Производство и применение льда

Раздел: Производство

В СССР ежегодные заготовки естественного льда достигают 15— 20 млн. т. Естественный лед применяют в виде водоемного льда, намороженного льда; используют также получаемый путем механической переработки уплотненный снег, дробленый (крупно- и мёлкокус- ковой) и гранулированный (снежный) лед. В РСФСР оптовая цена 1 т льда 4 руб.

Рыхлый снег (50—100 кг/м3) обычно уплотняют до насыпной массы 400—600 кг/м3. Плотность водоемного льда составляет 900— 917, а намороженного льда — примерно 890—900 кг/м3.

Льдозаготовки проводятся с учетом метеорологических прогнозов и в соответствии с требованиями техники безопасности. На пользование снегом с данного участка, водоемным или намороженным льдом должно быть получено разрешение от местных санитарных органов. Необходимо соблюдение законов об охране земли и воды.

Снег собирать в бунт лучше в оттепель бульдозером с последующей трамбовкой гусеницами. Сухой снег надо обрызгивать водой. Снежный бунт (или снежное укрытие) промораживается, а затем его покрывают простейшей теплоизоляцией слоем не менее 50 см.

При заготовках водоемного льда используют специальные электропилы на санях различного типа и другие механизмы. Например, конструкторское бюро управления пути Министерства путей сообщения сконструировало на основе исследований ВНИХИ передвижную дисковую пилу (диаметр 900 мм, число оборотов 1100 в минуту) с электродвигателем 7 кВт, смонтированную на санях ( 8). При средней толщине льда 300 мм скорость подачи составляет 25 м/мин; удельная работа пиления льда равна примерно 6 Дж/см3.

Эффективны также передвижные цепные пилы ЭЛМ Астраханского механического завода. Пила ЭЛМ состоит из смонтированных на санях электродвигателя 10 кВт с редуктором и двух цепных цил с барами от врубовой машины длиной 1200 мм и толщиной 40 мм. Производительность пилы 2 м2 в минуту, потребление электроэнергии 0,044 кВт-ч/м2.

На Астраханском рыбохолодильном комбинате при помощи механических пил и цепных транспортеров ежегодно заготовляют около 20 тыс. водоемного льда себестоимостью около 6 руб./м3. Ёыемку из водоема выпиленных ледяных плит по 100—200 кг и их погрузку на автомашины иногда производят с помощью электролебедок. Наилучшие результаты дает, однако, применение трех- и пятитонных автопогрузчиков, вилочный захват которых позволяет поднимать из воды и грузить в автомашину ледяные плиты весом в несколько тонн. При наличии такого автопогрузчика загрузка четырехтонной автомашины льдом и выгрузка его на месте складирования занимают не более 5—10 мин.

При расположении водоема вблизи места складирования льда с успехом применяют для выемки и транспортировки льда электротранспортеры с бесконечными цепями, движущимися под желобами для подачи льда в хранилища. Выбирают из воды и транспортируют блоки льда при помощи имеющихся на цепях специальных крючьев.

Блоки водоемного льда автопогрузчиком можно укладывать с перевязкой швов для хранения на дренированной площадке в виде бунта ( 9), укрываемого теплоизоляцией.

В холодной и отчасти в переходной климатических зонах наиболее выгодна заготовка льда путем тонкослойного намораживания его в бунте на месте последующего хранения. На юге и западе переходной зоны намораживаемые льдобунты иногда дополняют льдом из водоемов.

Послойное намораживание льда заключается в периодическом набрызгивании распылителями воды слоями до 0,5 см на спланированную и дренированную песком или шлаком площадку.

По Степанову [100], намораживание льда ускоряется для вертикальной поверхности более чем в 2 раза, для нее же при распылении воды и частичном льдообразовании в воздухе — более чем в 4 раза.

Для придания льдобунту в процессе намораживания формы усеченной пирамиды или сегмента в сечении растекание воды иногда ограничивают небольшими бортами из насыпной теплоизоляции (опилки), что после промораживания способствует уменьшению таяния льда летом.

Площади оснований и высоту льдобунтов можно корректировать в зависимости от температуры и скорости ветра. Льдобунты (большие) часто намораживают и без помощи бортов, при этом им придают в сечении форму сегмента.

Для намораживания льдобунтов на 100—500 м3, кроме брандспойтов, применяют съемные короткоструйные дождевальные установки (КДУ) сельскохозяйственного типа. Для льдобунтов на 500 м3 и более целесообразны стационарные брызгальные льдонаморажива- ющие установки, разработанные во ВНИХИ Кудряшовым [68], с подземной подачей воды к стоякам с форсунками. Как показывает широкий производственный опыт, эти установки облегчают труд, ускоряют и удешевляют намораживание льда на 20—30%.

