Реализация бесконтактных способов льдоудаления при генерации ледяной шуги

Ледяная шуга в качестве аккумулятора холода и вторичного хладоносителя представляется отличной альтернативой жидким хладоносителям. Потенциально возможно снизить возросшее энергопотребление систем с вторичными хладоносителями в суточном эквиваленте до 5% относительно системы непосредственного кипения хладагента, если вместо жидкостей в режиме аккумуляции холода использовать двухфазный хладоноситель, например ледяную шугу.

Однако, решения по холодоснабжению на ледяной шуге достаточно ограничены. Популярна шуга в качестве среды непосредственного охлаждения на рыболовецких суднах. Широкого применения в системах кондиционирования воздуха или промышленного холодоснабжения она не нашла. На то есть ряд причин: высокое энергопотребление генераторов шуги и холодильной машины для обеспечения генератора холодом, стоимость производства и обслуживания таких генераторов. Если снизить разность температур кипения хладагента в генераторе ледяной шуги для переохлаждения раствора, а также стоимость производства, оборудование такого типа может стать гораздо популярнее. А потребители холода получат экологически нейтральный хладоноситель, который может обеспечить стабильный температурный режим и может быть произведен в ночное время по более дешевым тарифам электроэнергии.

В ходе исследований на эту тему, научной группой кафедры Э4 МГТУ им Н.Э. Баумана был предложен способ производства шуги, в котором в потоке жидкости лед удаляется с поверхности кристаллизации за счет плавления пограничного слоя при воздействии электромагнитного поля. Аспирант кафедры Егорова А.И. в рамках работы над диссертацией разработала лабораторный образец и провела эксперимент на водных растворах пропиленгликоля. Генератор ледяной шуги представляет собой противоточный теплообменник труба в трубе, в котором поверхность кристаллизации подвергается воздействию электромагнитного поля от индукционного нагревателя.

Удалось достигнуть максимальной производительности до 400 кг/сутки по льду на 5-% растворе пропиленгликоля. При этом было отмечено, что требуется подавать охлаждающую среду в теплообменный аппарат (генератор шуги) в среднем на 5^○С теплее, чем у промышленных скребковых генераторов известных производителей. Тем самым было показано потенциальное снижение энергопотребления при производстве шуги таким способом: на примере системы кондиционирования воздуха замена скребкового льдогенератора на генератор с индукционным льдоудалением может экономить до 8% электроэнергии ежегодно. А отсутствие дополнительных механизмов и движущихся частей снизит частоту обслуживания такой системы и соответственно затраты на него.

Дальнейшие перспективы развития этого направления эксперименты на соленой воде, а также испытания блоков генераторов для увеличения производительности по льду.