment at points 3-4) and at a pressure of 3.3 MPa, liquid CO 2 boils at a temperature of minus 2 ° C (segment at points 4-1). At point 4, with the coordinates ("3.3" and "-2"), clathrate formation occurs. Leaving the region of its stable thermodynamic state (segment at points 4-5), the Н 2 O-СО 2 clathrate begins to dissociate into liquid Н 2 O and gaseous CO 2 with absorption of dissociation heat equal to 380 kJ / kg.

Источником теплоты для прохождения процесса диссоциации в теплоизолированном резервуаре хранения служит жидкая морская вода, находящаяся на линии равновесия жидкость - лед при температуре минус 2°С и давлении 0,1 МПа. Морская вода кристаллизуется с выделением тепловой энергии 335 кДж/кг, обеспечивая диссоциацию (разрушение) клатрата H2O-CO2, которая проходит с поглощением тепловой энергии 380 кДж/кг. При этом в силу различия величин тепловых эффектов при диссоциации 1 кг клатрата Н2O-СO2 образуется 1,13 кг водного льда (380/335=1,13), за счет чего клатратная пульпа «клатрат - морская вода» с содержанием 50% клатрата переходит в 57%-ную льдосодержащую пульпу.The source of heat for the dissociation process in a thermally insulated storage tank is liquid sea water located on the liquid – ice balance line at a temperature of minus 2 ° С and a pressure of 0.1 MPa. Sea water crystallizes with the release of thermal energy of 335 kJ / kg, providing dissociation (destruction) of the clathrate H 2 O-CO 2 , which takes place with the absorption of thermal energy of 380 kJ / kg. Moreover, due to the difference in the values of thermal effects during the dissociation of 1 kg of clathrate Н 2 O-СО 2 , 1.13 kg of water ice is formed (380/335 = 1.13), due to which the clathrate slurry “clathrate - sea water” with a content of 50 % clathrate passes into 57% ice-containing pulp.

На фиг.2 представлен цикл холодильной машины, которая отводит теплоту клатратообразования в генераторе-испарителе. Точка 1 соответствует входу парообразного СO2 в компрессор с давлением 3,3 МПа, точка 2 соответствует выходу парообразного СO2 из компрессора с давлением 6 МПа, отрезок в точках 2-3 отображает процесс конденсации парообразного СO2, т.е. перехода в жидкое состояние. Отрезок в точках 3-4 соответствует резкому снижению давления жидкого СO2 в регулирующем вентиле от 6 до 3,3 МПа. Процесс 4-1" соответствует кипению жидкого СO2 в генераторе-испарителе при давлении 3,3 МПа и температуре минус 2°С. Процесс 1"-1 соответствует перегреву парообразного СO2 от температуры минус 2°С до 10°С перед входом в компрессор.Figure 2 presents the cycle of the refrigeration machine, which removes the heat of clathrate formation in the generator-evaporator. Point 1 corresponds to the inlet of vaporous СО 2 to the compressor with a pressure of 3.3 MPa, point 2 corresponds to the outlet of vaporous CO 2 from the compressor with a pressure of 6 MPa, the segment at points 2-3 displays the process of condensation of vaporous CO 2 , i.e. transition to a liquid state. The segment at points 3-4 corresponds to a sharp decrease in the pressure of liquid CO 2 in the control valve from 6 to 3.3 MPa. The 4-1 "process corresponds to the boiling of liquid CO 2 in a generator-evaporator at a pressure of 3.3 MPa and a temperature of minus 2 ° С. The process 1" -1 corresponds to the overheating of vaporous СО 2 from a temperature of minus 2 ° С to 10 ° С before entering compressor.

Из диаграмм (фиг.1, 2) следует, что в точке термодинамического состояния смеси морской воды и жидкого СO2 образуется клатрат H2O+CO2. Поскольку в результате прямого контакта кипящего CO2 и образующегося за счет этого клатрата H2O-CO2 разность температур между данными процессами не превышает 0,2°С, то энергозатраты на осуществление холодильного цикла будут предельно приближены к своему теоретическому минимуму, в то время как при обычном способе отведения теплоты разность температур равна 10°С, что приводит к увеличению расхода энергии на 35%.From the diagrams (figures 1, 2) it follows that at the point of the thermodynamic state of the mixture of sea water and liquid CO 2 , a clathrate of H 2 O + CO 2 is formed . Since, as a result of direct contact of boiling CO 2 and the H 2 O-CO 2 clathrate resulting from this, the temperature difference between these processes does not exceed 0.2 ° С, the energy consumption for the implementation of the refrigeration cycle will be extremely close to its theoretical minimum, while as with the conventional method of heat removal, the temperature difference is 10 ° C, which leads to an increase in energy consumption by 35%.

