Мощность при таянии льда

Система мгновенного охлаждения молока CS, Генератор ледяной воды, Льдоаккумулятор, Аккумулятор холода, Установка производства ледяной воды — кому как нравится, смысл один.

— Это оборудование, позволяющее генерировать ледяную воду с температурой 0-2 °С в замкнутом цикле, т.е. вода, использованная для снятия тепловых нагрузок с продукта, возвращается обратно в установку и приобретает там начальную температуру.

Что такое льдоаккумулятор, генератор ледяной воды, система мгновенного охлаждения молока, их различия?

Генератор ледяной воды — это оборудование, позволяющее генерировать ледяную воду в замкнутом цикле, используя для этого аккумулированный лёд. Ледяная вода образуется при таянии льда, который был накоплен за время отсутствия нагрузки. Использованная для снятия тепловой нагрузки ледяная вода, нагревшись, возвращается обратно в бак со льдом, где опять становится ледяной. И так пока не растает весь лёд. Основная характеристика — количество аккумулированного льда, время регенерации льда и максимально возможная пиковая нагрузка.

Система мгновенного охлаждения молока — это генератор ледяной воды, в комплекте с теплообменником и водяным насосом, для охлаждения молока в потоке. Основная характеристика — максимальное количество молока, которое возможно охладить с 35 до 5 гр необходимое количество раз в сутки.

В принципе, это одно и то-же оборудование, но с разными приоритетами в характеристиках.

Необходимо понять принципиальную разницу между генератором ледяной воды и чиллером. При реализации охлаждения на производстве на основе чиллера — необходим чиллер с холодильной мощностью равной максимальному пику нагрузки. Если хотя-бы раз в сутки нужна мощность 100кВт на полчасика, а всё остальное время нагрузка не привышает 20 кВт, то необходимый вам чиллер должен быть 100 кВт -ный, т.е переразмеренный в 5 раз. Это основное отличие чиллеров от генераторов ледяной воды. Холодильная мощность компрессорного агрегата генератора ледяной воды подбирается (в большинстве случаев) из расчёта — на 10% и более мощнее, чем средняя за сутки.

Например: Eсли нагрузка в течении часа 100 кВт, то холодильная мощность чиллера должна быть соответственно 100кВт, а генератор ледяной воды может накопить 100кВт*ч холода в виде льда за 10 часов компрессором мощностью 10кВт и истратить этот холод за один час на нагрузку 100 кВт. Чиллер может снимать нагрузку 100кВт постоянно в течении длительного времени, а генератор ледяной воды может снять нагрузку 100кВт один раз за 10 часов (время полной регенерации льда). Основной вывод: генератор ледяной воды применяется там, где нагрузка большая, но кратковременная, либо там, где наблюдается большая неравномерность нагрузки, либо там, где нет необходимой приводной мощности (электрическая мощность 100 кВт -ного чиллера примерно 30 кВт, а генератора ледяной воды около 3,5 кВт).

Как определить какая модель генератора ледяной воды необходима?

Общее количество тепловой нагрузки, которую можно снять за раз, а также максимальная скорость регенерации являются основными характеристиками генераторов ледяной воды.

Физические свойства льда позволяют при сравнительно малых габаритах установки обеспечить большие запасы холода. (Пример: на таяние 1 кг. льда используется столько энергии, сколько необходимо для изменения температуры 1 кг. молока на 85 градусов).

В нашем модельном ряде в названии модели CS-xxx заложена количественная характеристика, где xxx — это количество молока в килограммах, которое можно охладить с 35°С до 5°С накопленным льдом. Максимальная скорость регенерации льда, т.е. готовности к новой партии молока, зависит от мощности холодильного компрессорного агрегата. (Пример: В модели CS-1000/2 мощность холодильного агрегата позволяет восстановить запас льда за 11 часов, что позволяет два раза в сутки охладить молоко с 35°С до 5°С). Мощность холодильного агрегата обычно меньше в 6-18 раз, чем аккумулирующая способность, подбирается в зависимости от необходимой скорости регенерации льда.

