СПОСОБ ОТТАИВАНИЯ ИНЕЯ С БАТАРЕЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ КАМЕРЫ Российский патент 1996 года по МПК F25D21/06 F28F17/00 

Изобретение относится к способу удаления инея с батарей холодильных камер путем его растапливания циркулирующей жидкостью с сбором в поддон талой воды.

Изобретение может быть использовано на холодильниках предприятий мясо-молочной промышленности и торговли.

Широкое применение на промышленных холодильниках получили пристенные батареи [1] которые обеспечивают тихое охлаждение камер, что в условиях длительного хранения мороженых грузов, имеет преимущество перед воздушным способом охлаждения ввиду отсутствия дополнительных теплопритоков от работы электродвигателей и меньшей величины усушки продуктов при их хранении без упаковки.

Однако, серьезным недостатком батарейного охлаждения является сложность очистки охлаждающих поверхностей от инея.

В холодильных камерах, предназначенных для длительного хранения, например, мороженного мяса, оттаивание батарей ведут 2 3 раза в году после освобождения камер от грузов. Оттаивание батарей с применением горючих паров ведут следующим образом:
Перед проведением оттаивания прекращают подачу в них жидкого хладоагента, сливают содержащийся в них жидкий хладагент, отключают оттаиваемые батареи от остальной системы охлаждения.

После проведения подготовительных операций в батареи, подлежащие оттаиванию, подают горячие пары холодильного агента, которые внутри батареи конденсируются, отдавая скрытую теплоту конденсации инею. Подтаявший от металлической поверхности иней в виде мокрого снега и отдельных капель падает на пол, освобождая при этом теплообменную поверхность от инея. Опавший мокрый снег савковыми лопатами собирают с пола в отдельную тару и выносят его за пределы холодильника.

В процессе оттаивания температура воздуха в камере повышается, а поэтому освобождение батарей от инея ведут только после отгрузки продукции.

В процессе оттаивания ввиду большой разности парционального давления водяного пара на поверхности оттаиваемой батареи при температуре 0^oC и в воздухе холодильной камеры при отрицательной температуре имеет место интенсивное испарение воды, на что расходуется значительное количества тепла.

Испаряющаяся влага с оттаиваемых батарей образует внутри камеры туман, который оседает на холодную поверхность ограждений в виде инея.

Известен способ оттаивания воздухоохладителей [2] размещенных в холодильной камере путем орошения внешней поверхности батарей теплой водой. Процессу оттаивания инея предшествует процесс освобождения батареи от жидкого холодильного агента.

Теплая вода в процессе оттаивания передает теплую энергию инею, который воспринимая это тепло растаивает. Оттаявший иней вместе с остывшей теплой водой стекают в поддон воздухоохладителя, из которого вода по трубопроводу отводится за предел холодильной камеры.

Недостаток известного способа состоит: в известном испарении воды с переносом водяного пара в грузовой объем и его последующего инеобразования на холодильных поверхностях строительных конструкций и продуктов хранения; в повышенном расходе тепловой энергии из-за интенсивного испарения воды.

Настоящее техническое предложение направлено на создание способа оттаивания инея с батарей холодильной камеры при отрицательной температуре воздуха в ней без проведения предварительной разгрузки камеры от замороженных грузов.

Принципиальная конструкция батареи, на которой предусматривается реализация предлагаемого способа оттаивания, представлен на чертеже. Предлагаемый способ реализуется на устройстве, которое включает: пристенную батарею 1, оросительное устройство 2, поддон 3.

Пристенная батарея 1 содержит патрубки 4 для подвода и отвода хладоносителя, а оросительное устройство 2 трубопровод 5 для подачи гидрофобной жидкости с вентилем 6. Трубопровод 5 подключен не только к оросительному устройству 2, но так же к поддону 3, соединенному сливным трубопроводом 7 с отстойником 8, размещенному вне холодильной камеры.

Отстойник 8, оборудованный в верхней части теплообменником 9, содержит трубопровод 10 слива талой воды и трубопровод 11 для отвода гидрофобной жидкости к насосу 12, который подключен к трубопроводу 5.

Описанное устройство работает следующим образом.

Батарею 1, подлежащую оттаиванию от инея, после предварительного освобождения от жидкого хладоносителя, подвергают оттаиванию.

