Технология перекачиваемого льда

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Технология перекачиваемого льда (ПЛ) (англ. Pumpable ice technology) — это технология производства текучих сред и вторичных холодильных агентов, также называемых хладоносителями, с вязкостью воды или желе и потенциалом холода льда. Перекачиваемый лёд — это, как правило, суспензия, состоящая из кристаллов льда размерами от 5 до 10 000 микронов, рассола или морской воды, или пищевой жидкости и пузырьков газа, например, воздуха, озона, углекислого газа[1][2][3].

Перекачиваемый лёд транспортируется по пластмассовым трубам

История[править | править вики-текст]

Впервые возможность смешивать воду со льдом и транспортировать ПЛ была реализована американской компанией North Star Ice Equipment Corporation, назвавшей эту смесь «жидкий лёд»[4]. В большинстве случаев, пресная вода используется для производства твёрдого кристаллического льда, например, чешуйчатого, пластинчатого, трубчатого, скорлупчатого или кубикового льда. Затем этот лёд дробится или размалывается и перемешивается с морской или соленой водой. Затем смесь перекачивается обычным водяным насосом к потребителю.

Помимо общих терминов — «перекачиваемый», «желе» или «ледяная суспензия»,- существует много других торговых марок для данного хладоносителя, таких как «Белуга», «Оптим», «текущий», «студенистый», «бинарный», «жидкий»[5], «Максим», «взбитый»[6], «Deepchill», «bubble slurry»[7] лёд. Эти товарные знаки защищены в качестве интеллектуальной собственности рядом промышленных компаний в Австралии[8], Канаде[9][10], Китае[11], Германии[12], Исландии[13], Израиле[14], России[15], Испании[16], Великобритании[17], США[18].

Технологический процесс[править | править вики-текст]

Существуют два относительно простых метода производства ПЛ.

Первый заключается в производстве широко используемых форм кристаллического твердого льда, таких как плиточный, трубчатый, скорлупчатый или чешуйчатый, дальнейшем его измельчении и смешивании с водой. Эта смесь может содержать различную концентрацию льда (отношение массы ледяных кристаллов к массе воды). Размеры кристаллов льда меняются от 200 микрометров (мкм) до 10 миллиметров (мм). В дальнейшем, смесь перекачивается с помощью насосов из накопительного бака к потребителю. Конструкции, технические характеристики и области применения существующих аппаратов для производства льда описаны в[19].

Идея второго метода заключается в создании процесса кристаллизации внутри объёма охлаждаемой жидкости. Кристаллизация внутри объёма жидкости может быть достигнута путем вакуумирования или охлаждения. При использовании вакуумной технологии, при низком давлении небольшая часть воды испаряется, а оставшаяся часть воды замерзает, формируя водо-ледяную смесь[20]. В зависимости от концентрации растворённых в воде веществ, конечная температура ПЛ меняется от нуля до минус 4°C. Большой объем паров и рабочее давление около 6 мбар (600 Па) обуславливают использование компрессора водяного пара с большим прокачиваемым объёмом.

Такая ТПЛ экономически обоснована и может быть рекомендована для систем с холодопроизводительностью 300 TХ (1 TХ = 1 тонна холода = 3,516 кВт) или больше.

Системы «прямого» контакта ТПЛ[править | править вики-текст]

Хладагент непосредственно вводится внутрь жидкости[21].

Преимуществом этого метода является отсутствие каких-либо промежуточных устройств между хладагентом (Х) и жидкостью (Ж). Однако, отсутствие потери тепла между Х и Ж в процессе теплового взаимодействия (передачи тепла / холода) обуславливает некоторые недостатки, которые сдерживают широкое применение этого метода в промышленности. Основными недостатками этого метода являются высокий требуемый уровень безопасности и трудности в производстве кристаллов одинаковых размеров.

Системы «косвенного» контакта ТПЛ[править | править вики-текст]

Высококонцентрированный Перекачиваемый Лёд

В системах «косвенного» контакта ТПЛ, испаритель (теплообменник-кристаллизатор) устанавливается горизонтально или вертикально. Он имеет внешнюю трубу, в которой размещаются от одной до ста внутренних труб. Хладагент «кипит» (испаряется) между корпусом (наружной трубой) и внутренними трубами. Жидкость протекает через трубы малого диаметра. Внутри объёма испарителя создаются условия для охлаждения, переохлаждения и замерзания жидкости за счет теплообмена с охлаждённой стенкой кристаллизатора.