При охлаждении другого продукта, для поиска нужной модели, удобнее пользоваться табличными данными, в которых приводятся эквиваленты в киловаттах и килограммах льда. При известной удельной теплоёмкости того продукта, который хотите охлаждать, можно из количества молока получить количество охлаждаемого продукта если сначала умножить на 3,9 кДж/(кг*К), а потом разделить на теплоёмкость продукта.

Например: Нам надо узнать сколько этилового спирта с 35°С до 5°С может охладить CS-1000, если молока может охладить 900 кг с 35°С до 5°С. Удельная теплоёмкость этилового спирта 2,39 кДж/(кг*К). Значит CS-1000 может охладить 900 * 3,9 / 2,39 = 1470 кг. этилового спирта с 35°С до 5°С.

Источник

Расчет холодопроизводительности генератора ледяной воды

Под термином «ледяная вода» подразумевается вода с температурой близкой к 0°С. Получение воды с такой температурой в пластинчатых или кожухотрубных теплообменниках сопряжена с риском ее замерзания и соответственно выходом из строя теплообменного оборудования. Этого недостатка лишены теплообменники/испарители пленочного или погружного типа, использование которых позволяет получать воду с температурой +0,5…+1°С без риска выхода их из строя. В свою очередь погружные теплообменники могут быть панельного или трубного (змеевикового) типа. Наибольшее распространение получили погружные испарители трубного типа.

Основными потребителями данной продукции являются молокоперерабатывающие предприятия. Но использование в качестве хладоносителя ледяной воды не единственная особенность холодопотребления этих предприятий. Еще одной их немаловажной особенностью является очень неравномерная тепловая нагрузку в течение суток. Максимальные пиковые тепловые нагрузки зачастую имеют место быть всего лишь один или несколько часов в сутки. И установка холодильного оборудования, подобранного на эти пиковые значения, нерентабельна. Решением данной задачи может служить аккумуляция холода. Вода как таковая мало подходит для этой задачи, а вот лед – идеальное решение. Как известно, для таяния льда необходимо очень много энергии, и к тому же пока он весь не растает, вода будет оставаться с температурой близкой к 0°С.

Использование льда в качестве аккумулятора холода позволяет иметь почти идеальный хадоноситель – воду (максимальная теплоемкость и теплопроводность, безопасна и безвредна, не токсична и не коррозионно активна, а главное дешева) и использовать холодильное оборудование мощностью 40-50% от максимальных значений тепловыделений.

Основными преимуществами льдоаккумулятора являются:

получение ледяной воды без риска выхода оборудования из строя,
возможность быстрой компенсации пиковых тепловых нагрузок,
стабильность температуры хладоносителя,
уменьшение капитальных затрат на холодильное оборудование,
уменьшение установленной мощности холодильного оборудования,
уменьшение потребления электроэнергии в связи с тем, что основное время работы холодильного оборудования приходится на ночные часы, когда компрессоры работают при более низком давлении конденсации,
уменьшение эксплуатационных затрат связанное с тем, что стоимость электроэнергии в ночное время значительно дешевле.

Льдоаккумулирующие секции

На рисунке медные трубопроводы (слева) и нержавеющие трубопроводы.

Льдоаккумулятор представляет собой трубную решетку, которая погружается в воду. Внутри труб кипит хладагент при температуре −8°С, а на их поверхности намораживается лед. Процесс намерзания льда контролируется приборами автоматики. Максимальная толщина льда не должна превышать 3-3,5см. Намораживание большего кол-ва возможно, но уже не так выгодно с экономической точки зрения (увеличивается количество затрачиваемой электроэнергии на накопление единицы льда).

Для более интенсивного стаивания льда во время повышенных тепловых нагрузок и получения более равномерной температуры воды применятся ее перемешивание. Наиболее эффективным способом этого является ее барботирование. Снизу под льдоаккумулирующие секции, через распределительный коллектор, подается воздух, который, поднимаясь к поверхности, интенсивно перемешивает воду.

