Петельчатые льдоаккумуляторы в системе получения ледяной воды. 

Применение петельчатых льдоаккумуляторов

Основной хладоноситель на большем числе молокоперерабатывающих и иных предприятий пищевой промышленности - ледяная вода. Для ее получения применяют разное оборудование: льдоаккумуляторы, панельные чиллеры, чиллеры с гликолевыми хладоносителями.

Использование льдоаккумуляторов имеет неоспоримое преимущество, поскольку возможна установка компрессора производительностью намного ниже максимальных нагрузок, возникающих в течение суток. Результатом является значительное снижение затрат, связанных с оплатой за подводимую мощность. Кроме того, это стоимость за проводимые кабели, питающий трансформатор и т.д. (т.е. электрическая инфраструктура).

Другое достоинство системы с использованием льдоаккумулятора − возможность работы компрессора в ночное время. Во-первых, это работа при более низких температурах воздуха и соответственно более низкой температуре конденсации и более высоком КПД, во-вторых, оплата работы компрессора по ночному тарифу.

Различные варианты исполнения льдоаккумуляторов отличаются режимами работы - температурами кипения и конденсации.

Как правило, температура кипения, необходимая для нормальной работы льдоаккумулятора, определяется конструкцией испарителя. Для змеевиковых и панельных испарителей, работающих по схеме с перегревом, она колеблется от минус 8 до минус 12 °С. Для испарителей, работающих по затопленной схеме, температура кипения существенно выше и составляет минус 2 - минус 7 °С.

Примером использования льдоаккумуляторов, работающих по затопленной схеме, могут быть системы, установленные компанией «ФАБС Рефриджирейшн» на ряде предприятий. Их отличительной особенностью является высокая температура кипения и соответственно высокий КПД компрессора.

Испарительный блок состоит из льдоаккумуляторов и отделителя жидкости. Льдоаккумуляторы петельчатого типа работают по затопленной схеме. Хладагент в петельчатые испарители подается по гравитационной схеме. Над испарителем установлен отделитель жидкости (ОЖ).

В ОЖ уровень жидкого хладагента поддерживается на уровне, не ниже необходимого для нормальной работы всех испарителей. Петли испарителей имеют небольшой восходящий уклон от коллектора подачи к коллектору возврата в ОЖ. При подаче тепловой нагрузки образующийся пар поднимается в сторону восходящего уклона, а испаритель постоянно подпитывается жидким хладагентом из отделителя жидкости. За счет постоянного контакта с жидким хладагентом толщина льда на внешней стороне стенки постоянна по всей длине испарителя. Кроме того, затопленная схема обеспечивает высокие коэффициент теплопередачи и КПД работы системы.

 

Структурная схема льдоаккумулятора: 1 – испарительный конденсатор; 2 – поплавковый регулятор высокого давления;

3 – накопитель льда; 4 – отделитель жидкости; 5 – компрессор

 

Хладагент в ОЖ пополняется через механический поплавковый регулятор высокого давления. Показателем энергоэффективности для компрессора является холодильный коэффициент, который равен отношению холодопроизводительности компрессора к потребляемой электрической мощности. Для сравнения в таблице приведены значения энергоэффективности компрессора HSK7471-90 («Bitzer») при работе с R22 при разных температурах кипения и конденсации.

Использование конденсаторов, обеспечивающих низкую температуру конденсации, может существенно снизить текущие затраты на потребляемую электроэнергию. Наиболее радикальным решением, способным уменьшить энергопотребление на 13−30 %, может стать применение испарительного или водяного конденсатора.

Все приведенные факторы относятся к концептуальным и влияют на энергоэффективность установки на этапе принятия решения о конструкции. Тем не менее самая правильная концепция может стать неэффективной при неправильной эксплуатации. Существенный вклад в сокращение энергозатрат вносит контроль за режимами эксплуатации. Например, периодическая очистка теплообменной поверхности конденсатора снижает потери, связанные с высоким давлением конденсации, своевременная замена фильтров, установленных перед компрессором, повышает температуру кипения и снижает затраты, связанные с низкой температурой кипения. Кроме того, существенный вклад в копилку экономии может внести корректировка режима работы оборудования. В связи с сезонностью работы молокоперерабатывающего завода значительное снижение тепловой нагрузки возможно в зимний период.

Алгоритм работы льдооборудования заключается в работе компрессора по команде от датчика толщины льда. Так, компрессор включается по датчику минимального уровня льда, а выключается по датчику максимального уровня. Зимой при снижении общей тепловой нагрузки компрессор работает значительно меньше, а толщина льда в течение суток снижается незначительно. Если минимальная толщина льда в течение суток не падает ниже 15−20 мм, то можно временно (на время снижения сезонной нагрузки) изменить установку датчиков толщины льда. Результатом этого могут стать повышение температуры кипения в среднем на 1,54 K и повышение КПД компрессора на 2−10 %.

Вопрос выбора системы холодоснабжения при замене старого аммиачного оборудования − актуальная задача для многих предприятий. Как правило, критерием выбора становится совокупность факторов, основными из которых являются: первоначальные капитальные затраты, стоимость эксплуатации и стабильность температуры получаемой воды. Использование петельчатых испарителей, работающих в затопленном режиме, на сегодняшний день с точки зрения энергопотребления наиболее эффективное техническое решение.

 

Льдоаккумулятор на базе петельчатого испарителя