Идея состоит в использовании испарителя (теплообменника скребкового типа) с хорошо отполированной внутренней поверхностью и соответствующих, вращающихся вдоль оси испарителя, механизмов для предотвращения прилипания за счёт адгезии эмбрионов ледяных кристаллов к трубам, а также от роста и утолщения льда на внутренней поверхности охлаждения. Обычно в качестве механизмов для удаления льда используют шнек, металлический стержень или вал с, размещёнными на нём, металлическими или пластиковыми ножами («дворниками» / «омывателями»).

Посредством систем «косвенного» контакта ТПЛ производится ПЛ, состоящий из кристаллов размерами от 5 до 50 микронов. Такой ПЛ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами водо-ледяных смесей. Так производство 1 000 кг чистого льда требует низких затрат энергии от 60 до 75 кВт·ч, по сравнению с 90-130 кВт·ч, необходимых для производства обычного водяного льда (плиточного, чешуйчатого, скорлупчатого типа). Дальнейшее улучшение конструкции испарителей позволит достичь ещё более низких затрат электроэнергии от 40 до 55 кВт·ч на производство 1 000 кг чистого льда и высокой удельной производительности льда, отнесённой к поверхности охлаждения испарителя (до 450 кг/(м2·ч)).

Иногда газ вводится в жидкость, протекающую через испаритель. При этом газовые пузырьки разрушают пристеночный ламинарный слой жидкости на поверхности охлаждения теплообменника-кристаллизатора, увеличивают турбулентность потока и уменьшают среднюю вязкость ПЛ.

В процессе производства ПЛ используются жидкости, такие как морская вода, фруктовый или овощной сок, рассол или раствор пропиленгликоля с концентрацией (3-5)% и более, причём температура плавления (кристаллизации) должна быть не выше минус 2 °C.

Как правило, оборудование для производства, накопления и перекачки ПЛ включает льдогенератор(ы), накопительный танк (резервуар), теплообменник, трубопроводы, насосы, электрические и электронные приборы и устройства.

ПЛ с максимальной концентрацией льда 40 % можно качать прямо от льдогенератора к потребителю. Максимально возможная концентрация льда в накопительном баке для хранения составляет 50 %. Максимальное значение энергии охлаждения ПЛ, накопленного в резервуаре для хранения в виде гомогенной (однородной) смеси, составляет около 700 кВт·ч, что соответствует (10-15) м3 внутреннего объема бака для хранения. Смеситель (миксер) используется для предотвращения разделения льда и охлажденной жидкости и обеспечивает поддержание концентрации льда, равномерной по высоте резервуара и неизменной по времени. В этом случае ПЛ может подаваться из бака к месту потребления, находящимися на расстоянии сотни метров друг от друга. На практике, соототношение между требуемой электрической мощностью двигателя смесителя (кВт) и хорошо перемешанным объёмом ПЛ (м3) составляет 1:1.

В баках с объёмом, превышающим 15 м3, ПЛ не перемешивается. В этом случае энергия холода, накопленная в виде льда, утилизируется только за счёт конвективного теплообмена между льдом и жидкостью, которая циркулирует между накопительном баком и потребителем холода. Существующим конструкциям накопительных резервуаров присущи следующие недостатки:

Хаотический неконтролируемый подъём ледяных торосов, которые возникают из-за неравномерного разбрызгивания отеплённого раствора. Эта жидкость поступает из теплообменника и подается в резервуар со льдом для дальнейшего охлаждения путём непосредственного контакта с поверхностью льда. В результате, из-за, непостоянной во времени и пространстве, скорости подачи раствора, лед тает неравномерно. Таким образом, ледяные шипы поднимаются над поверхностью льда, что приводит к разрушению распылительных устройств и необходимости снижения уровня раствора в баке, чтобы избежать поломок.

