SU1747821A1 - Способ намораживани льда в термоэлектрическом льдогенераторе - Google Patents

Description

вод т оттайку полученного сло  от стенок и заливают очередную порцию воды.

Сущность способа состоит в том, что при заливке очередной порции воды в форму блок льда всплывает и замораживанию подвергаетс  близлежащий к источнику холода слой воды, что существенно сокращает энергозатраты на замораживание.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема льдогенератора, реализующего пред лагаемый способ; на фиг. 2 - рассчетные зависимости относительного сокращени  времени замораживани  ГН/ГБ от количества слоев или циклов замораживани .

На чертежах введены обозначени : 1 ванна, 2 - лед, 3 - термоэлектрическа  батаре , 4 - теплообменник на гор чей стороне термобатареи, 5 - ресивер, 6 - трубопровод, 7,8- вентили, h - высота 1-го сло  льда, I - VHI - номера слоев, Н - высота формы.

Согласно фиг. 2: 1 - зависимость ГН/ГБ (х) дл  неограниченной ванны; 2 - ТН/ТБ(Х) дл  льдоформы с соотношением высоты и диаметра H/d 0,35; tH и ГБ - врем  получе- 25 ни  льда по новому (предлагаемому) и базовому (известному) способу.

Эффект сокращени  времени получени  льда при его получении по предлагаемому способу базируетс  на квадратичной зависимости искомого времени от толщины Н намораживаемого сло  льда, что видно из формулы:

10

15

20

30

Тн ТК

+

То-Тк , 5с , Н ч ДТ 2с IV где Т0 - врем  охлаждени  воды от начальной температуры Тн до Т0 0°С; тз - врем  замораживани  воды; Тк - конечна  (наинизша ) температура льдоформы;

тв, Св - масса и теплоемкость воды; К - коэффициент теплоотдачи от вбды к льдоформе;

FO - поверхность теплообмена; г -1 удельна  теплота кристаллизации воды;

/ЭлА  плотность и теплопроводность льда;

ДТ - перепад температур между замерзающей водой при 0°С и температурой стенки льдоформы;

Ох коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента;

Ј - термическое сопротивление ета,н- ки.

35

40

45

50

55

5

0

5

0

0

5

0

5

0

5

Так как в термоэлектрическом льдогенераторе , а бс/Лг О, то врем  замора- живани  при условии ДТ Const I пропорционально квадрату толщины льда зЈН . В реальных конструкци х термоэлектрических льдогенераторов AT fConst и  вл етс  функцией начальной и конечной температуры льдоформы в процессе замораживани . Разработанна  математическа  модель учитывает эту зависимость, в результате чего функции ТН/ГБ (х), изображенные на фиг. 2, нос т не монотонный характер, а имеют экстремум, соответствующий макси- х мальной эффективности способа. 1

Предлагаемый способ заключаетс  в следующем.

Предварительно устанавливают количество циклов намораживани  блока льда, соответствующее количеству слоев льда по высоте льдоформы, например 8 (фиг. 1,1- VIII). При этом исход т из услови  ГН/ГБ- min (фиг. 2) и технической возможности дозировани  небольших порций воды.

Подают в льдоформу 1 снизу первую порцию воды, включают термоэлектрическую батарею 3 в режим охлаждени , замо- раживают воду, затем переключают термобатарею в режим нагрева. Пластина льда оттаивает от стенок льдоформы, причем растеплению подвергаетс  пристеночный слой льда толщиной 0,2 - 0,6 мм. Потом подают снизу следующую порцию воды и переключают термобатарею в режим охлаж- дени . Нова  порци  воды поднимает; лед вверх, т. е. лед всплывает. Очередную порцию воды замораживают до ее смерзани  с плавающим блоком льда. Цикл повтор ют X раз до получени  сло  льда толщиной Н, после чего готовый лед после последней оттайки вынимают из льдоформы вручную приспособлением типа щипцов либо путем подачи большего количества воды в льдоформу , котора  выталкивает лед наружу.

Предлагаемый способ может быть реализован в устройстве, схема которого показана на фиг. 1. Устройство обеспечивает подачу воды в льдоформу 1 снизу по трубопроводу 7 из установленного р дом с льдо- формой ресивера 5.

При открытом вентиле 7 уровень h воды в ванне поддерживаетс  уровнем воды в ресивере 5. Во второй фазе процесса охлаждени , когда выпускное отверстие трубопровода б в льдоформе блокируетс  лед ной пробкой, открывают вентиль 8 и заливают в ресивер очередную порцию воды, Данное устройство удобно как в случае использовани  льдоформы с вертикальными стенками, где ., так и в расшир ющейс  кверху

льдоформе, где количество циклов удобнее определ ть из соотношени  объемов порций U V/X- Кроме описанной, возможно использование автоматического объемного дозатора с реализацией подачи воды под напором, создаваемым насбсоХ или гидростатическим напором (дл  случа  установки дозатора выше льдоформы).

В широкой плоской льдоформе, рассчитываемой как неограниченна  ванна, где можно пренебречь теплообменом воды со стенками, эффективность предлагаемого способа не зависит от количества слоев, а предельное сокращение времени получени  льда составл ет 2 - 2,5 раза. С ростом соотношени  высоты и эквивалентного диаметра льдоформы H/d эффект уменьшаетс  и, начина  с H/d 0,35 мм, смещаетс  в область труднореализуемых значений X, Следовательно, рекомендуемый диапазон применимости способа целесообразно ограничить условием H/d 0,35. Рекомендуемые значени  X составл ют 5-20 при Н 25мм,

Предлагаемый способ может быть ис пользован в льдогенераторах кубикового и плиточного льда производительностью 0.2 - 2 кг льда в час на базе серийных и нестандар- тныхтермоэлектрически батарей, позвол ющих легкб реализовать переключени  режимов охлаждение-нагрев.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ намораживани  льда в термоэлектрическом льдогенераторе, включаю щий охлаждение Заливаемой в льдоформу льдогенератора воды, изменение пол рности питани  термоэлектрической батареи льдогенератора, оттаивание от стенок льдоформы образовавше/ос  льда, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  , времени образовани  блока льда, заливку воды в льдоформу осуществл ют последова- тельно пбрци ми, воду подают в льдоформу снизу, каждую порцию воды охлаждают до замораживани , затем производ т оттайку полученного сло  льда от стенок и заливают очередную порцию воды.

   Т

   8.

   ЈФ

   Фие1 ,

   u

   u

   К

   s

   Ч

   0,4

   a # # « & x

   Фиг.1

   a