Льдогенератор

 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, предназначенным для приготовления прозрачного пищевого льда, система охлаждения которых снабжена холодильной машиной. Целью изобретения является повышение производительности и снижение энергозатрат . Вода из водопровода по трубопроводу 4 проходит через рекуперативный теплообменник 20, охлаждается и поступает в ванну 5, откуда насосом 8 подается к льдоформе, имеющей контакт с испарителем 3. Образовавшийся лед сползает на режущую решетку 16, откуда попадает в льдобункер 10. В

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 25 С 1/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ.

ПРИ ГКНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4

Ю

Ql

О

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4798169/13 (22) 05.02.90 (46) 07.04.92. Бюл. ¹ 13 (75) Ю.А.Смирнов, С.О,Филин и В.А.Буданов (53) 621.565 (088.8) (56) Герасимов А.В„Дибнер B.Ñ., Жучков

В.А., Филиппов Л.Д, Льдогенератор пищевого льда ЛТ-50. — Холодильная техника, ¹ 2, 1988, с. 44 — 46.

Каплан Л.Г. Торговое холодильное оборудование. — M„ Легкая и пищевая промышленность, 1983, с. 118 — 123. (54) ЛЬДОГЕНЕРАТОР

„, Я2„„1725044 А1 (57) Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, предназначенным для приготовления прозрачного пищевого льда, система охлаждения которых снабжена холодильной машиной.

Целью изобретения является повышение производительности и снижение энергозатрат. Вода из водопровода rio трубопроводу

4 проходит через рекуперативный теплообменник 20, охлаждается и поступает в ванну

5, откуда насосом 8 подается к льдоформе, имеющей контакт с испарителем 3. Образовавшийся лед сползает на режущую решетку 16, откуда попадает в льдобункер 10. В

1725044

25

30 период одного цикла намораживания осуществляется замена незамерзающей воды из ванны 5. Охлажденную часть воды удаляют из ванны 5 через сливной патрубок 6 в наполнительную емкость 23. Туда же стекает талая вода с околонулевой температурой из льдобункера 10, Из емкости 23 вода подается на теплообменную поверхность рекуперативного теплообменника и на теплообменную поверхность испарительной ступени 19 воздушного конденсатора. Подача на льдообразование предварительно охлажденной воды, прошедшей из водопровода через рекуперативный теплообменник 20, сокращает время замораживания порций льда. Подача на

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к устройствам, предназначенным для приготовления прозрачного пищевого льда, система охлаждения которых снабжена холодильной машиной, имеющей в своем составе конденсатор с воздушным охлаждением, может быть использовано на предприятиях общественного питания, в медицинских учреждениях.

Известен льдогенератор пищевого льда, в котором в нижней части корпуса установлен холодильный агрегат, Над холодильным агрегатом расположены теплоизолированный бункер, предназначенный для хранения приготовленного льда, и льдоприготовительное отделение, состоящее из орошаемого водой испарителя и водяной ванны, Вода из ванны забирается насосом и разбрызгивается форсунками оросителя, Холодильная установка состоит из холодильного агрегата, теплообменника для подогрева воды, используемой для оттаивания и последующего образования льда, фильтра-осушителя, капиллярной трубки, испарителя, на рабочей поверхности которого образуется лед, и вторичного испарителяосушителя, в котором хладагент полностью преобразуется в пар.

Оттайка льда осуществляется путем подачи воды, подогретой в специальном теплообменнике горячими парами хладагента, на льдоформу. Вода нагревает льдоформу, лед оттаивает, Подогретая вода, используемая для оттайки, через дренажное отверстие сливается в ванну с насосом, восполняя расход воды на образование льда, конденсатор 11 воздуха, охлажденного при прохождении через испарительную ступень воздушного конденсатора 11, приводит к снижению давления конденсации и, следовательно, к росту холодопроизводительности.