При определении пропорции морская вода:СO2 учитывалось, что оба компонента, входящие в клатрат в соотношении 1:1,6, не переходят в клатрат полностью. При указанном соотношении в генераторе-испарителе образуется пульпа, состоящая из 50% клатрата и 50% морской воды в жидком виде. При большем количестве клатрата в воде пульпа повышает свою вязкость выше предельного значения, что не позволяет перекачивать ее насосом по трубопроводам.In determining the proportion of seawater: CO 2 it was considered that the two components are included in the clathrate in a ratio of 1: 1.6, is not completely transformed into a clathrate. At the indicated ratio, a pulp is formed in the evaporator generator, consisting of 50% clathrate and 50% seawater in liquid form. With a larger amount of clathrate in water, the pulp increases its viscosity above the limit value, which does not allow pumping it through pipelines.

Способ получения льдосодержащей пульпы осуществляется на установке, технологическая схема которой приведена на фиг.3A method of obtaining an ice-containing pulp is carried out on the installation, the technological scheme of which is shown in figure 3

Установка состоит из насоса для подачи морской воды 1, испарителя-генератора 2, компрессора 3, конденсатора 4, регулирующих вентилей 5, 6, теплообменника 7, резервуара хранения льдосодержащей пульпы 8.The installation consists of a pump for supplying sea water 1, an evaporator-generator 2, compressor 3, a condenser 4, control valves 5, 6, a heat exchanger 7, an ice storage pulp storage tank 8.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

При реализации способа необходимо учитывать, что часть СO2 используют как хладагент и его пар после испарения удаляют компрессором из генератора-испарителя в конденсатор с тем, чтобы после конденсации снова вернуть в цикл.When implementing the method, it is necessary to take into account that part of CO 2 is used as a refrigerant and its vapor after evaporation is removed by the compressor from the generator-evaporator to the condenser so that it returns to the cycle after condensation.

Для получения 1000 кг льдосодержащей пульпы в генератор-испаритель 2 с помощью насоса 1 закачивают 830 кг морской воды. Через регулирующий вентиль 5 жидкий СO2 из баллона подают в генератор-испаритель 2 в количестве 1332 кг. За счет работы компрессора 3 в генераторе-испарителе 2 создают и поддерживают давление 3,3 МПа. В этих условиях в генераторе-испарителе 2 жидкий СO2 смешивается с морской водой, кипит, при этом температура морской воды понижается до минус 2°С. Пар, образующийся при кипении СO2 в количестве 1162 кг, удаляют компрессором 3 в конденсатор 4. При давлении 3,3 МПа и температуре минус 2°С в генераторе-испарителе 2 образуется клатратная пульпа, состоящая из морской воды и клатрата Н2O-СO2. Через регулирующий вентиль 6 клатратную пульпу выпускают из генератора-испарителя 2 в резервуар хранения 8, при этом снижают давление в регулирующем вентиле 6 с 3,3 до 0,1 МП. Проходя через регулирующий вентиль 6, клатратная пульпа (диссоциирует) разрушается и превращается в резервуаре хранения 8 в льдосодержащую пульпу, насыщенную газообразной двуокисью углерода. В резервуаре хранения 8 льдосодержащую пульпу хранят до момента поступления в него рыбы.To obtain 1000 kg of ice-containing pulp, 830 kg of sea water is pumped into the generator-evaporator 2 using pump 1. Through the control valve 5, liquid CO 2 is supplied from the cylinder to the generator-evaporator 2 in the amount of 1332 kg. Due to the operation of the compressor 3 in the generator-evaporator 2 create and maintain a pressure of 3.3 MPa. Under these conditions, in the generator-evaporator 2, liquid CO 2 is mixed with seawater, boils, while the temperature of the sea water drops to minus 2 ° С. The steam generated at the boiling of CO 2 in an amount of 1162 kg is removed by compressor 3 to condenser 4. At a pressure of 3.3 MPa and a temperature of minus 2 ° C, a clathrate pulp is formed in the generator-evaporator 2, consisting of sea water and clathrate Н 2 O- CO 2 . Through the control valve 6, the clathrate pulp is released from the generator-evaporator 2 into the storage tank 8, while the pressure in the control valve 6 is reduced from 3.3 to 0.1 MP. Passing through the control valve 6, the clathrate pulp (dissociates) is destroyed and turns in the storage tank 8 into an ice-containing pulp saturated with gaseous carbon dioxide. In the storage tank 8, the ice-containing pulp is stored until the fish enter it.