Накопленный в баке лед превращается в большой цельный айсберг. Тёплая жидкость, которая поступает из системы кондиционирования воздуха может создавать каналы, по которым жидкость возвращается в систему, не будучи охлажденной. В результате этого, накопленный лёд плохо плавится, а потенциал холода не используется в полном объёме.

Неэффективное использование объема накопительного бака приводит к уменьшению максимальной достижимой концентрации льда и неспособности заполнить весь рабочий объем накопительного бака.

Результаты проводимых научно-исследовательских и опытно-кострукторских работ обуславливают возможность по преодолению вышеуказанных недостатков в ближайшее время, что приведёт к массовому производству дешевых, надежных и энергоэффективных конструкций накопительных танков. Эти танки гарантируют повышение качества (например, увеличение концетрации ледяной смеси) и создают условия для полной утилизации накопленного холодильного потенциала.

Приложения[править | править вики-текст]

Многие научно-исследовательские центры, фирмы-производители льдогенераторов, изобретатели стимулируют прогресс в ТПЛ.[22][23] Благодаря высокой эффективности использования энергии, относительно небольшим размерам кристаллизаторов Перекачиваемого льда, снижению требуемой массы хладагента, а также тому, что ТПЛ может быть адаптирована к конкретным техническим и технологическим требованиям в различных отраслях промышленности, существует много применений этой технологии.

Очистка сточных вод[править | править вики-текст]

ТПЛ может быть рекомендована для очистки (осветления) осадков сточных вод. В этом случае используется метод «замораживания-плавления»[24]. Этот метод основан на двух процессах: «правильное» (с заданной скоростью) замораживание (превращение в лёд) осадков с последующим плавлением и разделение жидкой и твёрдой фаз. «Замораживание и плавление» приводит к изменению физико-химической структуры осадков. Этот метод реализуется за счёт перераспределения любых форм связи влаги с твёрдыми частицами осадков. Очевидно, что этот метод предпочтительнее химической коагуляции (физико-химический процесс слипания коллоидных частиц) осадков реагентами. Замораживание осадка способствует увеличению свободного количества воды в осадках и улучшает эффективность осаждения осадка. Таким образом, если скорость выращивания кристаллов не превышает 0,02 м/ч, молекуле воды достаточно времени, чтобы выйти из коллоидных клеток к поверхности, где она замёрзает. После оттаивания, быстроосаждённые твёрдые частицы удаляются шнеком для последующей эффективной фильтрации. Очищенная вода готова к сбросу в водохранилище.

Опреснение морской воды[править | править вики-текст]

К существующим коммерческим методам опреснения морской воды относятся различные дистилляционные методы, обратный осмос и электродиализ. Теоретически, замораживание имеет некоторые преимущества по сравнению с вышеуказанными методами. Эти преимущества включают более низкую потребность в электроэнергии, минимальный потенциал для коррозии и отсутствие зарастания накипью поверхностей теплообменников. Недостатком является то, что замораживание подразумевает производство льдо-водяных смесей, перемещение и обработка которых весьма затруднительна. Небольшое количество опреснительных станций было построено за последние 50 лет, но процесс не имел коммерческого успеха при производстве пресной воды для муниципальных нужд. Вместе с тем, льдогенераторы ПЛ (ЛПЛ) предлагают доступную альтернативу благодаря высокой эффективности процесса кристаллизации. Существующие модели, однако, не имеют необходимого потенциала для промышленных опреснительных установок большой мощности, но небольшие ЛПЛ достаточны и удобны для малых потребностей в опреснении.

Процессы концентрации жидких пищевых продуктов и соков[править | править вики-текст]