Снабжение льдогенератора дополнительным испарителем с льдоформой обеспечивает повышениее производительности, Расположение тепломассообменного аппарата под льдоприготовительным отделением 1 позволяет организовать подачу воды на рекуперативный теплообменник 20 и испарительную ступень 19 воздушного конденсатора самотеком, без дополнительного оборудования.

2 ил.

Процесс оттайки, осуществляемый в данном устройстве, малоэффективен. Это связано с тем, что он обеспечивается горячими парами хладагента через промежуточный теплоноситель . воду. KpoMG того, вода, используемая первоначально для процесса оттаивания, используется вторично, но уже для производства льда. С точки зрения термодинамики это нецелесообразно в связи с тем, что вода первоначально нагревается (в теплообменнике горячими парами хладагента), затем охлаждается (в процессе прохождения через льдоформу при оттайке) и уже в последнюю очередь используется для получения льда. Нагрев этой воды в теплообменнике горячими парами хладагента превуалирует над охлаждением ее в процессе оттайки, Известен льдогенератор, содержащий расположенные в льдоприготовительном отделении испаритель, установленную с обеспечением теплового контакта с ним льдоформу, систему подачи воды на последнюю, включающую трубопровод подачи воды от водопровода, установленную под льдоформой ванну со сливным и переливным патрубками и насосом, сообщенным с распределительным коллектором, установленным над льдоформой, льдобункер и холодильный агрегат с воздушным конденсатором и системой оттайки, размещенной под льдоприготовительным отделением, При намораживании льда в атом льдогенераторе соли, содержащиеся в воде, поступающей на льдообразование, переходят в незамерзающую часть воды, увеличивая их концентрацию, что приводит к образованию

1725044

55 непрозрачного и, как следствие этого, "некондиционного" льда и резкому снижению производительности льдогенератора. Поэтому для предотвращения указанных явлений в льдогенераторе периодически осуществляется замена воды из ванны насоса путем сброса ее в канализацию.

Кроме того, несмотря на изолирование бункера со льдом, из-за наличия теплопритоков кубики льда подтаивают и, как следствие этого, в нижней части льдобункера накапливается вода с температурой, близкой к температуре тающего льда.

Таким образом, в процессе производства льда из льдогенератора удаляется "некондиционная" для льдообразования вода, имеющая температуру значительно более низкую, чем температура воды, первоначально поступающей из водопроводной сети, Это является экономически неоправданным особенно тогда, когда льдогенератор эксплуатируется при повышенной (до 32 С) температуре окружающей среды, а температура воды, поступающей из водопроводной сети на льдообразование, имеет значение 25 С. При этих условиях производительность льдогенератора минимальна.

Несмотря на то, что отепление испарителя кратковременное из-за того, что оттайка пласта льда от льдоформы осуществляется горячими парами хладагента, повышается инерционность срабатывания льдогенератора и уменьшается его производительность по количеству получаемого льда. Это связано с тем, что некоторое время холодильная машина работает на компенсацию теплового возмущения, внесенного процессом оттайки, а затем только переключается непосредственно на осуществление льдообразовательного процесса.

Цель изобретения — повышение производительности льдогенератора и снижение энергозатрат, На фиг.1 схематично изображен льдогенератор; на фиг.2 — принципиальная гидравлическая схема льдогенератора.

Льдогенератор содержит выполненные в одном корпусе льдоприготовительное отделение 1 и расположенное под ним машинное отделение 2. В льдоприготовительном отделении 1 расположены испаритель 3, ус-. тановленная с обеспечением теплового контакта с ним льдоформа (не показана). система подачи воды на последнюю, включающая трубопровод 4 подачи воды от водопровода, подсоединенный к установленной под льдоформой ванне 5 со сливным 6 и переливным 7 патрубками и насосом 8, сообщенным с распределитель5

50 ным коллектором 9, установленным над льдоформой, и льдобункер 10. B машинном отделении 2 расположен холодильный агрегат с воздушным конденсатором 11, компрессором 12 и системой оттайки.