Для получения воды с наиболее низкой температурой необходимо, чтобы она как можно дольше соприкасалась с поверхностью льда. Поэтому, в зависимости от размеров льдоаккумулятора, применяют разные системы подачи отепленной воды в бак с льдоаккумулирующими секциями.

При небольших размерах льдоаккумулятора, у которого высота соизмерима с его длинной, целесообразно подавать отепленную воду через специальный коллектор, который обеспечивает равномерное распределение воды над всей поверхностью льдоаккумулятора. (см. рис.1).

Коллектор отепленной воды
Коллектор подачи воздуха
Теплообменная рештка
ТРВ

При применении нескольких льдоаккумулирующих секций необходимости в применении распределительного коллектора нет, главное обеспечить максимальную протяженность соприкосновения воды со льдом. Эта задача может быть успешно решена разделением в емкости льдоаккумулирующих секций перегородками и увеличением таким образом пути прохождения отепленной воды вдоль этих секций (см. рис.2).

Предлагаемые системы.

При потребности в более крупном оборудовании мы предлагаем отдельные льдоаккумулирующие секции, которые должны быть размещены в емкость с водой на месте размещения оборудования. Льдоаккумулирующие секции могут быть выполненные из медных или нержавеющих труб. Каркас трубных систем в обоих вариантах выполняется из нержавеющей стали, а трубный пучек выполнен либо из медной трубы, либо из трубы из нержавеющей стали. При применении медных труб их ложементы выполнены из пластика во избежание возможного их перетирания. Размеры, а соответственно и мощность секций могут быть изменены в соответствии с техническими условиями и индивидуальными потребностями заказчика.

Примерный вариант расчета льдоаккумулятора и выбора холодильного оборудования

Исходя из этого графика суммарная тепловая нагрузка за сутки составляет 1242 кВт*час (это сумма всех почасовых тепловых нагрузок). Для определения минимально допустимой холодопроизводительности оборудования необходимо разделить суммарную тепловую нагрузку на 24 часа:

К этому значению необходимо прибавить 10%, которые учитывают в себе различные потери холода.

52+10%=57 кВт – это минимальная холодопроизводительность оборудования, при которой возможно компенсировать суточную тепловую нагрузку.

Теперь необходимо рассчитать количество льда необходимое, чтобы компенсировать тепловую нагрузку превышающую мощность холодильного оборудования. Для этого необходимо просуммировать нагрузку превышающую 57 кВт. После сложения получаем 549 кВт*час. Теперь необходимо перевести кВт*час в кг льда.

Для этого переводим кВт*час в кДж: 549*3600=1976400 кДж.

Зная теплоту плавления льда, которая составляет 333 кЖд/кг, рассчитываем требуемую массу льда:

После расчетов мы получили, что для данного молочного производства потребуется оборудование холодопроизводительностью не менее 57 кВт и льдоаккумулятор на 6 тонн льда.

Компрессорное оборудование на данную холодопроизводительность необходимо подбирать при температуре кипения −8/-10 С.

Источник

&nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp&nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp

— Что такое льдоаккумулятор, генератор ледяной воды, система мгновенного охлаждения молока, их различия?

Льдоаккумулятор — это теплоизолированный бак, с трубчатым либо панельным испарителем. На этом испарителе накапливается (аккумулируется) лёд, который в дальнейшем используется для генерации ледяной воды. Основная характеристика — количество аккумулированного льда.
Генератор ледяной воды — это оборудование, позволяющее генерировать ледяную воду в замкнутом цикле, используя для этого аккумулированный лёд. Ледяная вода образуется при таянии льда, который был накоплен за время отсутствия нагрузки. Использованная для снятия тепловой нагрузки ледяная вода, нагревшись, возвращается обратно в бак со льдом, где опять становится ледяной. И так пока не растает весь лёд. Основная характеристика — количество аккумулированного льда, время регенерации льда и максимально возможная пиковая нагрузка.
Система мгновенного охлаждения молока — это генератор ледяной воды, в комплекте с теплообменником и водяным насосом, для охлаждения молока в потоке. Основная характеристика — максимальное количество молока, которое возможно охладить с 35 до 5 гр необходимое количество раз в сутки .

