RU2484396C1 - Ice accumulator for production of ice water - Google Patents

Ice accumulator for production of ice water Download PDF

Info

Publication number
RU2484396C1
RU2484396C1 RU2012121493/13A RU2012121493A RU2484396C1 RU 2484396 C1 RU2484396 C1 RU 2484396C1 RU 2012121493/13 A RU2012121493/13 A RU 2012121493/13A RU 2012121493 A RU2012121493 A RU 2012121493A RU 2484396 C1 RU2484396 C1 RU 2484396C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
air
exchange section
heat exchange
water
Prior art date
Application number
RU2012121493/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Велюханов
Галина Викторовна Гусева
Оксана Анатольевна Коваленко
Андрей Константинович Коптелов
Original Assignee
Виктор Иванович Велюханов
Галина Викторовна Гусева
Оксана Анатольевна Коваленко
Андрей Константинович Коптелов
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 Виктор Иванович Велюханов, Галина Викторовна Гусева, Оксана Анатольевна Коваленко, Андрей Константинович Коптелов filed Critical Виктор Иванович Велюханов
Priority to RU2012121493/13A priority Critical patent/RU2484396C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2484396C1 publication Critical patent/RU2484396C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: ice accumulator for production of ice water includes a heat insulated water tank that is hydraulically connected to ice water consumers; the main heat exchange section of the refrigerating unit and additional heat exchange section for water cooling with external cold carrier with ice thickness monitoring sensors are installed inside the tank. As external cold carrier, non-freezing liquid at ambient temperatures has been chosen. The device includes an air cooler of external cold carrier with forced air circulation, which is installed in the open air and connected to the additional heat exchange section via a closed hydraulic circuit with forced circulation of external cold carrier, as well as an ice thickness monitoring sensor of the additional heat exchange section is introduced, which is electrically connected to a drive of an air flow activator in the air cooler and the activator of external cold carrier flow in the hydraulic circuit.
EFFECT: reduction of power consumption of the refrigerating unit during winter season.
1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам получения ледяной воды с использованием холодильных машин с льдоаккумуляторами. Предлагаемое решение предназначено, в основном, для предприятий мясомолочной и пищевой промышленности, где в качестве хладоносителя используется ледяная вода.The invention relates to units for producing ice water using refrigeration machines with ice accumulators. The proposed solution is intended mainly for meat and dairy and food industry enterprises, where ice water is used as a coolant.

Важное место в холодильной технике занимают ледяные аккумуляторы холода, в которых лед не выдается потребителям, а используется на месте для получения, так называемой ледяной воды с температурой 0-+0,5°С. Человек давно использует естественный холод природной среды для охлаждения продуктов питания. На территории России количество календарных дней с отрицательными температурами может составлять от 25 до 30% в году. Изотерма среднегодовой температуры атмосферы 0°С и средней январской температуры -20°С проходит по линии Архангельск-Новосибирск-Чита и далее через Сахалин к югу Камчатки. Это линия условно ограничивает практически половину нашей страны, как правило, с суровыми зимами и среднегодовой температурой от 0 до минус 16°С. Территория выше этой линии характеризуется преобладанием вечной или долговременной мерзлоты грунта с постоянной температурой от 0 до -12°С и коротким теплым летом, вызывающим необходимость хранения продовольствии в холодильниках.An important place in refrigeration is occupied by ice cold accumulators, in which ice is not dispensed to consumers, but is used locally to produce so-called ice water with a temperature of 0- + 0.5 ° С. Man has long used the natural cold of the natural environment to cool food. In Russia, the number of calendar days with negative temperatures can be from 25 to 30% per year. The isotherm of the average annual temperature of 0 ° С and the average January temperature of -20 ° С passes along the line Arkhangelsk-Novosibirsk-Chita and then through Sakhalin to the south of Kamchatka. This line conditionally limits almost half of our country, usually with severe winters and an average annual temperature of 0 to minus 16 ° С. The area above this line is characterized by the prevalence of permafrost or permanent soil with a constant temperature from 0 to -12 ° C and a short warm summer, which necessitates the storage of food in refrigerators.

