Меню Рубрики

Установка генераторов ледяной воды

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).

  1. Коллектор отепленной воды
  2. Коллектор подачи воздуха
  3. Теплообменная рештка
  4. 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.

Читайте также:  Установка распредвалов вольво s80

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

Генератор ледяной воды (ГЛВ)

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

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 3-3,5 см. Намораживание большего кол-ва возможно, но уже не так выгодно с экономической точки зрения (увеличивается количество затрачиваемой электроэнергии на накопление единицы льда).

Генератор ледяной воды — это оборудование, позволяющее генерировать холодную 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 холодная вода, нагревшись, возвращается обратно в бак со льдом, где опять становится ледяной. И так пока не растает весь лёд.

Для более интенсивного стаивания льда во время повышенных тепловых нагрузок и получения более равномерной температуры воды применяется 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.

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 °C до 5 °C необходимое количество раз в сутки.

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

Генераторы ледяной воды могут быть изготовлены для эксплуатации непосредственно вне зданий (уличное исполнение) и внутри зданий (стандартное исполнение).

ГЛВ состоит из:

2. Емкость из нержавеющей стали AiSi304;

3. Утеплитель пенополиуретан (ППУ) 60мм;

4. Обшивка емкости из нержавеющей стали AiSi304;

5. Трубчатый испаритель (AiSi304);

6. Компрессорно-конденсаторный агрегат;

7. Блок автоматики и электрики;

8. Насос для циркуляции ледяной воды;

9. Воздуходувка для барботирования и перемешивания воды;

10. Присоединительные патрубки для циркуляции и перелива воды.

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 .

Читайте также:  Установка kitkat note 2

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 )

Читайте также:  Установка профессиональных посудомоечных машин

— 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

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