В принципе, это одно и то-же оборудование, но с разными приоритетами в характеристиках.

— Пример для фермеров :
Охлаждение молока во время дойки . Система мгновенного охлаждения молока позволяет через теплообменник охладить молоко до температуры хранения уже при перекачивании из молокоприёмника в танк-охладитель. Благодаря этому не происходит смешивания тёплого молока с холодным. Танк-охладитель играет роль резервного охладителя и доохладителя.
Охлаждение молока с летней дойки. Множество хозяйств используют летние пастбища, с дойкой там-же. Молоко после дойки везут в стационарный танк-охладитель на ферму. В лучшем случае до момента начала охлаждения проходит час, плюс загружается в танк-охладитель сразу максимально возможный объём молока. Как следствие порча продукта из-за недопустимого времени охлаждения, либо из-за выхода из строя танка-охладителя, так как работать холодильному агрегату приходится в жаркое время суток при максимально возможной нагрузке. Единственно верный способ охлаждения при этом — система мгновенного охлаждения молока. Позволяет при разгрузке машины охладить молоко до температуры хранения, прогоняя молоко через теплообменник системы мгновенного охлаждения молока.

— Пример для пищевого производства:
Охлаждение молока при приёмке. Молоко привозится в молокоприёмный пункт, либо на молокозавод машинами разными количествами и разными температурами. Важно максимально быстро охладить молоко сразу при отгрузке, чтоб оно могло храниться до обработки. В идеале молоко привозят охлаждённым, но расчёт всегда берётся на худшее развитие событий, чтобы быть готовыми охладить достаточно большое количество молока. Генератор ледяной воды позволяет находиться всегда в готовом к охлаждению максимального (расчётного) количества молока за минимально возможное время. Позволяя при этом доохлаждать молоко с любой температуры до температуры хранения.
Охлаждение на производстве. В производстве молока, сока, пива и пр. существует необходимость охлаждения продукта либо полуфабриката, после пастеризации, перед упаковкой и прочее. Причём нагрузка практически всегда не равномерная, с ярко выраженными паузами и пиками. Если нагрузка на производстве не падает ниже какого-то определённого уровня её срезают установкой чиллера соответствующей мощности (наиболее правильный вариант чиллеры с плёночными испарителями), а все пиковые нагрузки убирают генератором ледяной воды (с расчётной необходимой аккамулируемой мощностью, и необходимой мощностью холодильных агрегатов для регенерации льда)

Охлаждение оборотной воды до близкой к нулю возможно и другим оборудованием, в частности чиллерами, но с риском для теплообменного оборудования. Вода при замерзании в закрытом контуре приводит к разрушению оборудования. Этого можно избежать заменив воду на пропиленгликоль, либо рассол. Но такой теплоноситель не применим в пищевом производстве, причём появляется риск заморозки продукта в теплообменном контуре при минусовой температуре теплоносителя.
Необходимо понять принципиальную разницу между генератором ледяной воды и чиллером. При реализации охлаждения на производстве на основе чиллера — необходим чиллер с холодильной мощностью равной максимальному пику нагрузки. Если хотя-бы раз в сутки нужна мощность 100кВт на полчасика, а всё остальное время нагрузка не привышает 20 кВт, то необходимый вам чиллер должен быть 100 кВт -ный, т.е переразмеренный в 5 раз. Это основное отличие чиллеров от генераторов ледяной воды. Холодильная мощность компрессорного агрегата генератора ледяной воды подбирается (в большинстве случаев) из расчёта — на 10% и более мощнее, чем средняя за сутки.
Например: Eсли нагрузка в течении часа 100 кВт, то холодильная мощность чиллера должна быть соответственно 100кВт, а генератор ледяной воды может накопить 100кВт*ч холода в виде льда за 10 часов компрессором мощностью 10кВт и истратить этот холод за один час на нагрузку 100 кВт. Чиллер может снимать нагрузку 100кВт постоянно в течении длительного времени, а генератор ледяной воды может снять нагрузку 100кВт один раз за 10 часов (время полной регенерации льда). Основной вывод: генератор ледяной воды применяется там, где нагрузка большая, но кратковременная, либо там, где наблюдается большая неравномерность нагрузки, либо там, где нет необходимой приводной мощности (электрическая мощность 100 кВт -ного чиллера примерно 30 кВт, а генератора ледяной воды около 3,5 кВт )

— Как определить какая модель генератора ледяной воды необходима ?