В холодной климатической зоне лед заготавливают путем послойного намораживания в буртах на месте его последующего хранения. Бурт, выкопанный в земле и теплоизолированный от грунта простейшими насыпными материалами, можно по праву отнести к льдоаккумуляторам, в которых лед медленно тает в теплый отрезок времени и позволяет использовать естественный холод с минимальными затратами энергии. Такие льдоаккумуляторы подробно описаны на с.102-107 в книге «Различные области применения холода» под редакцией Быкова А.В., Агропромиздат, г.Москва, 1985. Эти простые устройства, использующие естественный холод, имеют существенные недостатки. Во-первых, их строительство и эксплуатация возможны только в местностях с холодным климатом, т.е. с продолжительным зимним периодом и коротким летом. Во-вторых, такие конструкции естественных льдоаккумуляторов практически не позволяют получать чистую ледяную воду, являющуюся совершенным хладоносителем для технологических процессов, в частности для охлаждения молока. Известен также аккумулятор холода, описанный в российском патенте 2428629, кл. МПК F25D 003/02 под названием «Холодоисточник», авторов Штым А.С. и др. Это устройство состоит из теплоизолированной камеры для размещения льда, выполненной в виде полости в грунте в зоне его сезонного промерзания. В объеме льда, размещенного к камере, выполнены скважины с возможностью установки в них теплообменных каналов, в виде труб. Кроме этого в составе устройства имеется ряд воздуховодов и регулирующих устройств, позволяющих интенсифицировать процессы теплообмена между талой водой снежно-ледяного массива и охлаждаемого воздуха, подаваемого в систему кондиционирования и вентиляции, путем разделения приточного и вытяжного воздуха в пространстве скважины, что ведет к сокращению расходов на электроэнергию на охлаждение воздушной среды.In the cold climatic zone, ice is prepared by layer-by-layer freezing in piles at the place of its subsequent storage. Burt, dug in the ground and insulated from the ground by the simplest bulk materials, can rightfully be attributed to ice accumulators, in which ice slowly melts in a warm period of time and allows the use of natural cold with minimal energy consumption. Such ice accumulators are described in detail on pp.102-107 in the book "Various areas of application of cold" edited by Bykova AV, Agropromizdat, Moscow, 1985. These simple devices that use natural cold have significant drawbacks. Firstly, their construction and operation are possible only in areas with a cold climate, i.e. with long winters and short summers. Secondly, such designs of natural ice accumulators practically do not allow obtaining pure ice water, which is the perfect refrigerant for technological processes, in particular for cooling milk. Also known is the cold accumulator described in Russian patent 2428629, class. IPC F25D 003/02 under the name "Cold Source", authors Shtym A.S. and others. This device consists of a thermally insulated chamber for placing ice, made in the form of a cavity in the soil in the zone of seasonal freezing. In the volume of ice placed to the chamber, wells are made with the possibility of installing heat exchange channels in them, in the form of pipes. In addition, the device includes a number of air ducts and control devices that can intensify heat transfer processes between melt water of the snow-ice massif and the cooled air supplied to the air conditioning and ventilation system by separating the supply and exhaust air in the borehole space, which reduces costs by electricity for cooling the air.

Льдоаккумуляторы обычно используются в периоды пиковых тепловых нагрузок, например, в пищевой и молочной промышленности, а также при кондиционировании воздуха, где позволяют уменьшать мощность холодильных компрессоров и использовать электроэнергию по ценам ночного тарифа. Ледяной аккумулятор панельного типа показан на с.121, рис.V-15, в упомянутой выше книге «Различные области применения холода» под редакцией Быкова А.В., Агропромиздат, г.Москва, 1985. В этом аккумуляторе в теплоизолированном баке установлены панельные испарители, соединенные трубопроводами с холодильной машиной. Внутри испарителей кипит хладагент при температуре, например при температуре минус 8-10°С, охлаждая металлическую поверхность испарителя до отрицательных температур. При таких температурах на поверхности испарителя намораживается слой льда, толщина слоя которого контролируется специальным датчиком. При нарастании льда до определенной толщины, обычно 4-5 см, датчик выключает холодильную машину, после чего идет процесс получения ледяной воды за счет таяния намороженного льда. Ледяная вода поступает к потребителю и, нагреваясь там, снова возвращается в теплоизолированную емкость льдоаккумулятора.Ice accumulators are usually used during periods of peak heat loads, for example, in the food and dairy industries, as well as in air conditioning, where they can reduce the capacity of refrigeration compressors and use electricity at night tariff prices. A panel-type ice battery is shown on p. 121, Fig. V-15, in the aforementioned book, “Various applications of the cold,” edited by Bykova AV, Agropromizdat, Moscow, 1985. Panel batteries are installed in the heat-insulated tank evaporators connected by pipelines to the refrigeration machine. Inside the evaporators, refrigerant boils at a temperature, for example, at a temperature of minus 8-10 ° C, cooling the metal surface of the evaporator to negative temperatures. At such temperatures, an ice layer freezes on the surface of the evaporator, the layer thickness of which is monitored by a special sensor. When ice builds up to a certain thickness, usually 4-5 cm, the sensor turns off the refrigerator, after which there is a process of obtaining ice water due to the melting of frozen ice. Ice water enters the consumer and, heating up there, returns again to the heat-insulated capacity of the ice accumulator.

