Принцип работы петельчатых льдоаккумуляторов

Использование петельчатых льдоаккумуляторов в составе общей системы подготовки оборотной ледяной воды повышает энергоэффективность проекта, снижает затраты на производство и сокращает сроки окупаемости проекта.

Льдоаккумуляторы петельчатого типа работают по затопленной схеме. Хладагент подается в испарители насосом или за счет гравитации. Петли испарителя имеют небольшой восходящий уклон от коллектора подачи к коллектору возврата в отделитель жидкости. При подаче тепловой нагрузки образующийся пар поднимается в сторону восходящего уклона, а испаритель постоянной подпитывается жидким хладагентом.

Использование ледяной воды в качестве промежуточного хладоносителя на предприятиях молочной промышленности уже давно стало основным техническим решением. В соответствии с требованиями СНиП на проектирование молочных предприятий принятого еще в советские годы, расчетная температура ледяной воды на входе к потребителю не должна превышать +2°C. Это ключевой показатель. Место установки оборудования, которое охлаждает оборотную воду как правило не находится рядом с потребителями. Часто длина трассы трубопроводов превышает десятки, и даже сотни метров. Проходя по технологическим трубопроводам, оборотная вода получает тепло и неизбежно нагревается. С учетом требований к температуре входящей воды Твх.воды ≤+2°C, температура выходящее воды из машинного отделения должна иметь запас. Мы подбираем такой вариант решения, который гарантирует температуру выходящей воды, для заданного графика тепловой нагрузки, не выше Твых. ≤ +1°C.
Петельчатые льдоаккумуляторы, подобранные для согласованного графика тепловой нагрузки обеспечивает стабильную работу оборудования в целом и позволяют четко соблюдать необходимые технологические режимы охлаждения продукции.

Конструкция петельчатого льдоаккумулятора схематично представлена на рисунке:

Коэффициент теплопередачи теплообменников, работающих по затопленной схеме, значительно выше, чем у теплообменников, работающих по схеме с перегревом (DX-схема). При одинаковой площади поверхности и одинаковой производительности теплообменники, работающие по затопленной схеме, работают при более высокой температуре кипения. Для сравнения: температура кипения в петельчатых льдоаккумулятора с среднем составляет Ткип. =-3…-5С, в то время как змеевиковых льдоаккумуляторах, работающих по схеме с перегревом, температура кипения Ткип. =-10…-20С. Увеличение температуры кипения на 5K увеличивает КПД холодильной системы в среднем на 7…20%.

Петельчатые льдоаккумуляторы, работающие по затопленной схеме всегда готовы к работе. Работа испарителя начинается сразу же, как только появляется тепловая нагрузка (хладагент начинает кипеть, как только подводится тепло), в отличие от систем с ТРВ (ЭРВ). У систем с ТРВ сначала включается соленоидный вентиль, потом хладагент поступает в испаритель и после этого начинается кипение, после этого включается компрессор.

В затопленных схемах производится очень быстрая регулировка производительности, т.к. хладагент всегда присутствует в испарителе и кипит вне зависимости от того, работает компрессор или нет. В схемах с ТРВ если компрессор не включится, то маленькая разность давлений в ресивере и испарителе не сможет обеспечить подачу нужного количества хладагента в испаритель и теплосъема не будет.

Работа затопленной системы не зависит от давления конденсации. Возможна работа при пониженном давлении конденсации. Для систем с ТРВ для подачи хладагента в испаритель необходимо поддерживать высокое давление конденсации. Стабильность работы затопленных испарителей значительно выше и не зависит от колебаний давления конденсации. Системы с ТРВ (системы с перегревом) сильно зависят от колебаний давления конденсации.

В затопленных системах отсутствует зона перегрева и температура хладагента одинакова по всей длине испарителя. Для систем с ТРВ температура хладагента поднимается по мере удаления от ТРВ. Для льдоаккумуляторов с ТРВ это проявляется в том, что зона около ТРВ покрыта толстым слоем льда, а на выходе из испарителя толщина льда намного меньше.

Выбор компрессора для льдоаккумуляторы производится не по пиковым тепловым нагрузкам, а по средним в течение суток. Это позволяет использовать компрессоры, значительно меньшей мощности, по сравнению, с оборудованием, подбираемым по пиковым нагрузкам. Такое решение снижает подводимую электрическую мощность, уменьшает стоимость кабелей, трансформаторной подстанции и другие, связанные с энергетической инфраструктурой затраты.

Другой особенностью использования льдоаккумуляторов, является возможность накапливать лед, при работе в ночное время. Работа в ночное время это:
- возможность работы по ночному тарифу;
- работа при пониженном давлении конденсации и соответственно с более высоким КПД.
Снижение давления конденсации на 5К, а ночью температура воздуха ниже, чем днем с соответственно, давление конденсации можно снизить, дает для увеличения КПД компрессора на 10…12%. Использование льдоаккумуляторов при эксплуатации в таком режиме дает возможность накапливать лед, тогда, когда это выгодно и тратить накопленный лед, тогда, когда это необходимо.

При подборе оборудования для заданного графика тепловой нагрузки мы рассчитываем необходимую площадь поверхности льдоаккумулятора, достаточную для снятия всех пиковых нагрузок. Мы учитываем изменения холодопроизводительности компрессора при увеличении толщины намороженного льда и конечно мы рассчитываем необходимое количество льда.