Полученная по способу льдосодержащая пульпа состоит из 57% водного льда и 43% солевого раствора.The ice-containing pulp obtained by the method consists of 57% aqueous ice and 43% saline.

При погружении рыбы в полученную льдосодержащую пульпу рыба охлаждается до температуры минус 1°С при плавлении кристаллов льдосодержащей пульпы при температуре минус 2°С с интенсивностью 5000-7000 Вт/м2К.When the fish is immersed in the resulting ice-containing pulp, the fish is cooled to a temperature of minus 1 ° C when melting crystals of ice-containing pulp at a temperature of minus 2 ° C with an intensity of 5000-7000 W / m 2 K.

Предложенный способ получения льдосодержащей пульпы позволяет избежать применения сложных и дорогих устройств, которые потребляют до 10% электроэнергии от холодопроизводительности компрессора холодильной установки. Сложность, стоимость и энергозатратность обычных генераторов льдосодержащих пульп обусловлены явлением льдообразования на поверхности теплообмена, которая разделяет в испарителе кипящий хладагент и кристаллизующуюся морскую воду. В предложенном способе теплообменная поверхность в испарителе-генераторе отсутствует, т.к. теплота клатратообразования от образующейся клатратной пульпы отводится кипящим жидким СO2 за счет межфазного энергообмена при непосредственном, прямом контакте. Отсутствует теплообменная поверхность и в резервуаре хранения льдосодержащей пульпы, где происходит ее образование после снижения давления в регулирующем вентиле.The proposed method for producing ice-containing pulp avoids the use of complex and expensive devices that consume up to 10% of the electric power from the refrigeration compressor compressor. The complexity, cost and energy costs of conventional ice-pulp generators are due to the phenomenon of ice formation on the heat exchange surface, which separates boiling refrigerant and crystallized sea water in the evaporator. In the proposed method, the heat transfer surface in the evaporator-generator is absent, because the heat of clathrate formation from the resulting clathrate pulp is removed by boiling liquid CO 2 due to interfacial energy exchange with direct, direct contact. There is no heat exchange surface in the storage tank of the ice-containing pulp, where it forms after the pressure in the control valve decreases.

По сравнению с известными техническими решениями предложенный способ позволяет повысить эффективность получения льдосодержащей пульпы путем снижения затрат электроэнергии с 10 до 2% от холодопроизводительности компрессора. При этом льдосодержащая пульпа будет получена в простом по конструкции устройстве небольшой по мощности холодильной установкой за время перехода судна на промысел. Например: для того чтобы охладить 500 тонн рыбы от 10°С до минус 1°С за 4 часа обычный пелагический траулер должен иметь холодильную установку холодопроизводительностью 3500 кВт, которая потребляет, в зависимости от эксплуатационного режима, от 1000 до 1500 кВт электроэнергии. При использовании аккумуляторов холода, какими являются клатратные и льдосодержащие пульпы, можно оборудовать промысловые суда холодильными установками значительно меньшей холодопроизводительности, т.к. энергия холода будет аккумулироваться в виде пульпы за время перехода судна в район промысла.Compared with the known technical solutions, the proposed method allows to increase the efficiency of obtaining ice-containing pulp by reducing the cost of electricity from 10 to 2% of the compressor cooling capacity. In this case, an ice-containing pulp will be obtained in a simple-by-design device with a small-capacity refrigeration unit during the transition of the vessel to fishing. For example: in order to cool 500 tons of fish from 10 ° C to minus 1 ° C in 4 hours, an ordinary pelagic trawler must have a refrigeration unit with a cooling capacity of 3500 kW, which consumes, depending on the operating mode, from 1000 to 1500 kW of electricity. When using cold accumulators, such as clathrate and ice-containing pulps, it is possible to equip fishing vessels with refrigeration units of much lower cooling capacity, because cold energy will be accumulated in the form of pulp during the transition of the vessel to the fishing area.

