Ледосоляное охлаждение основано на понижении температуры в охлаждаемых помещениях при посредстве смеси льда с поваренной (NaСl) или иной солью, т. е. применением т. н; «охлаждающих смесей». t°пл смеси, состоящей из раздробленного льда и NaСl, находится в зависимости от процентного содержания соли в смеси, причем «теплота плавления», отнесенная к 1 кг смеси, уменьшается с понижением ее t°, т. е. с увеличением содержания соли в смеси.
| Вес. колич. соли, %. | 6 | 10 | 14 | 18 | 20 | 24 | 28 |
| t°пл. смеси, °С | 3,5 | 6,1 | 9,0 | 12,1 | 13,7 | 16,9 | 19,9 |
| Тепл, плавл., kcal/кг | 77 | 75 | 72 | 68 | 66 | 60 | 63 |
Понижение t° зависит также от степени измельчения льда и соли, количества нерастворимых в соли примесей, содержания влаги в соли и качества перемешивания смеси. Когда требуется получить более низкую t°пл смеси, пользуются хлористым кальцием (СаС12) или хлористым магнием (MgCla). Существующие системы ледосоляного охлаждения подразделяют на следующие группы:
К первой группе относятся системы, работающие без применения какой-либо движущей силы. Циркуляция ным путем под действием собственного веса воздуха, различного при различных t°. Достоинством этих систем является простое обслуживание, сводящееся к пополнению приборов охлаждения смесью льда с солью.
Система охлаждения танками (рис. 1) характеризуется тем, что внутри охлаждаемого помещения в качестве приборов охлаждения устанавливаются на подставках в плоские металлические резервуары (танки) а, верхняя часть которых выходит в чердачное помещение и снабжена люками б с крышками, через которые производится заполнение танков смесью льда с солью. Танки изготовляют из гладкого или волнистого оцинкованного железа толщиной 1— 3 мм. Для стока рассола, образующегося при таянии смеси, под танками устанавливают с уклонами желоба или трубы д, соединенные со сборным колодцем и канализацией. Танки изготовляют с размерами: ширина 0,2—0,4 м, длина 0,8—1,0 м и высота 1,6—1,8 м.
Круглые в сечении танки делают d = 0,34-0,6 м. Танки располагаются непосредственно у стенок, но лучше их устанавливать на некотором расстоянии от стены (100— 200 мм), чтобы лучше использовать холодную поверхность танков. Иногда танки устанавливают в середине охлаждаемого помещения или подвешивают под потолком. Передача холода от смеси льда с солью к воздуху охлаждаемого помещения происходит через поверхность танков, размеры которой определяют по формуле:
где Σ Q — сумма всех расходов холода за сутки,
к — коэф. холодоотдачи металлической поверхности танков, принимаемый при отсутствии снеговой шубы 6—8 kcal/м2/ч °С,
tк — t° охлаждаемого помещения,
tс — t° смеси примерно 5 -
8° ниже t° охлаждаемого помещения.
По мере таяния охлаждающей смеси и вытекания из танков рассола рабочая их поверхность уменьшается, вследствие чего t° в охлаждаемых помещениях подвергается колебаниям. Для уменьшения колебаний t° размеры танков принимают такими, чтобы количество охлаждающей смеси в них покрывало по своему холодосодержанию 3-суточный расход холода. Объем танков определяется по формуле:
Q - здесь обозначает суточный расход холода в kcal,
γ - объемный вес смеси льда с солью,
q — холодопроизводительность 1 кг смеси.
При посредстве танков, наполняемых смесью льда с NaСl, можно понижать t° в охлаждаемом помещении до —12°. Уходящий из танков рассол содержит в себе некоторый запас полезного холода, который путем отвода рассола не со дна, а с верхней части танка а (рис. 2), или же отходящий рассол пропускают через трубчатые змеевики г (рис. 3), установленные в том же или в соседнем помещении (остальны буквы означают то же; δ — всюду люк).
Вместо резервуаров со сплошными стенками устанавливают т. н. «карманы» с решетчатыми стенками из пруткового, круглого или квадратного в сечении железа или из деревянных брусков прямоугольного сечения или в виде жалюзи.
Система Купера отличается тем, что охлаждение по этой системе может совершаться без применения какой-либо движущей силы и основано на движении в трубчатых змеевиках соляного раствора под действием его веса, изменяющегося в зависимости от изменения t°. Устройство состоит (рис. 4) в том, что над охлаждаемым помещением устанавливается генератор холода а, т. е. изолированный резервуар, наполняемый смесью льда с NaCl в количестве от 10 до 15% от веса льда.
Внутри генератора помещены трубчатые батареи г, называемые «первичными змеевиками», которые соединены с трубчатыми батареями е, называемыми «вторичными змеевиками», установленными внутри охлаждаемого помещения. Получается замкнутая трубчатая система, заполненная 20%-ным раствором СаС12 и охлаждаемая в области первичных змеевиков смесью льда с NaCl. Раствор СаС12, охлаждаемый в верхней части трубчатой системы и отепляемый в нижней, циркулирует вследствие различного уд. в. при разных t°.