В настоящее время концентрация сока и пищевых жидкостей может осуществляться с помощью обратного осмоса или вакуум-испарительной технологии. В промышленных условиях, сок, как правило, выпаривают. С 1962 года широко используются, так называемые, TASTE испарители. Эти испарители имеют высокую пропускную способность, легко промываются, просты в эксплуатации и относительно недорогие. С другой стороны, тепловая обработка ухудшает качество продукта и приводит к потере аромата, что обусловлено высокой температурой водяных паров. Из-за низкого значения коэффициента теплоотдачи между паром и обрабатываемым соком, теплопередача между указанными средами очень неэффективна. Это приводит к громоздкости конструкции предприятий, использующих TASTE испарители. Альтернативным способом получения концентрированного сока и пищевой жидкости является охлаждение и замораживание. В этом случае кристаллы, полученные из чистой водой, будут удалены из сока, вина, или пива путём кристаллизации жидкости с регулируемой скоростью продвижения фронта фазового перехода. В результате, концентрированная среда сохраняет аромат, цвет и вкус. Качество концентратов, полученных в результате замораживания, несравненно выше качества продуктов, произведённых по любой другой технологии. Основные преимущества ТПЛ по сравнению с другими методами замораживания заключаются в очень низком теоретически требуемом расходе электроэнергии и возможности контроля скорости продвижения границы изменения фазы жидкость-лед. Последний довод обуславливает увеличение производства чистых водяных кристаллов льда и упрощение процесса отделения концентрированного сока или пищевой жидкости от ледяных кристаллов.

Производство замороженных пищевых жидкостей[править | править вики-текст]

«Пищевая жидкость» или напиток — это жидкость, которая специально подготовлена для потребления человеком. В дополнение к реализации основной потребности человека в питье, напитки являются частью культуры человеческого общества. В свою очередь, замороженные газированные (насыщенные углекислым газом) напитки (ЗГН) (англ. Frozen carbonated beverages - FCB) и замороженные негазированные напитки (ЗНН) (англ. Frozen uncarbonated beverage) - FUB) стали пользоваться огромной популярностью с 1990 годов 20-го века. Технология Перекачиваемого Льда используется при производстве практически всех, без исключения, ЗГН и ЗНН.

Замороженные газированные напитки[править | править вики-текст]

Замороженная Кока-Кола

Машина ЗГН была изобретена Omar Knedlik, владельцем небольшого ресторана в конце 1950 годов. Для изготовления ЗГН используется смесь ароматизированного сахарного сиропа, газообразной двуокиси углерода (химическая формула СО2) и фильтрованной воды. Как правило, начальная температура смеси равна (12-18)ºС. Газированная смесь подаётся в кристаллизатор ЗГН аппарата, замерзает на внутренней поверхности цилиндрического испарителя и соскребается (счищается) посредством ножей – смесителей, вращающихся с угловой скоростью от 60 до 200 оборотов в минуту. Во внутреннем объёме кристаллизатора поддерживается небольшое положительное давление (до 3 бар) с целью улучшения растворения газа в жидкости. В современных ЗГН аппаратах используется общеизвестная конвенциальная холодильная схема с капиллярной трубкой или терморегулирующим вентилем и, обычно, воздушным конденсатором. Холодильный агент подаётся либо непосредственно в полость двух-стенного испарителя, либо в спиралеобразный испаритель, намотанный на наружную поверхность кристаллизатора. Материал стенки испарителя – только нержавеющая сталь марки SS316L (российский аналог Х18Н10Т), разрешённая к контакту с пищевыми продуктами по требованиям FDA. Температура кипения составляет –(32.0-20.0)ºС. Фирмами и заводами – изготовителями не декларируется часовая производительность ЗГН аппаратов. Вместе с тем, удельные затраты энергии на производство 10,0 кг ЗГП могут достигать (1,5-2,0) кВт-ч.

После перемешивания и замораживания в кристаллизаторе – смесителе, ЗГН разливается через раздаточный кран в стаканчики. Конечным продуктом является густая смесь взвешенных кристаллов льда с относительно небольшим количеством жидкости. Качество ЗГН зависит от большого числа факторов, в том числе, от концентрации и структуры кристаллов льда, а также их размеров. Концентрация льда в водяной смеси определятся точно в соответствии с фазовой диаграммой раствора и может достигать 50%. Максимальный размер кристаллов – от 0.5 мм до 1.0 мм. Начальная температура кристаллизации смеси зависит от начальной концентрации инградиентов в воде и лежит в пределах от -2.0ºС до -0.5ºС. Конечная температура продукта менятся от -6.0ºС до -2.0ºС в зависимости рецептуры и торговой марки фирмы - производителя.

Неожиданный интерес к ЗГН проявляется в Индии. Дело в том, что в Индии не разрешается добавление в Кока-Колу кубикового льда, произведённого из водопроводной воды, из-за большой вероятности её бактериологического заражения. Поэтому ЗГП в виде замороженной колы имеет особую привлекательность как со стороны производителей, так и со стороны покупателей.