Недостатком льдоаккумуляторов, где источником холода является только холодильная машина, является невозможность использовать в холодное время года естественный холод окружающей среды. А это ведет к непроизводительным затратам электроэнергии при работе холодильной установки. В зимний период времени температура окружающего воздуха часто опускается ниже минус 10°С, что вполне достаточно при современных теплообменниках использовать естественный холод и с его помощью намораживать лед на теплообменных поверхностях льдоаккумуляторов.The disadvantage of ice accumulators, where only the refrigeration machine is the source of cold, is the inability to use the natural cold of the environment in the cold season. And this leads to unproductive energy costs during the operation of the refrigeration unit. In winter, the ambient temperature often drops below minus 10 ° C, which is quite sufficient for modern heat exchangers to use natural cold and with it to freeze ice on the heat exchange surfaces of ice accumulators.

Прототипом заявленного устройства является установка для производства ледяной воды и аккумулирования холода, описанная в патенте на изобретение №2287749 от 20.11.2006, авторов Гусева М.Р. и Захарова Н.С. Классификация по МПК: F25C, F25D. В этом патенте описан льдоаккумулятор для производства ледяной воды, включающий теплоизолированную емкость с водой, гидравлически связанную с потребителями ледяной воды, установленные внутри емкости основную теплообменную секцию холодильной установки и дополнительную теплообменную секцию для охлаждения воды внешним хладоносителем.The prototype of the claimed device is the installation for the production of ice water and the accumulation of cold, described in the patent for the invention No. 2287749 from 11/20/2006, authors Gusev M.R. and Zakharova N.S. IPC classification: F25C, F25D. This patent describes an ice accumulator for producing ice water, including a thermally insulated tank with water hydraulically connected to consumers of ice water, a main heat exchange section of the refrigeration unit and an additional heat exchange section for cooling water with an external coolant installed inside the tank.

Наряду с положительным эффектом - снижением энергетических затрат при получении ледяной воды и аккумулированием холода в период отрицательных температур окружающего пространства, данное устройство обладает рядом недостатков. Основным недостатком является использование воздуха в качестве хладоносителя в дополнительном теплообменнике льдоаккумулятора, поскольку он может только помочь охладить воду в теплоизолированной емкости льдоаккумулятора до температуры близкой к 0÷0,5°С, но не позволяет наморозить лед на поверхности вертикальных труб. Это происходит вследствие того, что интенсивность теплообмена со стороны жидкости к наружной поверхности трубки на порядок выше интенсивности теплообмена между воздухом, проходящим в трубах, и внутренней поверхностью трубы. Поэтому вода с положительной температурой не дает образовываться льду на внешней поверхности труб, обдуваемых холодным воздухом. В этих трубах, фактически, являющихся газожидкостными теплообменниками, происходит теплообмен через тонкую стенку трубки между воздухом, имеющим очень низкую теплоемкость С=1,0 кДж/кг К при удельной плотности Р=1,225 кг/м3 и незамерзающих жидкостей, как правило, на основе водных растворов пропиленгликоля или этиленгликоля, имеющих высокую среди общедоступных жидкостей теплоемкость С=2-3,2 кДж/кг К при удельной плотности Р=0,9-1,1 кг/м3. Для того, чтобы обеспечить эквивалентный теплообмен, при котором возможно образование льда на наружной поверхности трубок, т.е. достичь примерного равенства масс, участвующих в теплообмене через трубу, между окружающим воздухом и жидкостью, воздух надо прокачивать по трубам с огромными скоростями, что потребует больших затрат на разработку или покупку компактных, но в тоже время, мощных вентиляторов. При работе такие вентиляторы издают существенный аэродинамический шум и потребляют много электроэнергии, что также является недостатком такого устройства. И еще один существенный недостаток - это трудоемкость изготовления теплообменника-льдоаккумулятора с большим количеством проходящих насквозь через его корпус и теплоизоляцию воздушных трубопроводов. Регулирование расхода воздуха в трубах с помощью заслонок с ручным приводом не отличается точностью и эргономичностью при реальной эксплуатации.Along with a positive effect - a reduction in energy costs when receiving ice water and the accumulation of cold during the period of negative ambient temperatures, this device has several disadvantages. The main disadvantage is the use of air as a coolant in the additional heat exchanger of the ice accumulator, since it can only help cool the water in the insulated capacity of the ice accumulator to a temperature close to 0 ÷ 0.5 ° C, but does not allow ice to freeze on the surface of vertical pipes. This is due to the fact that the heat transfer rate from the liquid side to the outer surface of the tube is an order of magnitude higher than the heat transfer rate between the air passing in the pipes and the inner surface of the pipe. Therefore, water with a positive temperature does not allow ice to form on the outer surface of the pipes blown by cold air. In these pipes, which are actually gas-liquid heat exchangers, heat exchange occurs through a thin wall of the tube between air having a very low heat capacity C = 1.0 kJ / kg K at a specific density of P = 1.225 kg / m 3 and non-freezing liquids, as a rule, based on aqueous solutions of propylene glycol or ethylene glycol having a heat capacity high among commonly available liquids C = 2-3.2 kJ / kg K at a specific density of P = 0.9-1.1 kg / m 3 . In order to provide equivalent heat transfer in which ice formation is possible on the outer surface of the tubes, i.e. To achieve approximate equality of the masses involved in heat transfer through the pipe between the ambient air and the liquid, air must be pumped through the pipes at high speeds, which will require large expenditures on the development or purchase of compact, but at the same time, powerful fans. During operation, such fans emit significant aerodynamic noise and consume a lot of electricity, which is also a disadvantage of such a device. And another significant drawback is the complexity of manufacturing an ice-accumulator heat exchanger with a large number of air pipelines passing right through its body and thermal insulation. Regulation of air flow in pipes using manually operated dampers does not differ in accuracy and ergonomics in actual use.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение эффективности образования льда на внешней поверхности теплообменных секций и снижение энергопотребления холодильной установки льдоаккумулятора в зимний период времени, а также снижение трудоемкости при его изготовлении.The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, namely increasing the efficiency of ice formation on the outer surface of the heat exchange sections and reducing the energy consumption of the ice storage refrigeration unit in the winter, as well as reducing the complexity in its manufacture.