Оттаивание батарей осуществляется подачей насосом 12 по трубопроводу 5 через вентили 6 в оросительное устройство 2 и поддон 3 гидрофобной жидкости при температуре 2^oC10^oС. Плотность гидрофобной жидкости должны быть менее 0,95 г/см³, т.е. меньше плотности воды (в качестве этой жидкости может быть использовано отработанное масло после компрессоров).

От общего количества гидрофобной жидкости, подаваемой на батарею 1, 20^oC25 процентов должно подаваться в поддон 3. В поддоне 3 тепло гидрофобной жидкости первоначально расходуется на подогрев самого поддона 3 и сливных трубопроводов 7, а в процессе оттаивания на нагрев смеси талая вода, гидрофобная жидкость и мокрый снег.

Гидрофобная жидкость, поступившая в оросительное устройство 2, равномерно распределяется по длине устройства 2 и в виде тонкой пленки стекает на верхнюю трубу батареи 1 покрытую инеем. Гидрофобная жидкость, как более легкая среда (чем талая вода) обволакивает орошаемую поверхность, включая мокрый снег, талую воду и лед, отделяя их от воздуха холодильной камеры.

Наличие гидрофобной жидкости на внешней поверхности оттаиваемого инея отделяет талую поверхность от воздуха, что предотвращает испарение талой воды в воздух камеры, а следовательно туманообразование. При этом, исключается перенос влаги с батареи 1 на продукцию и ограждающие конструкции, что в значительной степени снижает теплопотери от оттаиваемой батареи 1 к воздуху камеры.

Смесь гидрофобной жидкости, талой воды и мокрого снега при температуре 0^oC стекает в поддон 3, в который также подается гидрофобная жидкость. Гидрофобная жидкость как более легкая среда в поддоне 3 находится в верхней его части, а талая вода в нижней. Из поддона 3 смесь талой воды и гидрофобной жидкости стекает по сливному трубопроводу 7 в отстойник 8, в котором гидрофобная жидкость отделяется от талой воды и поднимается в верхнюю его часть, а талая вода, как более тяжелая оказывается в нижней части. Вода из отстойника 8 по мере ее накопления удаляется из системы по трубопроводу 10.

Для подогрева гидрофобной жидкости до температуры 2^oC10^oC в теплообменник 9 подводится тепло от постороннего источника. Незначительный нагрев гидрофобной жидкости объясняется необходимостью обеспечения минимальных теплопоступлений в грузовой объем камеры в процессе оттаивания, что позволяет проводить оттаивание пристенных батарей при наличии мороженных грузов в камере.

Предложенный способ оттаивания батарей может быть эффективно использован также для оттаивания инея с батарей воздухоохладителей.

Пример осуществления способа при температуре гидрофобной жидкости в пределах 2^oC5^oC, указанных в первичных материалах заявки.

Оттаиванию подлежит 10 трубная оребренная батарея, размещенная в холодильной камере с температурой минус 18^oC. Батарея изготовлена из труб диаметром 57x3,5, оребренная лентой 46х1 с шагом 35,7 мм, поверхность одного и оребренной трубы 1,12 м³. Общий вес такой трубы 8,6 кг.

Практика проектирования и эксплуатации холодильников показала, что длина пристенных батарей колеблется от 2 до 30 м при количестве труб по высоте от 4 до 14 шт.

Для удобства производим расчет по определению продолжительности оттаивания инея с батареи на участке ее длины в 1 м.

Общая поверхность такого участка составляет 1,12х10 11,2м² (вес - 86 кг). Вес инея при толщине 5 мм и удельном весе 500 кг/м³ составляет:
Q₂ 11,2 x 0,005 x 500 28 кг
Процесс оттаивания инея с батареи будет протекать как при непосредственном его оттаивании на поверхности батареи так и путем его частичного смыва талой водой и гидрофобной жидкостью в желоб. Количество тепла необходимого: для оттаивания на поверхности батареи, Q₁; для оттаивания в желобе инея, смытого с батареи, Q₂
Q₁ q₁ + q₂ + q₃ + q₄,
где q₁= С•G₁•Δt = 0,11×86(0+18) = 170 ккал тепло необходимое для нагрева металлической части батареи;
q₃ k₁•G₂•r 0,7 x 28x 80 1568 ккал - тепло таяния инея;
q₂= С•G₂•Δt = 0,5×28•(0+18) = 252 ккал тепло необходимое для подогрева инея от (-18) до 0^oC;
q₄= α•f•Δt = 7×11,2(0+18) = 1411 ккал/час теплопотери от батареи в камеру в процессе расстаивания инея.

