устройство для охлаждения воды и аккумуляции холода

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения воды и аккумуляции холода, содержащее кожух и поярусно расположенные теплообменные элементы, отличающееся тем, что теплообменные элементы выполнены в виде открытой горизонтальной емкости типа "гамак" из эластичного материала, навешенного на раму, одна из сторон которой ниже остальных, элементы поярусно сдвинуты относительно друг друга в горизонтальном направлении, а внутри их установлена решетка из высокотеплопроводного материала с зубчатой верхней кромкой, выступающей над уровнем воды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на нижерасположенной стороне рамы установлена планка с зубчатой кромкой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в теплообменных элементах установлены испарители холодильной машины.

4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что между двумя планками рамы установлены промежуточные с возможностью вертикального перемещения.

5. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что теплообменные элементы расположены по винтовой линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к установкам с испарением хладоагента, например воды, и может быть использовано при холодильной обработке продукции.

Известно устройство для охлаждения, содержащее ороситель, поверхность охлаждения и циркуляционный контур воды (авт. св. СССР N 1335214, кл. A 01 J 9/04).

Недостаток этого устройства - низкие эксплуатационные возможности, связанные с ограниченной величиной (в заданном объеме) поверхности охлаждения и малой величиной аккумулируемого льда.

Известно также устройство для аккумуляции холода, содержащее кожух, теплообменные элементы в виде панельных герметичных емкостей, заполненных аккумулирующим веществом, подвешенные свободно и поярусно на перекладинах (авт. свид. СССР N 1638491, кл. F 25 B 1/00).

Недостаток этого устройства - ограниченные функциональные возможности, так как при положительных температурах атмосферного воздуха оно не может обеспечить достаточно быстрое охлаждение воды циркуляционного контура (из-за существенной тепловой инерции панельных емкостей).

Задача изобретения - повышение эффективности работы при охлаждении хладоагента и при аккумулировании холода путем интенсификации теплообмена.

Технический результат - снижение затрат энергии при холодильной обработке продукции.

Для этого в устройстве для охлаждения воды и аккумуляции холода, содержащем кожух и поярусно расположенные теплообменные элементы, последние выполнены в виде открытой горизонтальной емкости типа "гамак" из эластичного материала, навешенного на раму, одна из сторон которой ниже других, элементы поярусно сдвинуты друг относительно друга в горизонтальном направлении, а внутри их установлена решетка из высокотеплопроводного материала с зубчатой верхней кромкой, выступающей над уровнем воды.

Такое выполнение устройства позволяет повысить эффективность охлаждения воды и замораживания ее. Это обусловлено тем, что в нем охлаждающий воду воздух имеет значительную поверхность контакта с ней, а высокотеплопроводная решетка способствует интенсификации теплопереноса в толщу воды.

На фиг. 1 показан общий вид устройства в вертикальном разрезе, на фиг. 2 - часть теплообменного элемента, на фиг. 3 и фиг. 4 - виды теплообменного элемента на фиг. 2, на фиг. 5 - вариант теплообменного элемента с расположенным в нем испарителем холодильной машины, на фиг. 6 - вариант теплообменного элемента с регулируемым объемом, на фиг. 7 и фиг. 8 - вариант устройства с винтовым по высоте расположением теплообменных элементов.

Устройство содержит кожух 1 с расположенными в нем поярусно теплообменными элементами 2 в виде емкости типа "гамак", подвешенной на раме, планка 3 которой ниже остальных 4. Элементы 2 сдвинуты относительно друг друга в горизонтальном направлении таким образом, чтобы мог осуществиться перелив воды с верхнего элемента на нижерасположенный. Теплообменные элементы 2 совместно с кожухом 1 образуют каналы 5 и 6 для прохода воздуха, нагнетаемого вентилятором 7. Вода в устройство поступает через ороситель 8. Для интенсификации теплообмена в емкости элемента 2 может быть расположена решетка 9 из высокотеплопроводного материала (например из оцинкованного железа). Со стороны слива на раме теплообменного элемента 2 закреплена планка 10 с зубчатой кромкой, обеспечивающая равномерное распределение воды при ее переливе на нижний элемент. Для замораживания воды в элементах 2 в них может располагаться испаритель из оребренных труб 11 холодильной машины.

Для регулирования объема воды в элементах 2 /это связано с изменением времени замораживания/ в кожухе 1 могут быть установлены планки 12 с возможностью перемещения в пазах 13 по вертикали. В нижней части кожуха 1 расположен сборник 14 охлажденной воды, из которого она насосом 15 подается потребителю.

Устройство работает следующим образом. Режим охлаждения воды. В этом случае вода насосом 15 из бака 14 подается к потребителю /не показан/, а затем - в ороситель 8. Далее, вода последовательно заполняет элементы 2, перетекая с верхних на нижние и охлаждаясь потоком воздуха, подаваемого вентилятором 7. Охлажденная вода стекает в поддон 14. Установка в элементах 2 решетки 9 существенно интенсифицирует охлаждение воды. Это, во-первых, связано с тем, что тепло от внутренних слоев воды по решетке передается к холодному воздуху, во-вторых, зубчатые кромки решетки турбулизируют и воздух и движущийся верхний слой воды. Это способствует более интенсивному испарению воды с поверхности и, тем самым, охлаждению ее.

Сократить время охлаждения воды можно за счет уменьшения объема элементов 2 с помощью планок 12, подняв их в пазах 13 /такое регулирование возможно при условии, что в элементах 2 не установлены никакие дополнительные устройства/. Если необходимо достаточно глубокое охлаждение воды в теплое время года, в объеме элементов 2 могут быть расположены оребренные змеевики испарителя 11 холодильной машины.

Режим замораживания воды. Этот режим возможен либо при отрицательных температурах наружного воздуха, либо при работе испарителя 11 холодильной машины. В этом случае, после заполнения водой всех элементов 2, подача ее прекращается и производится ее замораживание в них.

На фиг. 7 /фронтальный разрез/ и фиг. 8 /горизонтальный разрез на фиг. 7/ показан вариант выполнения устройства с винтовым по высоте расположением теплообменных элементов /вода последовательно переливается по элементам "а"-"б"-"в"-"г" и т.д./. Воздух же по винтовому каналу, образованному элементами 2 совместно с кожухом 1, движется снизу вверх. В остальном эта конструкция идентична ранее описанной.

Достоинство этого устройства: во всех теплообменных элементах воздух и вода имеют разное направление движения и это определяет интенсивность теплообмена.

Положительный эффект, достигаемый в заявляемом устройстве, - более высокая эффективность работы. Это обусловлено тем, что здесь значительная часть поверхности воды имеет непосредственный контакт с воздухом, осуществляется турбулизация потоков в месте их контакта и эффективная передача тепла от внутренних слоев воды к охлаждающему воздуху. Все это снижает энергозатраты на холодильную обработку молока. Это устройство также проще конструктивно: теплообменные элементы типа "гамак" проще нежели емкости панельного типа, заполняемые водой, как в прототипе, не требуется так много перекладин для подвешивания теплообменных элементов.

Вследствие более высокой эффективности процессов теплообмена время охлаждения заданного объема воды в этой конструкции будет меньше.