Льдогенераторы изготовляют в основном следующие виды технического и пищевого льда:
блочный, трубчато-блочный и снежноблочный лед;
плитный и трубчато-плитный лед;
малогабаритный лед - дробленый кусковой и пластинчатый, трубчатый и скорлупный, брикетный, кубиковый;
рассыпной лед - мелкодробленый (измельченный до снегообразной массы или гранул), чешуйчатый, снежный (путем прессования может быть превращен в брикетный и снежноблочный лед).
Льдогенераторы могут быть классифицированы как по видам, составу и назначению вырабатываемого льда, так и по способам и источникам охлаждения и по конструктивным особенностям. Льдогенераторы бывают периодического и непрерывного действия, с оттаиванием и механическим отделением льда.
Кроме того различают: неавтономные льдогенераторы - с централизованным охлаждением рассолами и непосредственно хладагентами, обычно бесконтактно;
автономные (в частности агрегатные) автоматизированные льдогенераторы непосредственного охлаждения с компрессорными, абсорбционными, водяными пароэжекторными и термоэлектрическими холодильными машинами; в них используется механическая, тепловая и электрическая энергия.
Льдогенераторы с автоматизированным и ручным управлением по своей конструкции могут быть: 1) с подвижными и стационарными льдоформами; 2) панельные погружные и оросительные, в частности пакетнопанельные; 3) то же, трубчатые с наружным и внутренним намораживанием льда, в частности кожухотрубные; 4) роторные непрерывного действия - скребкового, шнекового и фрезерного типов; 5) с плунжерным и гидравлическим отрывом льда от поверхностей льдообразования.
Ледяные холодоаккумуляторы (автономные и неавтономные) делятся на три вида: без отделения льда, с отделением льда (фригаторные), а также зероторного типа.
По производительности льдогенераторы подразделяют на большие - 1000 кг/ч и более, средние - менее 1000, но более 100 кг/ч, малые - менее 100, но более 10 кг/ч и мелкие - менее 10 кг/ч, в том числе льдогенераторы со встроенными льдохранилищами и минильдогенераторы (<1 кг/ч), обычно в составе домашних холодильников.
Льдогенераторы блочного и плитного льда
Блочный и плитный лед плотностью 900 кг/м3 (матовый) и 917 кг/м3 (прозрачный) может долго храниться в льдохранилищах и камерах холодильников, что бывает экономически выгодно при коротком сезоне потребления льда в районах с холодным климатом. Кратковременное хранение блочного и плитного льда возможно и в самих льдогенераторах. Такой лед при необходимости измельчают до насыпной массы 500-700 кг/м3.
Льдогенераторы трубчатого и пластинчатого льда
Автоматизированные безрассольные оросительные и отчасти погружные льдогенераторы трубчатого и пластинчатого льда получили распространение после второй мировой войны.
Их достоинство - гигиенические условия производства готового к употреблению пищевого прозрачного льда в мелких кусках с насыпной массой от 400 до 600 кг/м3.
По сравнению с наиболее распространенными рассольными льдогенераторами блочного льда у них меньше металлоемкость, общий расход энергии и занимаемая площадь, а интенсивность льдообразования почти в 10 раз больше, себестоимость льда ниже примерно на 30-40%. В то же время расход холода довольно велик (670-840 кДж/кг) в связи с периодическим нагреванием испарителей и большой поверхностью оттаивания льда.
Малая толщина слоя образующегося льда (5-25 мм) делает оросительные льдогенераторы пластинчатого и трубчатого, в частности скорлупного, льда более производительными, чем погружные льдогенераторы трубчато-блочного льда с толщиной льда между трубами 30-40 мм (см. выше). Все оросительные льдогенераторы имеют 30-50-кратную циркуляцию воды.
Трубчатый лед производится в льдогенераторах с трубчатыми испарителями, в частности кожухотрубного типа.
Льдогенераторы чешуйчатого и снежного льда
Роторные (ротационные) льдогенераторы со съемом чешуйчатого и снежного льда скребками были предложены Холденом (США) еще в 1869 г. Однако только в 1930 г. скребковые льдогенераторы были конструктивно надежно оформлены для непосредственного охлаждения и их стали выпускать серийно, в частности в агрегатах с прессами. В 1943 г. по предложению Ровера (США) началось производство льдогенераторов роторного типа со съемом льда вращающейся фрезой. В настоящее время роторные льдогенераторы производятся во многих странах, в том числе в нашей стране. По данным исследователей, в Западной Европе 70% выпускаемых роторных льдогенераторов используется в пищевой промышленности (в том числе в рыбной - 46%) и 30% в химической.
Роторные льдогенераторы используются сейчас для промышленного получения рассыпного и брикетированного льда и льдоводяной пульпы, а также для концентрирования и замораживания жидких и пастообразных пищевых продуктов; они применимы в особо интенсивных устройствах для охлаждения воды и ледяного аккумулирования холода, а также в качестве кристаллизаторов в различных отраслях промышленности и теплообменников при теплонасосном отоплении, использующем теплоту льдообразования.