Итого Q₁ 3401 ккал/час
Q₂ K₂•G₂•r 0,30 x 20x 80 672 ккал,
где К₂- количественная доля инея, которая смывается с батареи в желоб.

Для оттаивания инея принимаем плотность орошения батареи гидрофобной жидкостью в количестве 200 л/м час при температуре 5^oC. Количество тепла, сообщаемое гидрофобной жидкостью имею составляет:

Продолжительность оттаивания определяем в результате деления тепла на тепло Q₁.

Количество тепла, поступающего в желоб гидрофобной жидкостью равно:

Ввиду того, что Q₄ больше чем Q₂, то имеются основания утверждать что имей смытый в желоб будет равномерно оттаиваться в течение часа.

Продолжительность оттаивания может быть снижена в результате снижения теплопотерь q₄ от батареи. Снижение q₄ возможно путем устройства над батареей занавеси, исключающей конвекцию воздуха у поверхности батареи в процессе оттаивания.

Характеристика величин, включенных в формулы: С теплоемкость, ккал/кг; G вес, кг; t перепад температур, ^oС; r скрытая теплота таяния инея, ккал/кг; К₁- коэффициент, учитывающий количество инея оттаиваемого непосредственно на батарее; K₂ то же, смываемого с батареи и расстаиваемого в желобе; V объем гидрофобной жидкости, л/час; γ удельный вес, л/кг; t время, час; f поверхность участка батареи, м².

K₃ 0,2^oC0,25 от расхода на орошение согласно формуле изобретения. Настоящий способ позволяет проводить оттаивание инея с поверхности батарей холодильных камер с отрицательной температурой при использовании гидрофобной жидкости с температурой 2^oC5^oC. При наличии в камере нескольких батарей их оттайку следует проводить последовательно, что положительно скажется на температурно-влажностном режиме камеры.

Данный способ позволяет осуществить процесс оттаивания при отрицательной температуре воздуха в камере без необходимости предварительной разгрузки продукции ввиду отсутствия испарения воды с оттаиваемой поверхности, минимального поступления тепла в камеру и отвода гидрофобной жидкостью талой воды за пределы камеры; повысить культуру производства, проводить более частые оттайки с целью уменьшения энергетических затрат на производство холода и увеличения холодоотдачи батарей для поддержания температурного режима; осуществить оттаивание при минимальных трудозатратах; использовать для проведения процесса тепло низкого температурного потенциала; аккумулированный в талой воде холод использовать на другие технологические нужды.

Литература:
1. Крылов Ю. С. и др. Проектирование холодильников и др. изд. Пищевая промышленность, М; 1972, с. 127 130, рис. 64.

2. Оттаивание воздухоохладителей (обзорная информация, серия Холодильная промышленность и транспорт, М: 1972, с. 9 16. (прототип).

Использование: в холодильной технике при оттаивании инея с батарей холодильной камеры. Сущность: оттаивание осуществляют путем орошения инея на поверхности батареи гидрофобной жидкостью при температуре 2^oC5^oC и одновременной подачей 20^oC25 процентов этой жидкости в поддон для растапливания опавшего инея. Плотность гидрофобной жидкости менее 0,95 г/см³, а температура замерзания ниже температуры воздуха в камере. Смесь талой воды, гидрофобной жидкости и мокрого снега стекает в поддон, из которого смесь сливают в отстойник. Из отстойника талую воду выводят, а гидрофобную жидкость, отделившуюся от талой воды, нагревают от поверхности теплообменника и вновь подают на орошение оттаиваемой батареи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ оттаивания инея с батарей холодильной камеры, предусматривающий орошение их внешней поверхности жидкостью при отключенной подаче хладагента, отличающийся тем, что в качестве орошающей жидкости используют гидрофобную жидкость с температурой замерзания, которая ниже, чем температура воздуха в камере, с температурой плюс 2-5^oС и плотностью менее 0,95 г/см³, при этом 20-53% от общего количества гидрофобной жидкости, подаваемой на батарею, направляют в расположенный под последней поддон для растапливания опавшего инея. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкую смесь из поддона отводят в отстойник для отделения и вывода талой воды из установки, а гидрофобную жидкость из верхней части отстойника нагревают и повторно насосом подают на оттаивание.