УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД ВЫМОРАЖИВАНИЕМ И ПОЛУЧЕНИЯ ЛЬДА
DEVICE FOR LIQUIDS CONCENTRATING BY FREEZING-OUT AND ICE PRODUCTION

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам, использующимся в пищевой, фармацевтической и микробиологической промышленности, предназначенным для концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, включающее корпус, внутри которого располагается поддон для исходного продукта, патрубок для выгрузки льда, патрубок для подвода, перелива и слива воды, охлаждающие элементы намораживателей льда с патрубками для подвода и отвода хладагента, дренажный бак для сбора продукта с насосом для циркуляции продукта, а также трубами, соединенными герметично с глухими днищами, причем в проходные днища врезаны патрубки для подачи и отвода хладагента. Охлаждающие элементы намораживателей льда расположены в поддоне для исходного продукта вертикально. Лед отделяется от рабочих элементов под действием сил тяжести [Патент RU №2161760, опубл. 10.01.2001 г.].
Недостатком этого льдогенератора является невысокая производительность из-за недостаточной площади поверхности теплообмена намораживателей льда, ограниченная область применения, а также значительная продолжительность процесса.
Техническая задача изобретения - разработка устройства для концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда, позволяющего концентрировать жидкие среды вымораживанием, получать лед, повысить производительность установки за счет увеличения площади поверхности наморозки льда, расширить область применения предложенной установки, интенсифицировать процессы концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда, повысить надежность работы.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в устройстве для концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда, включающем корпус, рабочую ванну с патрубками для подачи и отвода продукта, установленные в нем охлаждающие элементы намораживателей льда с патрубками для подвода и отвода хладагента, накопительный бак с крышкой для сбора жидкости, циркуляционный насос, новым является то, что охлаждающие элементы выполнены в виде цилиндрических трубок с теплообменными ребрами, расположенными друг относительно друга под углом 120°, причем теплообменные ребра размещены в шахматном порядке по отношению друг к другу и таким образом, чтобы угол между ребрами был обращен навстречу движению потока продукта, подача жидких сред в рабочую ванну осуществляется под давлением через перфорированный коллектор, которым снабжен нагнетательный трубопровод, накопительный бак снабжен наклонной перфорированной крышкой, выполненной в виде желоба, рабочая ванна выполнена с возможностью поворота на 90° для выгрузки льда.
Технический результат изобретения заключается в повышении производительности установки, интенсификации процессов концентрирования жидких сред вымораживанием и получения льда и в повышении надежности работы.
На фиг. 1 представлено устройство для вымораживания и получения льда; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 представлен охлаждающий элемент с теплообменными ребрами; на фиг. 4 - объемное изображение охлаждающего элемента; на фиг. 5 - монтаж охлаждающего элемента.
Устройство для вымораживания льда содержит корпус 1, внутри которого располагается рабочая ванна 2 с теплоизоляцией 3 и патрубком 4 для слива продукта. Под рабочей ванной 2 расположен накопительный бак 5 для сбора продукта, соединенный трубопроводом 6 с насосом 7, трубопроводом 8 с емкостью для подпитки продукта и патрубком 18 с емкостью для слива готового продукта. Накопительный бак 5 снабжен наклонной перфорированной крышкой в виде желоба 9 для удаления вымороженного льда. Насос 7 для подачи жидкой среды в рабочую ванну 2 соединен нагнетательным трубопроводом 10, снабженным перфорированным коллектором 19 для равномерного смывания охлаждающих элементов намораживателей льда 11, с рабочей ванной 2.
В рабочую ванну 2 погружены охлаждающие элементы намораживателей льда 11. В проходные днища 13 врезаны патрубки 14 подачи хладагента и патрубки 15 отвода хладагента, соединенные с трубопроводами подачи хладагента 16 и трубопроводами отвода хладагента 17. Патрубок подачи хладагента 14 выполнен в виде трубки, проложенной внутри трубы охлаждающего элемента 11 и подведенной с зазором до внутренней поверхности глухого днища 12. Количество намораживателей зависит от требуемой производительности установки и величины производственной площади.
На наружной поверхности охлаждающих элементов 11 и глухих днищ 12 намораживается лед. Охлаждающие элементы намораживателей льда 11 выполнены в виде цилиндрических оребреных трубок с теплообменными ребрами, расположенными друг относительно друга под углом 120°, причем теплообменные ребра размещены в шахматном порядке по отношению друг к другу и таким образом, чтобы угол между ребрами был обращен навстречу движению потока продукта.
Охлаждающие элементы намораживателей льда 11 расположены в верхнем рабочем баке 2 вертикально с расстоянием от глухих днищ 12 до наклонного желоба 9, достаточным для обеспечения свободного соскальзывания льда с охлаждающих элементов 11 при оттаивании под действием сил тяжести льда.
Наружная поверхность рабочей ванны 2 и накопительного бака 5 покрыта теплоизолирующим материалом.
Устройство для вымораживания и получения льда работает следующим образом.
Подготовленный к концентрированию продукт по трубопроводу 8 поступает в накопительный бак 5, откуда забирается насосом 7 и подается в рабочую ванну 2. По трубопроводу 16 в охлаждающие элементы 11 подается хладагент, обеспечивающий намораживание льда на их боковой поверхности за счет отвода теплоты от концентрируемого продукта, после чего отводится по трубопроводу 17.
Конструктивное исполнение охлаждающих элементов намораживателей льда 11, установленных в шахматном порядке по отношению друг к другу и выполненных в виде цилиндра с теплообменными ребрами, имеет развитую теплообменную поверхность и обеспечивает равномерность намораживания льда.
Продукт, подаваемый под давлением из перфорированного коллектора 19 в рабочей ванне 2, приобретает направленное турбулентное движение за счет равномерного смывания охлаждающих элементов намораживателей льда 11 и при переполнении ванны через патрубок 4 для слива продукта перемещается обратно в накопительный бак 5. После намораживания льда до номинальной толщины подача хладагента в охлаждающие элементы намораживателей льда 11 прекращается, рабочая ванна 2 поворачивается и из нее частично концентрированный продукт сливается через перфорированную поверхность желоба 9 в накопительный бак 5, после чего в охлаждающие элементы намораживателей льда 11 по трубопроводам 16 и 17 подаются (кратковременно) горячие пары хладагента. Подтаявший лед соскальзывает с охлаждающих элементов 11 и под действием сил тяжести падает на наклонный перфорированный желоб 9 и отводится из устройства. При выгрузке льда из рабочей ванны 2 оставшаяся жидкость поступает через перфорированную поверхность желоба 9 в накопительный бак 5.
После удаления вымороженного льда рабочая ванна 2 принимает исходное положение, а процесс вымораживания при необходимости повторяют.
Частично концентрированный продукт повторно забирается из накопительного бака 5 насосом 7 и подается в рабочую ванну 2. Далее из продукта путем вымораживания выделяется еще некоторая часть льда, а еще более концентрированный продукт сливается через патрубок 4. Далее возможно еще несколько ступеней вымораживания льда для достижения необходимой концентрации продукта. Затем сконцентрированный продукт отводится из устройства через патрубок 18.
Для получения льда на данной установке в накопительный бак 5 наливается жидкость, например вода, и описанный процесс повторяется.
Предложенное устройство для вымораживания и получения льда позволяет: повысить производительность по получению необходимой концентрации жидкого продукта, интенсифицировать процессы концентрирования продукта и получения льда, упростить условия удаления льда с рабочих элементов, повысить надежность рабочей установки.