Указанная цель, достигается тем, что в устройстве, выполненном в виде тепло-изолированной емкости с водой, гидравлически связанной с потребителями ледяной воды, внутри которой установлена основная теплообменная секция холодильной установки и дополнительная теплообменная секция для охлаждения воды внешним хладоносителем, в качестве внешнего хладоносителя выбрана незамерзающая при температурах окружающего воздуха жидкость, в состав устройства введен воздушный охладитель внешнего хладоносителя с принудительной циркуляцией воздуха, установленный на открытом воздухе, связанный с дополнительной теплообменной секцией замкнутым гидравлическим контуром с принудительной циркуляцией хладоносителя, а также датчик контроля толщины льда дополнительной теплообменной секции, при этом указанный датчик электрически связан с побудителями расхода в воздушном охладителе жидкости и в гидравлическом контуре.This goal is achieved by the fact that in the device, made in the form of a heat-insulated container with water, hydraulically connected to consumers of ice water, inside of which the main heat exchange section of the refrigeration unit and the additional heat exchange section for cooling water with an external refrigerant are installed, is selected as an external refrigerant non-freezing fluid at ambient temperatures, an external cooler air cooler with forced air circulation is introduced into the device Formation outdoor heat exchanger associated with the additional section of a closed hydraulic circuit with forced circulation of coolant and control ice thickness sensor further heat exchanger section, said sensor is electrically connected to the driving force in the air flow and the cooler fluid in the hydraulic circuit.

Проведенные патентные исследования показали, что совокупность отличительных признаков, характеризующих данное техническое решение, авторам неизвестна, что позволяет им сделать вывод о соответствии его критерию «существенные отличия».The conducted patent studies showed that the set of distinctive features characterizing this technical solution is unknown to the authors, which allows them to conclude that its criterion of "significant differences" is met.

Технический результат при использовании предложенного устройства достигается за счет того, что в отличие от существующих в настоящее время аналогичных устройств, оно обладает следующими положительными свойствами:The technical result when using the proposed device is achieved due to the fact that, unlike the currently existing similar devices, it has the following positive properties:

- использование в дополнительной теплообменной секции в качестве внешнего хладоносителя незамерзающей при температурах окружающей среды жидкости и введение в состав устройства воздушного охладителя жидкости с принудительной циркуляцией воздуха позволяют резко повысить эффективность теплообмена между незамерзающей жидкостью и охлаждаемой ледяной водой, поскольку теплотехнические характеристики (удельная теплоемкость и плотность жидкостей, участвующих в теплообмене), практически одинаковы, что существенно повышает энергоэффективность эксплуатации устройства;- the use of a non-freezing liquid at ambient temperature in an additional heat exchange section as an external coolant and the introduction of a liquid with forced air circulation into the device of an air cooler can dramatically increase the heat transfer efficiency between non-freezing liquid and cooled ice water, because the thermal characteristics (specific heat and density of liquids involved in heat transfer) are almost the same, which significantly increases energy efficiency NOSTA operation device;

- введение в состав устройства воздушного охладителя для охлаждения циркулирующего внешнего хладоносителя холодным окружающим воздухом с принудительной циркуляцией позволяет в холодное время года обеспечивать захолаживание воды и намораживание льда в аккумуляторе холода при неработающей холодильной установке с энергопотреблением, на порядок меньшим, чем с холодильной машиной;- the introduction of an air cooler into the device for cooling the circulating external refrigerant with cold ambient air with forced circulation allows in the cold season to provide water cooling and ice freezing in the cold accumulator when the refrigeration unit is idle with energy consumption, an order of magnitude smaller than with a refrigeration machine;