В современной мясо-молочной промышленности подобные роторные устройства применяются в виде фризеров для изготовления мороженого, для получения чешуйчатого и снежного льда, используемого в целях охлаждения колбасного фарша и гидроохлаждения в льдоводяной пульпе битой птицы, а также для пересыпки молочных продуктов во флягах и бутылках.
Роторные льдогенераторы чешуйчатого и снежного льда благодаря современным усовершенствованиям и новой технологии применения являются во многих случаях наиболее прогрессивными устройствами. Автоматические роторные льдогенераторы непосредственного охлаждения не нуждаются в оттаивании льда и являются единственными серийными льдогенераторами непрерывного действия. Они изготовляют из пресной и соленой воды снежный и чешуйчатый лед с насыпной массой примерно 300 и 500 кг/м3, а также льдоводяную пульпу, пригодные для непосредственного употребления в пищевой, химической и строительной технологии.
Механическое отделение льда шнеком, скребками (ножами, резцами) и особенно специальными фрезами более экономично, чем его оттаивание, связанное с потерями льда и периодическим прогреванием испарителей или льдоформ. Поэтому роторные льдогенераторы потребляют минимум холода (460-500 кДж/кг) и электроэнергии (145-200 кДж/кг), имеют минимальный удельный объем (0,1-0,3 м3/(т-сут). Себестоимость чешуйчатого и снежного льда на 40-50% меньше стоимости льда из блочных льдогенераторов с рассольным охлаждением.
В широко распространенных скребковых льдогенераторах лед, намерзающий на цилиндрическом испарителе, отделяется от него движущимся скребком в виде чешуек или крупинок, называемых снежным льдом. При замене скребков на катящиеся по льду фрезы получается только чешуйчатый лед. Значительно реже для отделения льда применяется вращающийся шнек.
Роторные льдогенераторы с непрерывно снимаемым льдом особо интенсивны в основном благодаря тонкослойному (0,5-2,5 мм) намораживанию.
Скребковые льдогенераторы работают как при циркуляции воды, так и при ограниченной подаче воды без ее рециркуляции и изготовляют сухой чешуйчатый лед.
При избытке воды или повышенной температуре хладагента в случае соответствующей настройки скребков (ножей) эти льдогенераторы могут производить снежный лед с влажностью до 20-25% или же льдоводяную пульпу, пригодную для перекачивания насосом.
Скребковые льдогенераторы в режиме получения льдоводяной пульпы (снежный лед с водой) могут быть использованы, в частности, как интенсивные водоохладители, так как тепломассообмен при льдообразовании обычно значительно превосходит конвективный теплообмен, больше обычного и температурный напор.
Агрегатные льдогенераторы
Агрегатные льдогенераторы, т. е. льдогенераторы, агрегатированные с холодильной машиной и с двигателем, а иногда и с льдохранилищем, получили широкое распространение. В торговле используются агрегаты производительностью до 20 и даже 40 кг/ч льда, в промышленности - еще больше; агрегатные мини-льдогенераторы имеют производительность менее 1 кг/ч.
Агрегатные льдогенераторы пищевого прозрачного льда с производительностью до 20-40 кг/ч могут с успехом применяться в магазинах, на продовольственных рынках, в ресторанах и фабриках-кухнях, в лабораториях и больницах.
Агрегатные льдогенераторы автономны и дают возможность получать требуемое количество льда по мере надобности на месте потребления. Конструкции их разнообразны и они только отчасти повторяют описанные выше льдогенераторы производственного типа.
Ледяные холодоаккумуляторы
Стационарные ледяные холодоаккумуляторы (льдоаккумуляторы) занимают особое место среди льдогенераторов, так как лед из них не выдается потребителям, а используется на месте, в частности для охлаждения воды. В отличие от водяных холодоаккумуляторов они более компактны, а температура в них ниже и стабильнее.
Ледяные холодоаккумуляторы применяются в периоды пиковых тепловых нагрузок в химической и молочной промышленности, а также при кондиционировании воздуха, где позволяют уменьшать мощность холодильных компрессоров и использовать электроэнергию в ночной период.
Известны ледяные холодоаккумуляторы трех типов: без отделения льда, с отделением льда (фригаторные) и зероторные.
В качестве основных удельных технических показателей ледяных холодоаккумуляторов могут быть приняты:
1) холодоемкость
2) холодовосприятие
3) холодоотдача
В необходимых случаях следует учитывать также соответствующие изменения энтальпии массы воды, льда и самого холодоаккумулятора.
Дополнительными характеристиками являются средние и крайние значения коэффициентов теплопередачи и температур воды, а также отношения времени зарядки к времени разрядки и соответствующих холодопроизводительностей.
Технико-экономические показатели для холодоаккумуляторов в принципе принимаются такие же, как и для льдогенераторов.