Волшебный способ превращения воды в лед - Принцип работы льдогенераторов с воздушным охлаждением

Проще говоря, льдогенератор с воздушным охлаждением — это машина, которая охлаждает воду до состояния льда, используя систему охлаждения, и рассеивает выделяемое тепло с помощью вентиляторов и окружающего воздуха. Его работу можно четко разделить на два основных цикла: Цикл охлаждения и льдообразования и Цикл рассеивания тепла (воздушный).

Этот цикл основан на цикле парокомпрессионного охлаждения и включает в себя четыре основных компонента, работающих согласованно:

1. Компрессор:
   1. Функция: Сердце системы. Он всасывает хладагент в виде газа низкого давления и низкой температуры и сжимает его в пар высокого давления и высокой температуры.
   2. Аналогия: Как велосипедный насос, который нагревается при сжатии воздуха.
2. Конденсатор:
   1. Функция: Это змеевик, часто с ребрами для увеличения площади поверхности. Горячий пар хладагента высокого давления от компрессора проходит через этот змеевик.
   2. Ключевой момент (воздушное охлаждение): Вентилятор нагнетает окружающий воздух через ребра конденсатора, отводя тепло от хладагента. Когда хладагент теряет тепло, его температура и давление падают, он конденсируется из газа в жидкость высокого давления и средней температуры.
   3. Наблюдаемый эффект: Вы чувствуете, как горячий воздух выходит с боков или сзади льдогенератора — это тепло, отводимое в помещение.
3. Капиллярная трубка или расширительный клапан:
   • Функция: Это дозирующее устройство, очень длинная и узкая трубка. Жидкий хладагент высокого давления проходит через нее, вызывая внезапное падение давления и температуры. На выходе получается холодный туман низкого давления (смесь жидкости и газа).
4. Испаритель:
   • Функция: Это ключевой компонент, где образуется лед. Это узел, который включает в себя формы для льда (или решетки для льда) и трубки для хладагента.
   • Процесс: Холодный туман хладагента низкого давления поступает в испаритель, где поглощает большое количество тепла (скрытое тепло испарения) и снова испаряется в газ. Этот процесс приводит к падению температуры испарителя до значения намного ниже 0°C (32°F).
   • Образование льда: Водяной насос равномерно распыляет воду на холодную поверхность испарителя. Вода замерзает слоями на формах. Цикл продолжается до тех пор, пока ледяные блоки не достигнут заданной толщины.

Сводка состояния хладагента: `Компрессор` (Газ → Горячий газ высокого давления) → `Конденсатор` (Газ → Жидкость, отдает тепло) → `Капиллярная трубка` (Жидкость → Холодный туман низкого давления) → `Испаритель` (Жидкость → Газ, поглощает тепло для образования льда) → Обратно в `Компрессор`.

Льдогенераторы с воздушным охлаждением (на примере обычного кубикового льда) обычно используют процесс периодического производства. Один полный цикл состоит из:

1. Заполнение водой: Насос забирает воду из резервуара и равномерно распыляет ее на холодную поверхность испарителя через распределительную трубку или распылительную головку.
2. Замораживание: Цикл охлаждения активен. Испаритель очень холодный, в результате чего вода замерзает на формах. Поскольку вода циркулирует и распыляется (а не является статичной партией), она образует прозрачный, твердый лед вместо мутного льда (помутнение вызвано захваченными пузырьками воздуха).
3. Определение толщины льда: Существует два распространенных метода:
   • Датчик толщины: Механический или электронный датчик соприкасается с растущим льдом. Когда слой льда становится достаточно толстым, чтобы коснуться датчика, на плату управления отправляется сигнал, указывающий на завершение партии.
   • Управление по времени: Система работает по заданному таймеру для управления циклом замораживания.
4. Сбор (размораживание): Это решающая обратная фаза.
   1. The компрессор останавливается, приостанавливая цикл охлаждения.
   2. Активируется реверсивный клапан (или открывается клапан горячего газа): Этот компонент изменяет поток хладагента. Он направляет горячий газ высокого давления от компрессора прямо в испаритель, минуя конденсатор.
   3. Результат: Горячий газ хладагента проходит через испаритель, «размораживая» поверхность форм для льда.
   4. Высвобождение льда: Небольшое таяние разрывает связь между льдом и формой. Под действием силы тяжести вся решетка кубиков льда соскальзывает и падает в бункер для хранения внизу.
5. Перезапуск цикла: После сбора урожая реверсивный клапан сбрасывается, и система начинает новый цикл «Заполнение-Замораживание-Сбор».

• Преимущества:
  • Простота установки, так как не требуется подключение воды для отвода тепла.
  • Относительно простая конструкция и более низкая стоимость.
• Недостатки и соображения:
  • Чувствительность к окружающей среде: Если устройство установлено в плохо вентилируемом помещении с высокой температурой окружающей среды (например, выше 35°C / 95°F), конденсатор не сможет эффективно рассеивать тепло. Это приводит к резкому падению эффективности и может привести к перегреву и отключению компрессора. Вот почему необходим достаточный зазор вокруг льдогенератора.
  • Нагревает помещение: Он отводит тепло на кухню или в комнату, что может увеличить нагрузку на кондиционер летом.
  • Требует обслуживания: На ребрах конденсатора могут скапливаться пыль и мусор, которые необходимо регулярно очищать для поддержания эффективного теплообмена.