Замороженные негазированные напитки[править | править вики-текст]

Замороженный апельсиновый сок

В качестве исходного продукта для ЗНН используются фруктовые и овощные соки, напитки на основе кофе и чая, йогурт. Проводятся научно-исследовательские работы по производству замороженного вина и пива.

ЗНН машины отличаются от ЗГН аппаратов тем, что для них не требуются поддержание небольшого положительного давления в рабочем объёме испарителя, источник газообразного диоксида углерода и специально обученный обслуживающий персонал. В остальном, конструкция современных ЗНН машин аналогична конструкции ЗГН аппаратов. Собственно ЗНН часто намного "влажнее" (меньшая концентрация льда в смеси), чем производимый ЗГН. С другой стороны, ЗНН машины значительно проще и дешевле, чем ЗГН аппараты, и поэтому они являются более распространенными. ЗНН машины можно приобрести за $ 2000 или арендовать менее, чем за $ 100 в сутки в Великобритании.

Мороженое[править | править вики-текст]

Рынок производства мороженого в мире неуклонно возрастает с 1990-х годов, и его оборот составляет десятки миллиардов долларов США[25].

Основными рынками производства мороженого в мире являются: США, Китай, Япония, Германия, Италия, Россия, Франция, Великобритания[26].

Ведущие производители мороженого - Unilever и Nestle, которые контролируют более одной трети этого рынка. В первую пятерку стран-потребителей мороженого входят США, Новая Зеландия, Дания, Австралия и Бельгия[27].

Конструкция и дизайн современных промышленных аппаратов для производства мороженого обеспечивают высокий уровень автоматизации и обслуживания, а также высокое качество производимого мороженого. Процесс производства мороженого включает пастеризацию, гомогенизацию и созревание смеси мороженого. Приготовленная смесь подаётся в кожухотрубный теплообменник-кристаллизатор скребкового типа, в котором осуществляются процессы предварительного замораживания и вспенивания мороженого, посредством подачи заданного количества воздуха в замораживаемую смесь. Хладагент испаряется и постоянно циркулирует в полости между наружной (корпусом) и внутренней трубами. Как правило, начальная температура смеси мороженого равна (12-18)°С. Рабочая температура кипения хладагента составляет минус (25-32)°С. Конечная температура смеси, замороженной в кристаллизаторе, - около минус 5°С. Концентрация льда в смеси достигает (30-50)% в зависимости от рецептуры и технологического процесса, реализуемого производителем. В процессе замораживания кристаллы льда образуются («растут») на внутренней поверхности испарителя кристаллизатора. Выращенные кристаллы льда удаляются (срезаются) с поверхности ножами (скребками) с целью предотвращения образования ледяной корки на внутренней стенке испарителя. Удалённые кристаллы льда перемешиваются в объёме кристаллизатора с жидкой фазой и способствуют снижению её температуры и улучшению теплообмена внутри замораживаемого продукта.

В испарителе также вращаются специальные устройства (англ. dashers), способствущие дроблению пузырьков воздуха и аэрации смеси. Затем замороженный продукт подаётся на расфасовку или на «закалку» (домораживание) для придания ему необходимой твердости. Продукт выдерживается в закалочных камерах при температуре —30°С. При этом общее количество замороженной воды повышается до 80 %. После закалки мороженое направляется в реализацию или на хранение.

Качество мороженого и его «мягкая» текстура зависят от структуры кристаллов льда, их размеров и от вязкости мороженого. Вода вымерзает из жидкости в виде льда. Поэтому концентрация, оставшихся в жидкости, сахаров увеличивается, и, следовательно, температура кристаллизации смеси понижается. Таким образом, структуру мороженого можно охарактеризовать как частично замороженную пену с ледяными кристаллами и пузырьками воздуха. Крошечные жировые шарики флокулируют и окружают пузырьки воздуха также в виде дисперсной фазы. Белки и эмульгаторы, в свою очередь, окружают жировые шарики. Непрерывная фаза в мороженом состоит из очень концентрированной незамерзшей жидкости, содержащей сахара.

