8299308523

1. WSTĘP:

Rosnące wymagania dotyczące ochrony środowiska naturalnego (ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz substancji przyczyniających się do degradacji warstwy ozonowej), ograniczenia zużycia energii, poprawy warunków przechowywania i obróbki produktów spożywczych zmusza naukowców i producentów sprzętu chłodniczego i klimatyzacyjnego do ciągłego poszukiwania nowych rozwiązań i technologii. Dlatego też obiecującym czynnikiem chłodniczym w pośrednich układach chłodzenia jest lód zawiesinowy.

2. LÓD ZAWIESINOWY - CHARAKTERYSTYKA:

W literaturze możemy znaleźć różne określenia lodu zawiesinowego: lód binarny, lód dwufazowy, zawiesina lodowa, papka lodowa.

Jest to mieszanina drobnych kryształków lodu z wodą i środkiem obniżającym temperaturę krzepnięcia wody, najczęściej glikolem, alkoholem, rzadziej solami. Czasami dodawane są niewielkie ilości środka antykorozyjnego. Niewielkie rozmiary kryształków lodu 0,5 - 1 mm i odpowiednio dobrane stężenie masowe lodu w roztworze 20 - 30% powodują, że zawiesina lodowa może być przepompowywana przez układy przewodów podobnie jak faza ciekła, stając się nowym i obiecującym nośnikiem zimna. W technice chłodniczej zawiesina lodowa jest powszechnie stosowana w dużych pośrednich układach chłodzenia (zakłady przetwórstwa spożywczego, supermarkety, systemy klimatyzacji) w zakresie temperatur od -8°C do -2°C. W porównaniu z innymi czynnikami pośredniczącymi i nośnikami zimna zawiesina lodowa charakteryzuje się znacznie wyższymi wartościami współczynników wnikania ciepła. Przy 20 % stężeniu lodu w zawiesinie ten współczynnik wzrośnie pięciokrotnie, zaś przy stężeniu 30% mogą to być wartości dziesięciokrotnie wyższe niż w przypadku przepływu czystej wody. Jeszcze wyższe wartości współczynnika wnikania ciepła można uzyskać, stosując zawiesinę lodową w 8 -12% roztworze wodnym etanolu. Zawiesiną lodową charakteryzują też bardzo korzystne właściwości pod względem oporów przepływu, ponieważ zachowuje się ona jak tzw. płyn Binghama. Jej cechą charakterystyczną jest przepływ całym przekrojem rurociągu z jednakową prędkością i niewystępowanie klasycznych postaci przepływu laminarnego i turbulentnego. Przy prędkościach powyżej 2 m/s opory przepływu zawiesiny lodowej są znacząco mniejsze niż oporu przepływu wody (Rysunek 1. Ę-stężenie lodu zawiesinowego).

Rysunek 1. Zależność spadku ciśnienia od prędkości przepływu wody i lodu binarnego