Холодильные установки

Новый метод получения снежного льда и льдоводяной пульпы, предложенный во ВНИХИ автором, основан на переохлаждении движущейся воды в охлаждаемых капиллярах и превращении ее в лед при выходе из капилляров.
Предварительные исследования, состоявшие из нескольких серий опытов, проводились на модели капиллярного льдогенератора, в котором в качестве охлаждаемых служили плиты 400X400 мм от льдогенератора типа ЛГ-10.
Первые 3 серии опытов проводились с двумя полированными и охлаждаемыми этиленгликолем плитами со свободной капиллярной щелью между ними, вторые 3 серии опытов с полированными плитами и сеточным капиллярным вытеснителем в щели.
В первой серии опытов исследовалось влияние ширины щели между плитами (от 0,03 до 0,09 мм) на достигаемое переохлаждение воды. Из ранее приведенного графика видно, что переохлаждение при уменьшении ширины щели с 0,1 мм (большие щели давали неустойчивые показатели) увеличивается сначала медленно (до 0,06 мм), а потом все более быстро (до 0,03 мм)—в параболической зависимости от увеличения "капиллярности системы, обусловливаемой сужением щели или уменьшением эквивалентных диаметров капилляров. В опытах с минимальной щелью 0,03 мм скорость воды была около 5 мс. Внутриводный лед образовывался в виде плоских диаметром 2—3 мм прозрачных чешуек толщиной —0,1 мм, располагавшихся в основном параллельно потоку воды на льдоскате под плитами.
Обычно самопроизвольное образование льда начиналось при переохлаждении воды до —5 С и ниже; при внесении ледяной затравки было достаточно переохлаждения до—0,1° С.
Опыты второй и третьей серий и предварительные исследования показали отсутствие существенного влияния материала, шероховатости и гидрофильности охлаждающих плит, а также примесей к воде и вибраций на переохлаждаемость капиллярно связанной воды. Как известно, все эти факторы заметно влияют на переохлаждаемость несвязанной (свободной) воды.
Фитильный капилляр должен улучшать условия теплопередачи благодаря увеличению поверхности теплообмена.
Четвертая, пятая и шестая серии опытов были проведены на плитах со щелью 0,85 мм с фитильным капилляром в виде плотной сетки 90 из нержавеющей стали (основа 24 проволоки диаметром 0,2 мм, уток — 48 проволок диаметром 0,3 мм).
Сравнительные опыты четвертой и пятой серий проводились соответственно с продольной сеткой (поток воды — по утку) и с поперечной сеткой (поток воды — поперек утка). При этом лучшие результаты были получены в пятой серии опытов на модели льдогенератора с поперечной сеткой, при которой температура переохлаждения воды достигала —3° С. Средний коэффициент теплопередачи процесса составил около 1000 Вт(м2-К), а выход льда — 9,8 кг(м2-ч-°С) против 1,6 кг(м2-ч-°С) для тех же охлаждающих плит в условиях льдогенератора Л Г-10м. Потеря давления воды в капилляре плит, например, при расходе 4,5 лмин составила около 0,05 МПа.
Опыты шестой серии, аналогичные пятой серии, но с дистиллированной водой, не показали ее значительного влияния на переохлаждение.
Обнаруженное при опытах замерзание капиллярной щели через 30—50 мин после начала процесса, по-видимому, обусловливалось попаданием в переохлажденную воду затравки из инея, постепенно образующегося снаружи выходных кромок плит. Чрезвычайная активность инея как затравки кристаллизации объясняется тем, что в этом случае молекулы воды «садятся» в уже готовые узлы кристаллической решетки льда. Для устранения замерзания капиллярной щели был сконструирован усовершенствованный переохладитель, имеющий удлиненные теплоизолированные сливные кромки плит, на которых не может образовываться иней, так как температура их наружной поверхности выше 0° С.