Окончательный средний диаметр кристаллов льда зависит от скорости замораживания. Чем скорость замораживания выше, тем лучше условия для нуклеации смеси, и количество более мелких кристаллов льда больше. Как правило, после охлаждения и замораживания смеси в кристаллизаторе, размеры ледяных кристаллов могут достигать 35-80 микрон.

Рыбное хозяйство и пищевая промышленность[править | править вики-текст]

Наполнение танка перекачиваемым льдом, изготовленным из морской воды
Охлаждение рыбы с помощью перекачиваемого льда

Оборудование на основе ТПЛ может быть использовано в процессах охлаждения продуктов в рыбной и пищевой промышленностях[28][29]. По сравнению с кристаллическим льдом, произведённым из пресной воды, ПЛ имеет следующие преимущества: однородность, более высокие скорости охлаждения продуктов питания и рыбы, способствует увеличению срока хранения (годности), исключает вероятность «ожогов» продукта и механического повреждения внешней поверхности охлаждаемого объекта. ПЛ соответствует требованиям продовольственной безопасности и общественного здравоохранения, сформулированным в HACCP и ISO. Наконец, ПЛ характеризуется более низким удельным расходом электроэнергии по сравнению с существующими технологиями с использованием обычного пресного кристаллического льда.

Супермаркеты[править | править вики-текст]

Системы накопления энергии на основе ТПЛ являются привлекательными для охлаждения воздуха в прилавках (витринах) супермаркетов[30]. Для этого случая ПЛ циркулирует по уже имеющимся трубопроводам в качестве хладоносителя. ПЛ используется, как замена хладагентов, разрушающих озоновый слой, например: Хлордифторметан (R-22) и других хлорфторуглеродов.

Целесообразность использования ТПЛ для этого применения, обусловлена следующими факторами:

  1. Высокая теплоотдача от ПЛ обеспечивает компактность оборудования. Оборудование ТПЛ меньше, по сравнению с другими типами холодильного оборудования той же мощности. ЛПЛ занимает меньше площади, имеет меньший объем и вес;
  2. Структура ПЛ обуславливает существенно лучшие параметры этой охлаждающей среды. Сравнение показателей ПЛ может быть проведено на любой основе, в том числе, на единицу площади пола, занимаемого оборудованием, на единицу веса или объёма оборудования;
  3. С ТПЛ легко поддерживать постоянную температуру воздуха внутри продуктовых витрин и прилавков супермаркета;
  4. ТПЛ позволяет системе охлаждения быть более гибкой, при этом холодильные шкафы могут легко перестраиваться в соответствии с увеличением или уменьшением тепловой нагрузки;
  5. Витрины, прилавки и шкафы, использующие ТПЛ, позволяют сократить длину труб с холодильным агентом, уменьшить расходы по обслуживанию и трудозатраты по обнаружению утечек по сравнению с системами непосредственного охлаждения или насосно-циркуляционными холодильными системами;
  6. Благодаря высокой эффективности процесса передачи тепла в ТПЛ, требуется пониженное количество хладагента;
  7. В противовес системам прямого расширения хладагента, витрины, прилавки и шкафы, использующие ТПЛ, не выбрасывают тепло в помещение, так как нет необходимости для установки воздушных конденсаторов под оборудованием. Поэтому воздух вокруг витрин не нагревается;
  8. При использовании ТПЛ требуется меньше энергии на размораживание (дефростацию) оборудования.

Производство ледяного вина[править | править вики-текст]

Широкие перспективы использования ТПЛ открыты для производства специальных вин, именуемых Ледяное вино[31]. По сравнению с существующей технологией производства «Richwine» или «Ice wine», при использовании ТПЛ не нужно ждать несколько месяцев, пока заморозится виноград. Свежевыжатый виноград собирают в специальный контейнер, подключенный к аппарату по производству ПЛ. Сок прокачивается через ЛПЛ, из которого уже выходит в виде смеси льда (крошечных, чистых, свободных от молекул сока, кристаллов), и немного более концентрированного сока. Жидкий лед возвращается в накопительный бак, в котором, в соответствии с законом Архимеда, происходит естественная сепарация льда и сока. Цикл повторяется много раз, пока концентрация сахара в соке не достигает (50-52)°Вх по шкале Брикса. Концентрированный сок легко удаляется из резервуара и перекачивается в другой специальный танк для реализации процесса брожения до момента получения этого напитка.