Испаритель 3 с льдоформой могут быть установлены наклонно. Под ними расположен водосборник 13, сообщенный с ванной

5. В последней размещен запорный поплавковый клапан 14, связанный с насосом 8. На сливном патрубке 6 установлен соленоидный вентиль 15. Над льдобункером 10 размещена режущая решетка 16. В бункере 10 установлено термореле 17, а в днище бункера выполнен сливной патрубок 18. Л ьдоформа оснащена датчиком 19 толщины льда.

В машинном отделении 2 перед воздушным конденсатором 11 установлен тепломассообменный аппарат, состоящий издвух частей, первая из которых представляет собой испарительную ступень 20 предварительного охлаждения воздуха перед конденсатором холодильного агрегата, а другая часть представляет собой водяной рекуперативный теплообменник 21. Под испарительной ступенью 20 может быть установлен поддон 22 со сливным патрубком 23, а над рекуперативным теплообменником 21 установлена сообщенная с ним накопительная емкость 24, гидравлически связанная со сливным 6 и переливным 7 патрубками ванны 5 и льдобункером 10. Трубопровод 4 подачи воды из водопровода подключен к входному и выходному патрубкам рекуперативного теплообменника 21.

Льдогенератор снабжен дополнительным испарителем 25 с льдоформой. расположенным в льдоприготовительном отделении 1, над льдоформой установлен датчик 26 толщины льда.

Система охлаждения испарителей 3,25 представляет собой замкнутый герметичный контур циркуляции холодильного агента, включающий, кроме компрессора 12 и воздушного конденсатора 11, регулирующий орган 27, например, терморегулирующий вентиль, а также вентили 28 и 29 оттаивания, а также соленоидные вентили

30 и 31. На всасывающей линии компрессора 12 установлен отделитель 32 жидкости, Дополнительный испаритель 25 подключен к холодильному агрегату, системе оттайки и системе подачи воды параллельно основноМу.

При работе льдогенератора воду подают из водопроводной сети по трубопроводу 4. При этом в рекуперативном теплообменнике 21 происходит предварительное охлаждение воды. Вода, проходящая по льдоформе, стекает перво1725044

10

55 начально в водосборник 13, а оттуда в ванну

5 с насосом 8, совмещенным с запорным поплавковым клапаном 14. Пополнение воды в ванне 5 происходит за счет срабатывания клапана 14. При снижении уровня воды поплавок спускается и через клапан 14 водопроводная вода поступает по трубопроводу 4 в ванну 5, а по достижении заданного уровня воды поплавок поднимает клапан, перекрывающий поток воды из водопроводной сети.

Для предотвращения снижения производительности льдогенератора в период одного цикла намораживания льда осуществляется замена незамерзающей части воды в ванне 5 насосом 8. Для этого периодически, например, минимум один раз за цикл намораживания льда охлажденную часть воды с увеличенной концентрацией солей удаляют через имеющийся в днище ванны 5 сливной патрубок 6, Это осуществляется путем открытия соленоидного вентиля 15 на сливном патрубке 6 таким образом, что полностью опорожняется ванна 5.

Вода по сливному патрубку 6 через открытый соленоидный вентиль 15 попадает в накопительную емкость 24. Туда же самотеком стекает талая вода с околонулевой температурой из льдобункера 10 по сливному патрубку 18. Подтайка порций прозрачного пищевого льда в льдобункере 10 происходит из-за теплопритоков вследствие наличия конечной разности температуры окружающей льдогенератор среды и льда.

Таким образом, в накопительную емкость 24 попадает вода с температурой ниже температуры водопроводной воды и температуры окружающей льдогенератор среды. Из накопительной емкости 24 при помощи системы водораспределения вода подается на теплообменную поверхность рекуперативного теплообменника 21 и на теплообменную поверхность испарительной ступени 20 воздушного конденсатора

11. Проходя через теплообменную поверхность, вода охлаждает насадку и, испаряясь при пленочном течении через теплообменную поверхность, охлаждает воздух, поступающий на конденсатор 11 холодильного агрегата. Испаряющаяся вода охлаждает также и воду, подающуюся из водопроводной сети на льдообразование. Движущими силами данного процесса является скорость движения воздуха, поступающего на воздушный конденсатор, разность температур окружающей льдогенератор среды и стекающей пленки воды. После прохождения теплообменной поверхности вода из поддона

