Ледогенератор блочного льда
Искусственный блочный лед находит широкое применение в народном хозяйстве. Одним из наиболее прогрессивных методов непрерывного получения блочного льда является послойное намораживание с гидравлическим выталкиванием, предложенное Хоруо Ямада (Япония). В ледогенераторе системы Ямада через отверстие внизу формы нагнетается небольшая порция воды. Под ее давлением лед отрывается от поверхности стенок, и вода заполняет образующийся зазор. После замерзания воды подается новая порция. Путем многократного повторения этого процесса из формы вырастает ледяной блок.
Для проверки работоспособности такого ледогенератора в ОТИПХП были проведены исследования различных конструкций ледоформ. Как известно, из условия равновесия твердого тела, чтобы обеспечить статически определимую и точную установку, необходимо связать соответственно расположенными неподвижными опорами все шесть степеней свободы твердого тела. На основании проведенных испытаний авторы - пришли к выводу, что надежно могут работать такие ледоформы прямоугольного сечения, которые связывают пять степеней свободы блока льда, а шестая степень свободы — поступательное движение блока льда вдоль вертикальной оси ледоформы.
Конструкция формы представляет собой прямоугольную призму, усеченную диагональной плоскостью под углом наклона 22°.В верхней части формы имеется вертикальная насадка, которая направляет блок льда и создает надежное уплотнение. В нижней части форма имеет щель размером 0,2 X 0,0125 м) для подачи порции воды. Наклонная стенка имеет охлаждающую рубашку. Площадь намораживания 0,055 м. Надежно могут работать также ледоформы круглого сечения с двумя степенями свободы, причем одна степень свободы — поступательное, вторая — вращательное движение относительно одной и той же вертикальной оси ледоформы. Такая конструкция представляет собой цилиндр с размещенным внутри его полым конусом, в котором кипит холодильный агент. В нижней части. Конструкция ледоформы, связывающая пять степеней свободы блока льда , цилиндр и конус соединены фланцами. Для подачи воды во фланцах предусмотрена круглая щель. Площадь намораживающей конической поверхности 0,1 мм. Обе формы были изготовлены из стали марки Ст.3. Для уменьшения силы отрыва стенок формы внутренние полости шлифовались. Вода подавалась одноцилиндровым ручным плунжерным насосом.
Во время исследования работа выполнялась в такой последовательности: включалась холодильная установка, ледоформа заполнилась водой до верхней части призматической насадки. Через 2,5—3 ч, когда толщина намораживаемого слоя льда достигала 0,035—0,040 м, блок льда выталкивался. Толщина слоя воды была принята 0,0005 м. Уменьшение толщины слоя воды приводило к тому, что она замерзала раньше, чем успевала дойти до верхней части замораживающей поверхности ледоформы. Температура подаваемой воды 276—278° К . Исследования проводились при температурах испарения холодильного агента 263, 258 253° К. Испытания показали, что удельная производительность ледоформы круглого сечения, составляет соответственно 0,00958,
0,020, 0,033 кг/м2-сек. Это больше, чем у обычных рассольных ледогенераторов, в 14, 28 и 48 раз.
Коэффициенты теплопередачи для температур испарения холодильного агента 2'63, 258, 253° К соответственно равны 370, 440, 580 вш/м2 °К.
При производстве блочного льда методом послойного намораживания требуются большие усилия отрыва от формы круглого сечения; эти усилия меняются в довольно широких пределах.
Несмотря на заметную слоистость получаемых блоков льда, механические свойства его высоки. Пределы прочности льда, полученного при температурах испарения холодильного агента 263, 258 и 253° К, соответственно равны 8,1, 5,6 и 2,8 кГ/см2.