Системы накопления и хранения энергии[править | править вики-текст]

Льдогенератор перекачиваемого льда и накопительный танк, установленные в подвале супермаркета Олимпийский в Никозии, Кипр

Системы накопления и хранения энергии (СНХЭ) на базе ТПЛ[32] могут быть использованы в централизованных системах кондиционирования воздуха с водяным охлаждением. СНХЭ с ТПЛ позволяет снизить эксплуатационные расходы здания, потребность в новых электростанциях и линиях электропередач, потребление энергии электростанцией, загрязнение атмосферы, выбросы парниковых газов. Срок возврата инвестиций при использовании СНХЭ с ТПЛ составляет 2 — 4 года. По сравнению со статическими и динамическими системами хранения льда (СДСХЛ)[33], общий коэффициент теплопередачи (OКТП) при производстве ПЛ, более чем в десятки или сотни раз, выше (эффективнее), чем тот же коэффициент для указанных выше типов СДСХЛ. Это объясняется наличием большого количества термических сопротивлений между кипящим хладагентом в испарителе и водой / льдом в накопительном баке в СДСХЛ. Высокие значения OКТП в СНХЭ на основе ТПЛ обуславливают уменьшение объемов комплектующих изделий, увеличение максимально достижимой концентрации льда в объеме бака, и это, в конечном счете, влияет на цену оборудования. СНХЭ на основе ТПЛ установлены во многих странах: Японии, Кореи, США и Великобритании[34].

Mедицина[править | править вики-текст]

Разработан технологический защитный процесс охлаждения на основе использования специально изготовленной ледяной суспензии для медицинских применений[35]. В этом случае ПЛ может быть введен внутрь артерии, внутривенно, а также на наружные поверхности органов при использовании лапароскопии, или даже через эндотрахеальную трубку. Результаты исследований подтверждают тот факт, что ПЛ может быть использован для выборочного охлаждения органов с целью предотвращения или ограничения ишемического повреждения после инсульта или сердечного приступа. Завершены медицинские тесты на животных, моделирующие условия проведения стационарных лапароскопических операций на почку. Результаты исследований французских и американских учёных должны быть одобрены американским Управлением по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов, (англ. Food and Drug Administration, FDA, US FDA)[36].

Преимущества ТПЛ в применении к медицине:

  1. ПЛ может легко перекачиваться через узкие игольные катетеры, обеспечивающие высокую подводимую холодильную мощность и быстрое охлаждение органов;
  2. ПЛ позволяет обеспечить защитное охлаждение и контроль температуры целевых органов во время операции;
  3. ПЛ помогает людям, которым требуется срочная медицинская помощь, включая даже случаи остановки сердца и инсульт.

Горнолыжные курорты[править | править вики-текст]

Экономические последствия глобального потепления стимулируют интерес к производству снега на горнолыжных курортах в теплую погоду, даже при температуре окружающей среды 20 °C.Требуемая электрическая мощность и размеры существующего производственного оборудования в значительной степени зависят от влажности, ветра и температуры окружающей среды, которая должна быть ниже минус 4°С. Способ производства снега основан на распылении и замораживании в воздухе капелек воды до их соприкосновения с поверхностью земли. ПЛ производимый по Технологии Вакуумного Льдогенератора (ВЛГ)[37] помогает профессиональным лыжникам увеличить сроки тренировок до и после зимнего сезона (на протяжении последних месяцев осени и в начале весны). Для любителей лыжного спорта появляется возможность кататься на лыжах круглый год.

Процесс производства ПЛ организован следующим образом. В объёме сосуда над солевым раствором, размещённым внутри ВЛГ, создаётся очень низкое давление. Небольшая часть раствора испаряется в виде воды, а оставшаяся жидкость замерзает, формируя смесь раствора и кристаллов льда. Водяные пары постоянно отсасываются из ВЛГ, сжимаются и подаются в конденсатор за счёт центробежного компрессора особой конструкции. Стандартный охладитель воды поставляет охлаждающую воду с температурой 5°С для конденсации водяного пара. Жидкая ледяная смесь перекачивается из объема ВЛГ в концентратор, в котором кристаллы льда отделяются от жидкости. Высоко концентрированный лёд извлекается из концентратора.