- принудительная циркуляция воздуха через воздушный охладитель жидкости, обладающий большой поверхностью теплообмена со стороны окружающего воздуха обеспечивается стандартными малошумящими вентиляторами;- forced circulation of air through an air fluid cooler having a large heat exchange surface from the side of the ambient air is provided by standard low-noise fans;

- введение в состав приведенного льдоаккумулятора датчика контроля толщины льда дополнительной теплообменной секции и его электрическая связь с побудителями расхода в воздушном охладителе жидкости и в гидравлическом контуре, позволяет отключать циркуляцию воздуха через воздухоохладитель и циркуляцию внешнего хладоносителя в гидравлическом контуре при достижении оптимальной толщины льда на дополнительной теплообменной секции, что снижает энергопотребление установки и снижает себестоимость ледяной воды. В практике разработки аккумуляторов холода оптимальной толщиной льда принято считать 45-50 мм. Дальнейшее наращивание толщины льда неэффективно, так как ведет к нерациональным тратам электроэнергии, поскольку увеличение толщины льда вызывает увеличение термического сопротивления между охлаждаемой водой в теплоизолированной емкости и холодным внешним хладоносителем, что ведет к более частым включениям и более продолжительной работе холодильной машины;- the introduction of an additional heat-exchange section to the ice accumulator of the ice thickness control sensor and its electrical connection with flow inducers in the air fluid cooler and in the hydraulic circuit allows you to turn off the air circulation through the air cooler and the external coolant circulation in the hydraulic circuit when the optimum ice thickness is reached on the additional heat exchange sections, which reduces the power consumption of the installation and reduces the cost of ice water. In the practice of developing cold storage batteries, it is considered to be 45-50 mm as the optimum ice thickness. Further increase in the thickness of the ice is inefficient, as it leads to irrational waste of electricity, since an increase in the thickness of the ice causes an increase in thermal resistance between the cooled water in the insulated tank and the cold external coolant, which leads to more frequent switching on and longer operation of the refrigeration machine;

- по сравнению с прототипом предложенная конструкция льдоаккумулятора проще и технологичнее, поскольку при установке дополнительной теплообменной секции требуется лишь в двух местах нарушить целостность теплоизолированной емкости льдоаккумулятора, при этом диаметр отверстия составляет 28-30 мм, а не 80-100 мм, как у прототипа.- in comparison with the prototype, the proposed ice accumulator design is simpler and more technologically advanced, since when installing an additional heat exchange section, it is only necessary to violate the integrity of the heat-insulated ice accumulator capacity in two places, while the hole diameter is 28-30 mm, and not 80-100 mm, as in the prototype.

Практическую реализацию конструкции предложенного аккумулятора для производства ледяной воды, рассмотрим на следующем примере.The practical implementation of the design of the proposed battery for the production of ice water, consider the following example.

На фиг.1 схематично изображен предложенный аккумулятор для производства ледяной воды, где цифрами обозначены:Figure 1 schematically shows the proposed battery for the production of ice water, where the numbers indicate:

1 - льдоаккумулятор1 - ice accumulator

2 - теплоизолированная емкость с водой2 - insulated container with water

3 - основная теплообменная секция3 - main heat exchange section

4 - холодильная установка4 - refrigeration unit

5 - дополнительная теплообменная секция5 - additional heat exchange section

6 - воздушный охладитель внешнего хладоносителя6 - air cooler external refrigerant

7 - замкнутый гидравлический контур7 - closed hydraulic circuit

8 - датчик контроля толщины льда дополнительной теплообменной секции8 - ice thickness control sensor of the additional heat exchange section

9 - побудитель расхода воздуха с приводом9 - drive air flow

10 - побудитель расхода внешнего хладоносителя с приводом.10 - drive flow rate of the external coolant with the drive.