22 по сливному патрубку 23 удаляется в канализацию. Воздух, охлажденный в процессе испарения воды, подается вентилятором на воздушный конденсатор 11 холодильного агрегата. Подача охлажденного воздуха на теплообменную поверхность конденсатора 11 приводит к снижению давления, при котором происходит конденсация холодильного агента. При этом при одной и той же температуре кипения холодильного агента обеспечивается рост холодопроизводительности из-за того, что процесс конденса-. ции хладагента происходит при температуре значительно более низкой, чем температура окружающей среды.

При этом определяющим значением является температура воды, испаряющейся в испарительной ступени 20 воздушного конденсатора 11 холодильного агрегата. Увеличение холодопроизводительности агрегата позволяет сократить время одного цикла замораживания. Сокращению времени замораживания порции льда способствует то, что на льдообразование поступает предварительно охлажденная в рекуперативном теплообмен нике 21 вода, По достижении заданной толщины льда срабатывает датчик

19 толщины льда, Подача воды на льдоформу испарителя 3 прекращается. Вентили 29—

31 закрыты, а вентиль 28 открывается.

Горячими парами холодильного агента из нагнетательной линии компрессора 12 отепляется испаритель 3 с льдоформой, и пласт льда сползает на режущую решетку 16. Разрезанный на порции лед падает в льдобункер 10. По достижении заданной толщины льда срабатывает датчик 19 толщины. Он дает сигнал на включение в работу испарителя 25 с льдоформой, При этом вентили

28 — 30 закрыты, открыт только соленоидный вентиль 31. Процесс льдообразования на льдоформе испарителя 25 идет аналогично процессу на льдоформе испарителя 3. Отепленные испаритель 3 и имеющая контакт с ним льдоформа посредством трубопровода через отделитель 32 жидкости с компрессором 12 постепенно охлаждаются. Это обеспечивается тем, что в испарителе 3 и льдоформе после начала процесса оттайки устанавливается давление холодильного агента, равное давлению нагнетания компрессора. По окончании процесса оттайки, т,е. после прекращения подачи холодильного агента с линии нагнетания компрессора и закрытия вентиля 28, давление в испарителе 3 постепенно снижается и выравнивается до давления всасывания. В связи с тем, что в холодный испаритель 3 при оттайке подаются горячие пары хладагента, то происходит частичная конденсация паров хладагента. И после выравнивания давления в

1725044

40

50

55 испарителе 3 до давления всасывания происходит процесс кипения жидкого хладагента в испарителе 3 вследствие того, что компрессор 12 создает разрежение в испарителе 3. Таким образом, оба испарителя 3 и 25 с льдоформами охлаждаются. После окончания процесса намораживания пласта льда на льдоформе испарителя 25 срабатывает датчик 26 толщины льда, испаритель 25 с льдоформой отепляется горячими парами хладагента, При этом вентили 29 — 31 закрыты, а вентиль 29 открыт. Пласт льда сползает на режущую решетку. Срабатывает датчик 26 толщины льда, и цикл намораживания начинается на льдоформе испарителя

3, Цикличная работа льдогенератора продолжается до тех пор, пока льдобункер 10 не будет полностью загружен льдом. Льдогенератор выключается из работы при срабатывании термореле 17 льдобункера 10, flpv. разборе или подтаивании порций льда термореле 17 льдобункера 10 срабатывает, и льдогенератор включается вновь в работу.