Claims (1)

Способ получения льдосодержащей пульпы, включающий охлаждение морской воды в генераторе-испарителе с последующим отводом образующейся льдосодержащей пульпы в резервуар хранения, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют до образования клатратной пульпы путем введения в морскую воду жидкого CO2 в соотношении 1:1,6 при температуре минус 2°С под давлением 3,3 МПа, с последующим ее отводом при снижении давления до 0,1 МПа в резервуар хранения, для использования пульпы как хладоносителя для сохранения рыбы. A method of producing an ice-containing pulp, comprising cooling sea water in a generator-evaporator, followed by removal of the resulting ice-containing pulp into a storage tank, characterized in that the cooling is carried out until clathrate pulp is formed by introducing liquid CO 2 in sea water in a ratio of 1: 1.6 at a temperature minus 2 ° С under a pressure of 3.3 MPa, with its subsequent discharge when the pressure drops to 0.1 MPa into the storage tank, to use the pulp as a coolant to save fish.
RU2011133717/13A 2011-08-10 2011-08-10 Ice-containing pulp obtaining method RU2475684C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133717/13A RU2475684C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ice-containing pulp obtaining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133717/13A RU2475684C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ice-containing pulp obtaining method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475684C1 true RU2475684C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49121053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133717/13A RU2475684C1 (en) 2011-08-10 2011-08-10 Ice-containing pulp obtaining method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475684C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU444926A1 (en) * 1972-06-05 1974-09-30 Device for cooling water and ice
JP2002350017A (en) * 2001-05-28 2002-12-04 Yatsunori Yotsuya System for producing fluid ice
WO2004081469A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Skaginn Hf. A method and apparatus for producing homogenous fluid ice
JP2006266640A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Mitsubishi Electric Corp Method and device for making salt water-mixed sherbet-like ice

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU444926A1 (en) * 1972-06-05 1974-09-30 Device for cooling water and ice
JP2002350017A (en) * 2001-05-28 2002-12-04 Yatsunori Yotsuya System for producing fluid ice
WO2004081469A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-23 Skaginn Hf. A method and apparatus for producing homogenous fluid ice
JP2006266640A (en) * 2005-03-25 2006-10-05 Mitsubishi Electric Corp Method and device for making salt water-mixed sherbet-like ice

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6658889B2 (en) Apparatus for producing potable water and slush from sea water or brine
CN1219565C (en) Method and installation for continuous crystallization of liquids by freezing
JP4762048B2 (en) Desalination power plant
JPS64622B2 (en)
JP2008221140A (en) Joint supply equipment for natural gas hydrate cracked gas and fresh water
WO2013076737A1 (en) System and method for hydrate-based desalination
JP2019089009A (en) Extraction device and method thereof
CN104006594B (en) Ice machine for making tube ice that fresh water/sea water is dual-purpose and ice making technique thereof
Altohamy et al. An experimental study of a newly designed freezing desalination unit equipped with reversed vapor compression cycle
CN111792695A (en) Ice crystal concentration system
RU2475684C1 (en) Ice-containing pulp obtaining method
US20180141826A1 (en) Water desalination system and method for fast cooling saline water using fast freeze process
CN112489846A (en) System and method for treating radioactive waste liquid containing chlorine ions
Rashad et al. An experimental investigation on a crushing and washing-free freezing desalination system based on brine extraction during melting
KR102517712B1 (en) Ice making system for seawater ice slurry using supercooling
JP2016190194A (en) Oil content and moisture content recovery system
CN104628016A (en) High-nitrate mother solution nitrate coproduction apparatus and technique
CN210012627U (en) Ice crystal concentration system
CN102840112A (en) Novel seawater desalination temperature difference electricity generation combination device
WO2001007846A1 (en) Ice machine
Rashad et al. Single-stage freezing desalination study with slurry pressing piston and enhanced vacuum for brine extraction
CN205634959U (en) Indirect sea water desalination device of continuous type cold method
TWI303995B (en) Absorption freezing method to separate pure water from sea water
CN111939586A (en) Vacuum sublimation evaporation cold-heat energy separation method distributed energy supply station
CN202768309U (en) Novel seawater desalination thermoelectric power generation integrated unit

Legal Events

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

Effective date: 20160811