Рассол, образующийся в генераторе, отводится через трубчатую батарею д, установленную внутри охлаждаемого помещения, благодаря чему используется холод отходящего рассола. В виду того что в этой системе ледо-соляного охлаждения есть промежуточный посредник для передачи холода (раствор СаС12) со слабой естественной циркуляцией, температуру в охлаждаемом помещении можно поддерживать около —6°.
Норвежская система относится ко второй группе ледо-соляных установок и отличается от системы Купера тем, что с целью повышения холодоотдачи змеевиков г и д, а следовательно понижения t° в охлаждаемом помещении усиливают циркуляцию рассола в трубчатых змеевиках путем включения насоса в между первичными и вторичными змеевиками (рис. 5). Включение насоса в систему
позволяет создать более благоприятные условия в охлаждаемом помещении, но усложняет устройство и повыщает первоначальные затраты и эксплоатационные расходы. Генератор а в этой системе может устанавливаться на уровне пола, что представляет значительные удобства по его обслуживанию, т. к. отпадает необходимость поднимать в чердачное помещение лед и соль.
Система Фригатор отличается тем, что охлаждение помещений в этом случае происходит при посредстве трубчатых змеевиков или металлич. цилиндров, внутри к-рых происходит циркуляция холодного рассола, вырабатываемого в генераторе. Отсутствие промежуточного посредника позволяет получить в охлаждаемых помещениях С ок. —12°, если для этой цели применяются раздробленный лед и соль NaCl.
Генератор холода (рис. 6) состоит из металлического изолированного резервуара а с бачком а для соли (солеконцентратор). Внутри генератора установлена решетка г, на которую через люк б загружается раздробленный лед, орошаемый рассолом при посредстве распределительной трубы д с отверстиями. Рассол, соприкасаясь со льдом, вызывает его таяние, понижая при этом свою t°.
Холодный рассол засасывается по трубе е в нижней части генератора насосом в и нагнетается в трубчатые батареи охлаждаемого помещения к, а на обратном пути л часть отепленного рассола пропускается через солеконцентратор; ж — прочистка генератора, и — мотор. Подача рассола в солеконцентратор регулируется особым краном п с учетом, что чем сильнее рассол насыщен солью, тем ниже таяния льда, а следовательно ниже и t°
рассола.
Генератор может быть изготовлен из дерева в виде ларя с внутренней перегородкой, имеющей отверстие с сеткой для пропуска рассола к насосу. Обратная труба соединена с распределительной трубой с отверстиями. Соль может добавляться непосредственно ко льду; тогда отпадает надобность в отдельном для нее бачке. Эта система применяется часто для охлаждения молока.
Воздуходувные системы отличаются тем, что внутри охлаждаемого помещения низкая t° поддерживается циркуляцией холодного воздуха, получаемого в генераторе а (воздухоохладитель) (рис. 7) и распределяемого воздухопроводами всасывающим д и нагнетательным е при посредстве вентилятора о. Воздух охлаждаемого помещения, проходя через генератор, сначала охт лаждается отходящим рассолом, а затем получает окончательное понижение при прохождении через толщу смеси льда с солью, лежащей на сетке г, после чего он поступает в охлаждаемое помещение.
Эта система считается дешевой по первоначальным затратам, т. к. в ней нет трубчатых змеевиков. При посредстве этой системы можно быстро понизить t° охлаждаемого помещения и производить правильную вентиляцию, но она не допускает значительных перерывов в работе и дает неравномерное охлаждение в связи с изменением толщины слоя смеси льда с солью. На рис. 8 показана воздушная система, позволяющая получать более равномерную температуру воздуха, так как в ней слой охлаждающей смеси остается во время работы постоянным. Комбинированные ледо-соляные системы охлаждения представляют собой соединение описанных выше систем с искусственной циркуляцией воздуха и систем с принудительной циркуляцией рассола.
Понижение температуры слабого раствора соли сопровождается выделением из него кристаллов чистого льда, а при охлаждении крепкого (насыщенного) раствора из него выпадают кристаллы соли, пока не будет постигнута в обоих случаях такая его концентрация, при которой оставшийся раствор при определенной t° превращается в твердую однородную ледяную массу, называемую «эвтектическим льдом».
Раствор NaCl переходит в эвтектический лед при t° —21°,2 и концентрации 28,9% по весу, причем эта криогидратная точка для каждой соли различна и постоянна. Таяние эвтектич. льда происходит при низких t° и сопровождается отнятием тепла от окружающей среды. Эвтектические растворы, замороженные в металлических герметически запаянных сосудах, содержат в себе значительные запасы холода, а потому такие устройства, именуемые «зероторами», или «кертриджами» применяются как аккумуляторы холода для охлаждения кузовов автомобилей, комнатных и магазинных шкафов и пр.