Получившая распространение малая льдонамораживающая установка, запроектированная автором [25], устроена следующим образом ( 10). По длинной оси площадки для бунта (ориентируемого

Магистральную трубу посредством соединительных частей и водомера присоединяют^.к электронасосу с сеткой. В начальной части этой трубы, проходящей через колодец, имеется трехходовой пробковый кран, предназначенный для подачи воды, а также для спуска ее из системы во время перерывов в работе. Для контроля давления воды у насоса к магистральной трубе присоединен манометр.

Трехходовой кран и вентиль открывают и закрывают при помощи тяг, выведенных в верхнюю часть колодца. Для бунтов от 500 до 1000 м3 льда устраивают один коллектор и одну магистральную трубу, для бунтов больших размеров — два удлиненных коллектора и две магистральные трубы. При больших льдобунтах и в случае удаленности источника воды ее следует спускать только из стояков. В этом случае трубы за пределами бунта должны быть заглублены на 1,6 м (для Московской области).

Вода периодически подается в форсунки, которые разбрызгивают ее в виде дождя. Если давление в насосе не менеее 0,2 МПа, специального расчета потерь напора в системе не делают. При меньших давлениях производят расчет, причем давление перед форсунками должно быть 0,1 МПа. Расход воды для установки с одной форсункой равен 0,7 л/с.

Для пуска намораживающей установки открывают трехходовой кран и включают насос; задвижка (вентиль), расположенная до насоса, должна быть открыта, а задвижки (вентили), расположенные после насоса, закрыты. Продолжительность подачи воды определяют путем наблюдения за растеканием ее по площадке (льдобунту). Как

только вода дойдет До краев шкйцадки, подачу ее прекращают. По мере роста ледяного бунта наращивают стояки, а подачу воды снижают, чтобы уменьшить намораживание льда по краям бунта и тем самым придать ему необходимую форму. Подачу воды в начале намораживания регулируют по времени при полностью открытой подающей задвижке. В конце намораживания подающую задвижку частично прикрывают, благодаря чему уменьшается площадь. орошения.

Прекращают орошение выключением электронасоса, трехходовой кран закрывают и вода сливается из системы.

В проектах более крупных типовых льдонамора- живающих установок, разработанных во ВНИХИ Куд- ряшовым для льдобунтов от 1 до 30 тыс. м3 ( 11), стояки располагают на расстоянии 10 м, принимают форсунки с диаметрами сечений 10 и 16 мм и расходом воды 1,4 л/с.

Описанные процессы получения искусственного снега за счет естественного холода при температуре ниже 0° С используют при устройстве лыжных трасс, но они могут найти применение и в холодильной технологии.

Для интенсификации процесса и увеличения съема льда с 1 мэ площади в южных районах льдозаготОвок иногда прибегают к дополнительному намораживанию льда на градирнях, располагаемых на площадке для льдобунта или рядом с ней.

Трехъярусная льдоградирня представляет собой каркасное сооружение (например 7,5 мХ7,5 м), в котором решетки каждого яруса (2 м) перекрещиваются с соседними. В верхней огражденной части льдоградирни расположены форсунки для разбрызгивания воды. Вода непрерывно подается к форсункам по трубопроводу из тепляка. В последнем имеется оборудование для подачи воды к форсункам, рециркуляции и спуска ее из системы в периоды съема льда, производимого, в частности, электромолотками. Значительно проще устройство одно- и двухъярусных льдоградирен..

Когда льдоградирню располагают над ледяным бунтом, то рециркуляцию воды не применяют. При температуре воздуха от —2 до —3° С градирня, орошаемая водой, в течение 3—4 сут заполняется ледяными сосульками на 50% объема.

Представляет интерес автоматизированная льдоградирня, предложенная Клейменовым [62], в которой сосульки намораживаются при помощи форсунок на специальных трубчатых электронагревателях, служащих для последующего оттаивания льда.

Большие льдобунты укрывают при помощи машин торфом или древесными опилками слоем в среднем 50 см (£т=0,7 Вт/(м2-К). С боков льдобунта теплоизоляцию выгодно укладывать еще зимой и промораживать. Теплоизоляцию целесообразно размещать с постепенным утолщением слоя к концу льдобунта и снова использовать при ее освобождении летом. Толщину укрытия льдобунтов можно уточнить по отношению стоимостей теплоизоляции и потерь льда от таяния.

Применяя ранее приведенные уравнения, можно рассчитать намораживание и таяние льда для разных льдобунтов в различных климатических условиях. Для больших льдобунтов, например в Московской области, вероятно в среднем намораживание 400 см льда и таяние 50 см льда (12%). Общие потери льда могут достигать 15% и более [13].

Естественный лед можно содержать и в хранилищах типа погребов, предназначенных для холодного- посола рыбы («выхода») и огурцов (ферментационные ледники).