ВЛГ(ы) установлены на горнолыжных курортах Австрии и Швейцарии.


См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Use of pumpable slurry ice at sea. Seafood Scotland (May 31,2005). Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  2. (2004) «Trials of the Pumpable Icing of Fish». Seafish Technology and Training.
  3. Менин, Борис Системы накопления тепловой энергии для малого бизнеса и домашнего применения. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  4. Liquid Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  5. El-Boher, Arie; Michael Pechatnikov & Semion Novak et al., "Method and installation for continuous production of liquid ice", US 5383342, issued 1995
  6. Zusman, Vladimir; Yuri Kayem & Boris Menin, "Method and installation for continuous production of whipped ice", US 6119467, issued 2000
  7. Menin, Boris, "Method and installation for continuous crystallization of liquids by freezing", US 6305189, issued 2001
  8. Flow ice. Проверено 6 июня 2011.
  9. Deepchill™ Variable-State Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  10. Slurry Ice. Проверено 6 июня 2011. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  11. Fluidic Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  12. Binary-Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  13. Optim Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  14. Bubble Slurry™ Ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  15. Жидкий лёд. Проверено Март 10, 2011. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  16. Gel-ice. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  17. Slurry-ICE™. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  18. MaximICE Ice Slurry. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  19. Chapter 34: Ice manufacture // Refrigeration. — American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 2006. — ISBN 1931862877
  20. Vacuum Ice Maker (VIM). Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  21. Плотников В. Т., Филаткин В. Н. Разделительные вымораживающие установки. М.: Агропромиздат, 1987
  22. (2004) "Ice Slurry: A promising technology"., International Institute of Refrigeration. Проверено June 9, 2011. 
  23. (2007) "Ice Slurries: State of the Art"., International Institute of Refrigeration. Проверено June 9, 2011. 
  24. Lyubarsky, Vladlen; Nikolai Fomin & Genady Kravtzov et al., "Plant for treatment of sediment of natural and wastewaters", US 4786407, issued 1988
  25. (2009) "Market Update. Trends in Sales and Innovations"., International Dairy Foods Association. Проверено May 7, 2011. 
  26. 2008 Dairymark.com Global ice cream industry – strategic market,international trade & production review. Dairymark.com (February 1, 2008). Проверено 7 мая 2011.
  27. What Is the World's Largest Ice Cream Manufacturer?. Проверено 7 мая 2011. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  28. Deepchill™ Variable-State Ice in a Poultry Processing Plant in Korea. Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  29. Results of Liquid Ice Trails aboard Challenge II (April 27, 2003). Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  30. Comparative Assessment of the Climate Relevance of Supermarket Refrigeration Systems and Equipment. — Berlin: Federal Environment Agency, 2008.
  31. Galilee- Sweet White Wine (2004). Проверено 3 апреля 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  32. Completion of "Environmentally Friendly Heat Source Improvement Work" at OMM Building in Osaka City (1998). Проверено 10 марта 2014. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.
  33. Zhao, Haihua & Zhang, Hongbin (17 June 2010), "«Ice Thermal Storage Systems for LWR Supplemental Cooling and Peak Power Shifting»", Proceedings of ICAPP 10, <http://www.inl.gov/technicalpublications/Documents/4502635.pdf>. Проверено 10 марта 2014. 
  34. Handbook on Ice Slurries-Fundamentals and Engineering. — Paris: International Institute of Refrigeration, 2005. — ISBN 2-913149-42-1
  35. (2010) "Rapid Cooling Using Ice Slurries for Industrial and Medical Applications"., Argonne National Laboratory. Проверено June 11, 2011. 
  36. (2008) "Medical Ice Slurry Coolants for Inducing Targeted-Organ/Tissue Protective Cooling"., Argonne National Laboratory. Проверено June 11, 2011. 
  37. All Weather Snowmaker. Проверено 24 июля 2011. Архивировано из первоисточника 23 июля 2012.

Ссылки[править | править вики-текст]