В здании размещен льдоаккумулятор 1 для производства ледяной воды, представляющий собой заполненную водой теплоизолированную емкость 2, гидравлически связанную с потребителями ледяной воды. Внутри теплоизолированной емкости 2 ниже уровня воды размещена основная теплообменная секция 3, связанная с холодильной установкой 4 и дополнительная теплообменная секция 5 для охлаждения воды внешним хладоносителем. Воздушный охладитель внешнего хладоносителя 6, установленный снаружи здания, связан с дополнительной теплообменной секцией 5 замкнутым гидравлическим контуром 7 с принудительной циркуляцией внешнего хладоносителя от побудителя расхода 10 (например, насоса) с приводом. Побудителями расхода 9 с приводами в воздушном охладителе 6, в данном конкретном случае, являются вентиляторы. Дополнительная теплообменная секция 5 оборудована датчиком контроля толщины льда 8, электрически связанным с приводом побудителя расхода воздуха в воздушном охладителе 6 и побудителя расхода внешнего хладоносителя в гидравлическом контуре.The building has an ice accumulator 1 for producing ice water, which is a thermally insulated tank 2 filled with water, hydraulically connected to consumers of ice water. Inside the heat-insulated tank 2 below the water level there is a main heat exchange section 3, connected with a refrigeration unit 4 and an additional heat exchange section 5 for cooling water with an external coolant. An external cooler air cooler 6 installed outside the building is connected to the additional heat exchange section 5 by a closed hydraulic circuit 7 with forced circulation of the external coolant from the flow inducer 10 (for example, a pump) with a drive. The drivers of the flow rate 9 with drives in the air cooler 6, in this particular case, are fans. The additional heat exchange section 5 is equipped with an ice thickness control sensor 8, which is electrically connected to the drive of the air flow inducer in the air cooler 6 and the external air coolant flow inducer in the hydraulic circuit.

Работает рассматриваемый льдоаккумулятор следующим образом.The considered ice accumulator works as follows.

Воду в теплоизолированной емкости 2, гидравлически связанную с потребителями ледяной воды, льдоаккумулятора 1 охлаждает основная теплообменная секция 3 холодильной установки 4. После охлаждения воды в емкости до +1÷2°С на внешней поверхности основной теплообменной секции 3 начинает образовываться лед, поскольку температура кипения хладагента внутри труб теплообменной секции составляет примерно минус 7-10°С. Вода в теплоизолированной емкости при контакте со льдом постепенно принимает температуру, близкую к 0°, как правило это +0,5°С. Намерзший на внешней поверхности теплообменных секций лед имеет обычно толщину 40-50 мм, является аккумулятором холода, который используется в том случае, когда к потребителю должно идти больше ледяной воды, чем может вырабатывать холодильная машина. Он фактически снимает пиковые тепловые нагрузки у потребителя. В холодное время года, когда температура воздуха опускается ниже 0°С, лучше ниже минус 7-8°С, дополнительное охлаждение воды и намораживание льда осуществляется с помощью воздушного охладителя внешнего хладоносителя 6. В гидравлическом контуре 7, связывающем воздушный охладитель жидкости 6 и дополнительную теплообменную секцию 5, с помощью побудителя расхода 10 обеспечивается перекачка охлажденного окружающим воздухом незамерзающего внешнего хладоносителя от воздушного охладителя 6 к дополнительной теплообменной секции 5. Охлажденный внешний хладоноситель, поступая в дополнительную теплообменную секцию 5, охлаждает воду в теплоизолированном баке 1 до температуры +1÷2°С, после чего на наружной поверхности трубок этой секции начинает образоваться лед. После того, как лед на наружной поверхности трубок достигнет толщины 4,5-5,0 см, срабатывает датчик контроля толщины льда 8, установленный вблизи наружной поверхности дополнительной теплообменной секции 5. Этот датчик отключает побудители расхода воздуха 9 (вентиляторы воздушного охладителя) и побудитель расхода внешнего хладоносителя 10 (насоса) гидравлического контура 7. При этом установка считается полностью заряженной льдом. При работе установки за счет отбора ледяной воды к потребителям, на поверхности дополнительной теплообменной секции 5, лед постепенно тает, толщина его уменьшается, и датчик контроля толщины льда включает побудители расхода 9 и 10. Устройство снова начинает работать на охлаждение воды и намораживание льда.The water in the heat-insulated tank 2, hydraulically connected to consumers of ice water, of the ice accumulator 1 is cooled by the main heat exchange section 3 of the refrigeration unit 4. After cooling the water in the tank to + 1 ÷ 2 ° C, ice begins to form on the outer surface of the main heat exchange section 3, since the boiling point the refrigerant inside the tubes of the heat exchange section is approximately minus 7-10 ° C. When in contact with ice, water in a thermally insulated container gradually takes on a temperature close to 0 °, usually + 0.5 ° С. The ice frozen on the outer surface of the heat-exchange sections is usually 40-50 mm thick and is a cold accumulator, which is used when more ice water should go to the consumer than the refrigeration machine can produce. It actually removes peak thermal loads from the consumer. In the cold season, when the air temperature drops below 0 ° C, it is better below minus 7-8 ° C, additional cooling of the water and ice freezing is carried out using an external air cooler 6. In hydraulic circuit 7, connecting the air liquid cooler 6 and additional heat-exchange section 5, with the help of a flow rate inducer 10, the non-freezing external coolant cooled by ambient air is pumped from the air cooler 6 to the additional heat-exchange section 5. Cooled in The previous coolant, entering the additional heat-exchange section 5, cools the water in the insulated tank 1 to a temperature of + 1 ÷ 2 ° C, after which ice begins to form on the outer surface of the tubes of this section. After the ice on the outer surface of the tubes reaches a thickness of 4.5-5.0 cm, the ice thickness control sensor 8 is installed, which is installed near the outer surface of the additional heat exchange section 5. This sensor disables the air flow inducers 9 (air cooler fans) and the inducer flow rate of external coolant 10 (pump) of the hydraulic circuit 7. In this case, the installation is considered to be fully charged with ice. When the unit is operating due to the selection of ice water to consumers, on the surface of the additional heat exchange section 5, the ice gradually melts, its thickness decreases, and the ice thickness control sensor includes flow drivers 9 and 10. The device again starts to work on cooling water and freezing ice.