Общее количество тепловой нагрузки, которую можно снять за раз, а также максимальная скорость регенерации являются основными характеристиками генераторов ледяной воды.
Физические свойства льда позволяют при сравнительно малых габаритах установки обеспечить большие запасы холода. (Пример: на таяние 1 кг. льда используется столько энергии, сколько необходимо для изменения температуры 1 кг. молока на 85 градусов).
В нашем модельном ряде в названии модели CS-xxx заложена количественная характеристика, где xxx — это количество мо лока в килограммах, которое можно охладить с 35°С до 5°С накопленным льдом. Максимальная скорость регенерации льда, т.е. готовности к новой партии молока, зависит от мощности холодильного компрессорного агрегата. (Пример: В модели CS-1000 /2 мощность холодильного агрегата позволяет восстановить запас льда за 11 часов, что позволяет два раза в сутки охладить молоко с 35°С до 5°С). Мощность холодильного агрегата обычно меньше в 6-18 раз, чем аккумулирующая способность, подбирается в зависимости от необходимой скорости регенерации льда.
При охлаждении другого продукта, для поиска нужной модели, удобнее пользоваться табличными данными, в которых приводятся эквиваленты в киловаттах и килограммах льда. При известной удельной теплоёмкости того продукта, который хотите охлаждать, можно из количества молока получить количество охлаждаемого продукта если сначала умножить на 3,9 кДж/(кг*К), а потом разделить на теплоёмкость продукта.
Например: Нам надо узнать сколько этилового спирта с 35°С до 5°С может охладить CS-1000, если молока может охладить 900 кг с 35°С до 5°С. Удельная теплоёмкость этилового спирта 2,39 кДж/(кг*К). Значит CS-1000 может охладить 900 * 3,9 / 2,39 = 1470 кг. этилового спирта с 35°С до 5°С.

основные эксплуатационные характеристики моделей

Макс.
количество льда
(кг)

Количество
охлаждаемого молока
с 35°С до 5°С
(кг)

Количество
охлаждаемого молока
с 25°С до 5°С
(кг)

Макс. теплопроиз-
водитель-ность*
(кВт)

Модель	Аккумули-рованн ая Мощность (кВт*час)	Макс. скорость охлаждения с 35°С до 5°С (литров/час)	Макс. скорость охлаждения с 25°С до 5°С (литров/час)
CS-500	20	210	600	900	14	400	600
CS-1000	30	325	900	1350	21	650	1000
CS-1500	50	540	1500	2250	35	1000	1500
CS-2000	70	760	2100	3150	49	1500	2250
CS-2500	80	870	2450	3600	55	1680	2500
CS-3000	100	1090	3050	4550	70	2100	3150
CS-3500	120	1310	3700	5550	84	2500	3750
CS-4000	135	1460	4100	6150	93	2800	4200
CS-5000	170	1850	5200	7800	119	3650	5450
CS-6000	195	2120	5950	8900	136	4150	6200
CS-8000	270	2900	8200	12300	187	5700	8550
CS-10000	334	3630	10200	15300	228	7000	10500
CS-12000	404	4400	12300	18450	276	8400	12600
CS- 15 0 00	504	5500	15100	22700	334	10250	15350
CS-20 0 00	680	7380	20700	31100	460	14000	21000
CS- 25 0 00	800	8720	24500	36800	530	16000	24000
CS- 30 0 00	1000	10870	30000	45600	650	19700	29500
CS-4 0 0 00	1350	15000	40000	60000	900	27000	41000
CS-5 0 0 00	1600	17500	50000	75000	1050	32000	47000

Производство не ограничено указанным списком моделей, расчёты на более крупные проекты выполняются конкретно под Ваше ТехЗадание. Продукция сертифицирована .

Источник