Сухой лед

Эта статья включает список ссылок , связанных чтений или внешних ссылок , но ее источники остаются неясными, поскольку в ней отсутствуют встроенные цитаты . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, введя более точные цитаты. ( Ноябрь 2014 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Суспензийный лед — это хладагент с изменяющейся фазой, состоящий из миллионов ледяных «микрокристаллов» (обычно диаметром от 0,1 до 1 мм), сформированных и взвешенных в растворе воды и депрессанта точки замерзания . Некоторые соединения, используемые в этой области, — это соль , этиленгликоль , пропиленгликоль , спирты, такие как изобутиловый и этанол , и сахара, такие как сахароза и глюкоза . Суспензийный лед поглощает больше тепла по сравнению с однофазными хладагентами, такими как рассол , поскольку также используется энтальпия плавления ( скрытая теплота ) льда.

Небольшой размер частиц льда приводит к большей площади теплопередачи , чем у других типов льда при заданном весе. Он может быть упакован в контейнер с плотностью до 700 кг/м ³ , что является самым высоким коэффициентом упаковки льда среди всего используемого промышленного льда.

Сферические кристаллы обладают хорошими текучими свойствами, что позволяет легко распределять их по обычным насосам и трубопроводам, а также по продукту в системах охлаждения с прямым контактом, что позволяет им проникать в щели и обеспечивать больший поверхностный контакт и более быстрое охлаждение, чем другие традиционные формы льда (чешуйчатый, блочный, ракушечный и т. д.).

Благодаря своим реологическим свойствам, высокой охлаждающей способности и гибкости в применении система получения жидкого льда может заменить традиционные льдогенераторы и холодильные системы, а также обеспечивает повышение энергоэффективности : 70% по сравнению с примерно 45% в стандартных системах, более низкий расход фреона на тонну льда и более низкие эксплуатационные расходы.

Сухой лед широко используется в широком спектре процессов кондиционирования воздуха , упаковки и промышленного охлаждения, в супермаркетах, а также при охлаждении и хранении рыбы, овощей, птицы и других скоропортящихся продуктов.

Суспензийный лед может повысить эффективность охлаждения существующих систем охлаждения или замораживания рассола до 200% без каких-либо серьезных изменений в системе (например, теплообменнике , трубах, клапанах), а также сократить потребление энергии, используемой для перекачивания.

Суспензию льда также используют для охлаждения продуктов непосредственно в процессе обработки пищевых продуктов в водонепроницаемых транспортных контейнерах . Она обеспечивает следующие преимущества:

• Продукт охлаждается быстрее — гладкая круглая форма мелких кристаллов обеспечивает максимальную площадь контакта с продуктом и, как следствие, более быструю передачу тепла.
• Лучшая защита продукта — гладкие, круглые кристаллы не повреждают продукт, в отличие от других форм острого, зубчатого льда (чешуйчатого, блочного, ракушечного и т. д.).
• Равномерное охлаждение — в отличие от другого льда неправильной формы, который в основном проводит тепло через воздух, круглая форма кристаллов суспензии позволяет им свободно течь по всему продукту, заполняя все воздушные карманы, равномерно поддерживая прямой контакт и желаемую низкую температуру.

Сухой лед генерируется с использованием уникального типа технологии производства льда. Обычные генераторы льда производят острые, сухие ледяные фрагменты, а не маленькие сферические кристаллы, которые встречаются в сухом льде. В традиционных системах охлаждения рассола кристаллы, образующиеся внутри раствора, блокируют или повреждают систему.

Первый в мире патент на генератор жидкого льда был подан компанией Sunwell Technologies Inc. из Канады в 1976 году. Sunwell Technologies Inc. представила жидкий лед под торговым названием deepchill ice в конце 1970-х годов. Жидкий лед создается в процессе формирования сферических кристаллов льда в жидкости. Генератор жидкого льда представляет собой вертикальный кожухотрубчатый теплообменник со скребковой поверхностью . Он состоит из концентрических трубок с протекающим между ними хладагентом и раствором воды/депрессанта точки замерзания во внутренней трубке. Внутренняя поверхность внутренней трубки протирается с помощью механизма, который в оригинальной конструкции Sunwell состоит из центрального вала, подпружиненных пластиковых лопастей , подшипников и уплотнений . Небольшие кристаллы льда, образующиеся в растворе вблизи поверхности трубки, протираются с поверхности и смешиваются с незамерзшей водой, образуя жидкий раствор. Другие генераторы жидкого льда адаптировали первую идею протирания поверхности с помощью шнека , изначально разработанного для создания чешуйчатого льда. Протиратели также могут быть щетками или теплообменниками с псевдоожиженным слоем для кристаллизации льда. В этих теплообменниках стальные частицы циркулируют с жидкостью, механически удаляя кристаллы с поверхности. На выходе стальные частицы и жидкий лед разделяются.

Несмешивающийся первичный хладагент испаряется , перенасыщая воду и образуя небольшие гладкие кристаллы. При прямом контактном охлаждении нет физической границы между рассолом и хладагентом, что увеличивает скорость теплопередачи. Однако основным недостатком этой системы является то, что небольшое количество хладагента остается в рассоле, запертом в кристаллах. Этот хладагент выкачивается вместе с суспензией из генератора в окружающую среду.

Чистая вода переохлаждается в охладителе до −2°C и выпускается через сопло в резервуар для хранения. При выпуске она претерпевает фазовый переход , образуя мелкие частицы льда с долей льда 2,5%. В резервуаре для хранения она разделяется разницей в плотности льда и воды. Холодная вода переохлаждается и снова выпускается, увеличивая долю льда в резервуаре для хранения. Однако небольшой кристалл в переохлажденной воде или зародышевая ячейка на поверхности будут действовать как затравка для кристаллов льда и блокировать генератор.

• Холодовая цепь
• Рыбная промышленность
• Технология перекачиваемого льда

• Майкл Кауффелд, Масахиро Каваджи, Питер В. Эгольф. Справочник по ледяным шламам. IIR ISBN  2-913149-44-8
• Делфтский технический университет (Нидерланды)