Таким образом, эта дополнительная теплообменная секция 5 при ее подключении к наружному охладителю жидкости 6 позволяет за счет холодного атмосферного воздуха с минимальными затратами электроэнергии выполнять роль холодильной машины и с минимальными энергозатратами обеспечивать работу льдоаккумулятора для производства ледяной воды. Если рассматривать конкретный районный молокозавод, то энергопотребление холодильной установки для льдоаккумулятора, производительностью 300 кВт, составляет около 100 кВ, с учетом периодичности ее работы. При использовании данного устройства с воздушным охладителем, например WCN 112 итальянской фирмы CROCCO с близкой холодопроизводительностью 350кВт общее энергопотребление устройства будет составлять (5 вентиляторов по 1,25 кВт и один гидронасос внешнего хладоносителя, мощностью 1,0кВт) всего 7,25 кВт. Таким образом, например, за два зимних месяца (с температурой ниже минус 10°С) работы, когда холодильная машина будет выключена с периодичностью ее работы 50%, т.е. холодильная машина будет работать 50% общего времени, то экономия энергозатрат предлагаемого устройства составит (150 кВт × 2)-(7,25 кВт × 2)=285,5 кВт в час. Тогда за два зимних месяца (1440 ч) суммарная экономия энергозатрат составит 285,5 кВт × 1440 ч = 411 120 кВт ч. Если стоимость 1 кВтч принять для промышленных предприятий 5 руб., то экономия только за два месяца будет составлять 2.055.600 руб. Чем ниже будет температура окружающего воздуха, тем больше будет экономия, поскольку и вентиляторы и насос также будут работать в периодическом режиме, т.е. будут работать периодически. При температуре окружающего воздуха ниже минус 10°С, холодильную машину вообще можно выключить, а на выключенной холодильной машине можно проводить сервисное обслуживание без остановки производственного цикла молокозавода. Естественно, что и себестоимость ледяной воды в зимний период будет в несколько раз меньше, чем в летний период.Thus, this additional heat-exchange section 5, when connected to an external liquid cooler 6, can, due to cold atmospheric air with minimal energy consumption, act as a refrigerating machine and ensure the operation of the ice accumulator for the production of ice water with minimal energy consumption. If we consider a specific district dairy, the energy consumption of a refrigeration unit for an ice storage unit with a capacity of 300 kW is about 100 kV, taking into account the frequency of its operation. When using this device with an air cooler, for example WCN 112 of the Italian company CROCCO with a close cooling capacity of 350 kW, the total energy consumption of the device will be (7 fans of 1.25 kW and one hydraulic pump of an external coolant with a power of 1.0 kW) of only 7.25 kW. Thus, for example, during two winter months (with temperatures below minus 10 ° С), when the chiller is turned off with a periodicity of 50%, i.e. Since the chiller will work 50% of the total time, the energy savings of the proposed device will be (150 kW × 2) - (7.25 kW × 2) = 285.5 kW per hour. Then for two winter months (1440 h), the total energy savings will be 285.5 kW × 1440 h = 411 120 kW h. If the cost of 1 kWh is accepted for industrial enterprises 5 rubles, then the savings in only two months will be 2.055.600 rubles . The lower the ambient temperature, the greater the savings, since both the fans and the pump will also operate in periodic mode, i.e. will work periodically. If the ambient temperature is below minus 10 ° С, the chiller can be turned off altogether, and with the chiller turned off, service can be performed without stopping the dairy production cycle. Naturally, the cost of ice water in winter will be several times lower than in summer.

