背景
冷热联供块冰制冰机的基本介绍请参见“冷热平台”第1264、1265篇文章,其发展方向有很多,如:减少冻冰和出冰时间、制备适宜温度和数量的热水、降低运行能耗、降低设备成本、简化操作和维护等。
实现上述目标的技术路线可有:冻冰水预冷、变温冻冰和出冰、直冷结构、制冷剂优化、冻冰器结构及参数优化、出冰方式优化、冷凝器结构及热水参数优化、自然冷源应用等。
冻冰水预冷
自来水温度通常在10~20℃之间,以15℃核算,如果制冰时直接把自来水注入块冰桶冻冰,则制冰过程需要自来水降温和冻结两个阶段。
以1kg自来水为例,由15℃降温至-1℃所需冷量约为:
4.2*(15+1)=67 kJ
约为1kg水冻结为冰所需冷量(335kJ/kg)的20%。
直接注入自来冻冰时,自来水降温过程所需时间也较长,通常0.5h以上,尤其当块冰桶的体积/表面积之比较小,或块冰桶某方向尺寸较小而难以使桶内水在除湿过程中形成自然对流时,降温时间会更长,甚至需要2h以上。
此外,对恒温载冷液型块冰机,自来水降温阶段的低温载冷液温度与冻冰阶段相近,而制备低温载冷液时制冷机的制冷系数较低,不利于降低设备能耗。
因此,在自来水注入块冰桶之间设置预冷环节,可以大幅度降低制冰时间和设备能耗。预冷器和预冷参数设计合理时,制冰时间和制冰能耗均可降低20%以上。
预冷技术方案
预冷技术方案可有多个,如:
常规预冷型
常规预冷型是指在自来水进入块冰桶之前通过套管式换热器、壳管式换热器、板式换热器等与载冷液或制冷剂换热,自来水被预冷至0℃左右。
由于流过换热器的自来水是处于流动状态,预冷过程可在数秒或数分钟内完成,且预冷用载冷液或制冷剂温度可高于冻冰阶段载冷液或制冷剂温度,使制冷机制冷系数较高,可显著降低预冷能耗。
深度预冷型
借助特殊设计的预冷器,可在数秒至数分钟内,使预冷后冻冰水温度达到-5℃以下,甚至可在注入块冰桶前水中含冰,含冰量可达20%~30%,从而可使块冰桶冻冰时间降低30%以上,且总体制冰能耗可比普通块冰机降低20%以上。
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