Холодильная машина для охлаждения жидкости
Существующие методы охлаждения жидкостей построены на схеме погружения охладителей в ванну с жидкостью. При этом, поскольку интенсивность теплопередачи в охладителях мала, установка имеет большие габариты и массу. Необходимыми элементами погружной схемы являются также мешалка, устанавливаемая в ванне с жидкостью, и насос, подающий охлажденную жидкость потребителю.
Несколько иные задачи выполняет ледяное кольцо в насосе-охладителе, предназначенном для быстрого охлаждения жидкостей в сельскохозяйственном производстве, медицине, пищевой промышленности.
![Холодильная машина для охлаждения жидкостей]()
Рис. 1. Холодильная машина для охлаждения жидкостей
В предложенной на рис. 1 схеме насоса-охладителя жидкости, работающего в составе холодильной машины эти функции объединены в одной машине, которая помимо этого выполняет роль охладителя [1]. Основными элементами схемы этой машины являются компрессор 1, конденсатор 2, теплоизолированный бак — сборник охлаждаемой жидкости 3, насос-охладитель 4 в виде цилиндра с рубашкой для холодильного агента 5 и ротора 6, оснащенного подвижными лопатками 7 и межлопаточными каналами 8.
Установка с насосом-охладителем работает следующим образом. В компрессоре 1 производится сжатие холодильного агента до давления конденсации, после чего газообразный холодильный агент поступает в конденсатор 2, где происходит фазовый переход паров в жидкость. Жидкий холодильный агент подают в насос-охладитель 4, где он кипит в рубашке 5, отнимая тепло от стенки цилиндра 4.
При вращении ротора 6 лопатки 7 под действием центробежных сил выдвигаются из ротора и создают разряжение в полости цилиндра, под действием которого теплая жидкость из бака-сборника заходит в межлопаточные карманы 8 и отбрасывается к стенке цилиндра. В результате на внутренней поверхности цилиндра образуются слои льда из охлаждаемой жидкости. Уменьшение диаметра цилиндра в результате образования слоя льда на его поверхности вызывает смещение лопаток внутрь ротора.
Многократная циркуляция жидкости в системе теплоизолированный бак-сборник — насос-охладитель вызывает охлаждение жидкости до требуемой температуры, после чего охлажденную жидкость тем же устройством подают потребителю, переключив его с режима циркуляции на режим транспортирования продукта.
Тепловой расчет низкотемпературных ротационных машин, работающих в условиях образования слоя льда в проточной части может быть выполнен по формулам и зависимостям, полученным в [2].
Общий коэффициент теплопередачи рассчитывается с учетом термического сопротивления слоя льда, толщина которого задается тепловым режимом работы машины, т.е. коэффициентами теплоотдачи со стороны кипящего холодильного агента и охлаждаемой среды, расходом охлаждаемой среды, термическим сопротивлением стенок и т.д.
Если отношение толщины слоя льда к диаметру цилиндра ротационной машины достаточно мало (меньше 0,15), что соответствует нормальному эксплуатационному режиму, расчет толщины ледяного слоя может быть выполнен по формуле намораживания льда на плоской стенке [2].
При эксплуатации холодильной машины в режимах аккумуляции льда отношение толщины слоя льда к диаметру цилиндра может быть более 0,25. Для расчета толщины слоя льда в этом случае следует воспользоваться зависимостью, полученной группой авторов из МИХМ [3].
Литература.
1. Маринюк Б.Т. Вакуумно-испарительные холодильные установки, теплообменники и газификаторы техники низких температур.— М.: Энергоиздат, 2003.
2. Маринюк Б.Т., Иванов Б.А., Канн К.Д., Шомин Д.Ю. Холодильная машина для охлаждения жидкостей. А.С. СССР, № 12444445. БИ № 26. 1986.
3. Волынец А.З., Сафонов В.К., Федорцов В.Ф. Некоторые вопросы теории процесса намораживания льда в цилиндрических льдогенераторах // Холодильная техника. 1978. № 5. С. 37-40.
