Суспендированный 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. Суспензированный лед поглощает больше тепла по сравнению с однофазными хладагентами, такими как рассол, поскольку также используется энтальпия плавления (скрытая теплота) льда.
Характеристики
Небольшой размер частиц льда приводит к большей площади теплопередачи, чем у других типов льда данного веса. Его можно упаковать в контейнер с плотностью до 700 кг/м3, что является самым высоким коэффициентом упаковки льда среди всего промышленного льда, который можно использовать.
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.
Области применения
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.
Преимущества
Суспензийный лед также используется для охлаждения продуктов непосредственно в процессе обработки пищевых продуктов в водонепроницаемых транспортных контейнерах. Он обеспечивает следующие преимущества:
Генераторы жидкого льда
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.
Генераторы скребковой поверхности
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 торговой маркой 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.
Генераторы прямого контакта
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.
Генераторы суперохлаждения
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.