Таким образом, в предлагаемом устройстве льдогенераторг для повышения его производительности по количеству получаемого льда за определенный отрезок времени используется "некондиционная" для образования прозрачного пищевого льда вода. Эта вода, охлажденная в процессе прохождения через испаритель — льдоформу, испаряясь с тепломассообмен ного аппарата, повышает термодинамическую эффективность работы холодильного агрегата за счет снижения давления конденсации хладагента. Снижение давления конденсации приводит при неизменной температуре кипения к росту холодопроизводительности холодильного агрегата, уменьшению работы сжатия, снижению температурной напряженности деталей компрессора, Повышению производительности льдогенератора по количеству получаемого льда способствует то, что вода, поступающая на льдообразование из водопроводной сети, имеет температуру более низкую, чем вода водопроводной сети. Повышению производительности льдогенератора способствует включение в его схему дополнительного испарителя-льдоформы. Введение дополнительного элемента в схему льдогенератора позволяет полезно использовать процессы оттайки испарителя, а также позволяет уменьшить инерционность срабатывания льдогенератора после проведения процесса оттайки одного из испарителей. Кроме того, после проведения оттайки одного из испарителей компрессор некоторое время работает в облегченном для него режиме, с меньшей, чем номинальная, степенью сжатия. Это приведет к тому, что в момент оттайки одного из испарителей мощность, потребляемая агрегатом, минимальная.

Организация подачи воды на тепломассообменный аппарат в данной конструкции такова, что не требует привлечения дополнительного оборудования, например, насоса, так как льдоприготовленное отделение размещено над машинным. Кроме того, вода, используемая для испарительного ох лаждения воздуха, имеет температуру значительно более низкую, чем температура воды, поступающей из водопровода на льдообразование, При этом температура воды, испаряющейся в тепломассообменном аппарате, несущественно зависит от температуры окружающей среды, в связи с тем, что эта вода приобретает свою температуру

"автоматически" в процессе намораживания льда. А это. в свою очередь, приводит к снижению зависимости производительности льдогенератора от температуры окружающей среды, т.е, основным параметром, влияющим на производительность льдогенератора, температура воды, первоначально поступающей на льдообразование, Для получения сверхчистого льда, содержащего минимальное количество солей и растворенного в воде воздуха, данное устройство может быть модифицировано таким образом, что вода из водопроводной сети поступает на испаритель — льдоформу, а оттуда самотеком в накопительную емкость 24. При этом отпадает необходимость в наличии насоса, подающего воду на испаритель, что приведет к более энергосберегающему способу производства сверхчистого льда.

Кроме того, системами, использующими отработанную воду для испарительного охлаждения воздуха, поступающего на воздушный конденсатор холодильного агрегата, можно оснастить те торговые автоматы, в которых имеются приспособления для мойки стаканов либо кружек. Утилизация подобным образом отработанной воды позволяет сделать эти автоматы более энергосберегающими, а время приготовления охлажденного напитка свести к минимуму, Формула изобретения

Льдогенератор, содержащий расположенные в льдоприготовительном отделении испаритель, установленную с обеспечением теплового контакта с ним льдоформу, систему подачи воды на последнюю, включающую трубопровод подачи воды от водопровода, подсоединенный к установленной под льдоформой ванне со сливным и переливным патрубками и насосом, сооб1725044

Редактор О,Головач

Составитель И.Шабалина

Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Заказ 1168 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 щенным с распределительным коллектором, установленным над льдоформой, льдобункер и холодильный агрегат с воздушным конденсатором и системой оттайки, размещенной под льдоприготовительным отделением, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергозатрат, льдогенератор снабжен дополнительным испарителем с льдоформой и тепломассообменным аппаратом, расположенным под льдоприготовительным отделением и включающим испарительную ступень предварительного охлаждения воздуха, установленную перед конденсатором, водяной рекуперативный теплообменник и сообщенную с ними накопительную емкость, зона приема воды которой гидравлически связана со сливным и переливным патрубками ванны и льдобун5 кером, при этом трубопровод подачи воды из водопровода подключен к входному и выходному патрубкам рекуперативного теплообменника, дополнительный испаритель подключен к холодильному агрегату, систе10 ме оттайки и системе подачи воды параллельно основному, а в линиях каждого испарителя установлены запорные вентили для обеспечения поочередной работы каждого испарителя.