Claims (1)

Льдоаккумулятор для производства ледяной воды, включающий теплоизолированную емкость с водой, гидравлически связанную с потребителями ледяной воды, установленные внутри емкости основную теплообменную секцию холодильной установки и дополнительную теплообменную секцию для охлаждения воды внешним хладоносителем, отличающийся тем, что в качестве внешнего хладоносителя выбрана незамерзающая при температурах окружающего воздуха жидкость, в состав устройства введен воздушный охладитель внешнего хладоносителя с принудительной циркуляцией воздуха, установленный на открытом воздухе, связанный с дополнительной теплообменной секцией замкнутым гидравлическим контуром с принудительной циркуляцией внешнего хладоносителя, а также введен датчик контроля толщины льда дополнительной теплообменной секции, электрически связанный с приводом побудителя расхода воздуха в воздушном охладителе и побудителя расхода внешнего хладоносителя в гидравлическом контуре. An ice accumulator for the production of ice water, including a thermally insulated container with water, hydraulically connected with consumers of ice water, the main heat exchange section of the refrigeration unit and an additional heat exchange section for cooling water with an external refrigerant installed inside the tank, characterized in that it is non-freezing at the ambient temperature as an external coolant air liquid, an air cooler of an external coolant with forced circulation is introduced into the device outdoor air, connected to the additional heat-exchange section by a closed hydraulic circuit with forced circulation of an external coolant, and an ice thickness control sensor has been introduced for the additional heat-exchange section, electrically connected to the drive of the air flow inducer in the air cooler and the external flow cooler in the hydraulic circuit.
RU2012121493/13A 2012-05-25 2012-05-25 Ice accumulator for production of ice water RU2484396C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121493/13A RU2484396C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Ice accumulator for production of ice water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121493/13A RU2484396C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Ice accumulator for production of ice water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2484396C1 true RU2484396C1 (en) 2013-06-10

Family

ID=48785768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121493/13A RU2484396C1 (en) 2012-05-25 2012-05-25 Ice accumulator for production of ice water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2484396C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814476C1 (en) * 2022-11-14 2024-02-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН Water cooling method and device for its implementation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02282678A (en) * 1989-04-21 1990-11-20 Hoshizaki Electric Co Ltd Ice storing type cold water supplying device
SU1615497A1 (en) * 1988-05-18 1990-12-23 Институт Мерзлотоведения Со Ан Ссср Accumulator-cooler
RU2287749C2 (en) * 2005-05-27 2006-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "РИФИНГ" Device for producing ice water and accumulating cold
US20070084233A1 (en) * 2002-08-29 2007-04-19 Kett Donald A Beverage cooler
RU113821U1 (en) * 2011-10-31 2012-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноИнжПромСтрой" COLD BATTERY

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1615497A1 (en) * 1988-05-18 1990-12-23 Институт Мерзлотоведения Со Ан Ссср Accumulator-cooler
JPH02282678A (en) * 1989-04-21 1990-11-20 Hoshizaki Electric Co Ltd Ice storing type cold water supplying device
US20070084233A1 (en) * 2002-08-29 2007-04-19 Kett Donald A Beverage cooler
RU2287749C2 (en) * 2005-05-27 2006-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "РИФИНГ" Device for producing ice water and accumulating cold
RU113821U1 (en) * 2011-10-31 2012-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТехноИнжПромСтрой" COLD BATTERY

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2814476C1 (en) * 2022-11-14 2024-02-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН Water cooling method and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101881492B (en) Dynamic ice cold storing and refrigerating equipment
CN204787506U (en) Cold -storage storehouse that keeps fresh
CN104566723A (en) Ice storage air-conditioning system using different phase-change materials
CN201003824Y (en) Ice cold-storage air-conditioning device
CN102506528B (en) Novel defrosting system for refrigeration house
CN102243007A (en) Rapid cooling device for bottled drink
CN202902730U (en) Refrigerator
WO2017063475A1 (en) Direct-evaporation ice slurry circulation dynamic ice production device
RU2484396C1 (en) Ice accumulator for production of ice water
KR101466864B1 (en) Multipurpose cooling system using phase-change material and control method thereof
CN104534586A (en) Serialized direct-evaporation-type high-efficient multi-temperature ice storing tank
CN205102485U (en) Domestic refrigerator with function is retrieved to cold volume
CN107131694A (en) A kind of Cool Thermal Storage For The Air conditioning system
CN104129572A (en) Low-temperature cold insulation and energy saving vertical storage box
CN205209006U (en) Green ground source heat pump air condition heat recovery system
RU2579204C1 (en) Resource-saving hybrid plant for milk cooling on farms
CN206875803U (en) Distributed photovoltaic directly drives fruit and vegetable fresh-keeping and cold storage system
CN202692568U (en) Ice slurry production device
CN105333671B (en) A kind of single system refrigerator of energy releveling
CN201311018Y (en) Directly-evaporating ice-refrigerating air conditioner
CN203893476U (en) Refrigerator and refrigerating system for same
RU2508627C2 (en) Energy-saving cooling system with natural cold battery for livestock farms
CN204006915U (en) A kind of hot gas defrosting air-cooler
CN203657121U (en) Temperature adjusting system
CN107131701B (en) Double-box refrigerator

Legal Events

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

Effective date: 20140526