RU2592570C2 - Оптимизированная поверхность для морозильного цилиндра - Google Patents
Оптимизированная поверхность для морозильного цилиндра Download PDFInfo
- Publication number
- RU2592570C2 RU2592570C2 RU2013136395/13A RU2013136395A RU2592570C2 RU 2592570 C2 RU2592570 C2 RU 2592570C2 RU 2013136395/13 A RU2013136395/13 A RU 2013136395/13A RU 2013136395 A RU2013136395 A RU 2013136395A RU 2592570 C2 RU2592570 C2 RU 2592570C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- freezing cylinder
- cylinder according
- grooves
- freezing
- cylinder
- Prior art date
Links
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 46
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 18
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000015243 ice cream Nutrition 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23G—COCOA; COCOA PRODUCTS, e.g. CHOCOLATE; SUBSTITUTES FOR COCOA OR COCOA PRODUCTS; CONFECTIONERY; CHEWING GUM; ICE-CREAM; PREPARATION THEREOF
- A23G9/00—Frozen sweets, e.g. ice confectionery, ice-cream; Mixtures therefor
- A23G9/04—Production of frozen sweets, e.g. ice-cream
- A23G9/14—Continuous production
- A23G9/16—Continuous production the products being within a cooled chamber, e.g. drum
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23G—COCOA; COCOA PRODUCTS, e.g. CHOCOLATE; SUBSTITUTES FOR COCOA OR COCOA PRODUCTS; CONFECTIONERY; CHEWING GUM; ICE-CREAM; PREPARATION THEREOF
- A23G9/00—Frozen sweets, e.g. ice confectionery, ice-cream; Mixtures therefor
- A23G9/04—Production of frozen sweets, e.g. ice-cream
- A23G9/22—Details, component parts or accessories of apparatus insofar as not peculiar to a single one of the preceding groups
- A23G9/222—Freezing drums
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/105—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being corrugated elements extending around the tubular elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
- F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/26—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means being integral with the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/02—Evaporators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C1/00—Producing ice
- F25C1/12—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
- F25C1/14—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes
- F25C1/145—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs to form thin sheets which are removed by scraping or wedging, e.g. in the form of flakes from the inner walls of cooled bodies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
- F28D2021/0042—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for foodstuffs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/082—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/085—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from copper or copper alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/087—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from nickel or nickel alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Описан сквозной морозильный цилиндр, который содержит на своей наружной поверхности комплект по существу параллельных тангенциальных охлаждающих ребер и комплект по существу параллельных пазов, пересекающих комплект охлаждающих ребер, предпочтительно под прямым углом. Использование данного изобретения позволяет повысить эффективность охлаждения морозильника. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к морозильному цилиндру, предназначенному для использования, например, в устройстве для производства мороженого.
Предпосылки к созданию изобретения
В производстве пищевого мороженого хорошо известно использование так называемых сквозных морозильников. Часто такие морозильники содержат морозильный цилиндр, через который перемещается масса мороженого, обычно путем перекачивания или с помощью винтового транспортера. Морозильный цилиндр охлаждается со своей наружной стороны с использованием жидкого хладагента, такого, например, как аммиак (NH3), диоксид углерода (СО2) или какой-либо вид фреона, такой как R404a. В процессе замораживания хладагент поглощает тепловую энергию с наружной поверхности цилиндра, главным образом за счет изменения фазы хладагента от жидкости до газообразной фазы, так что на наружной поверхности цилиндра образуются крошечные пузырьки газа, содержащие испарившийся хладагент.
Эффективность охлаждения в такой системе зависит от ряда факторов. Одним важным фактором является охлаждаемая площадь поверхности цилиндра, которую можно увеличить хорошо известными способами, такими как использование охлаждающих ребер, выступающих из поверхности. Однако важную роль для эффективности системы охлаждения играют другие факторы, влияющие на скорость охлаждения, размеры пузырьков и скорость, с которой пузырьки покидают поверхность цилиндра через все еще жидкий хладагент. Это связано с тем фактом, что пузырьки, остающиеся на поверхности цилиндра, образуют изолирующий слой между поверхностью цилиндра и жидким хладагентом, уменьшая, таким образом, перенос тепловой энергии от поверхности цилиндра в жидкий хладагент. Зависимость при этом является относительно прямой. Чем больше пузырьков прилегают к поверхности морозильного цилиндра, тем больше поверхность покрыта изолирующими воздушными пузырьками и тем больше уменьшается коэффициент передачи тепла. Эти свойства, относящиеся к образованию и удалению газовых пузырьков, зависят главным образом от свойств жидкого хладагента и от структуры поверхности цилиндра.
Структуру поверхности можно улучить для повышения эффективности охлаждения с помощью т.н. нанопокрытия. Однако это является очень дорогостоящим путем для получения улучшенной эффективности охлаждения.
В ЕР 0670461 А1 описан морозильный барабан, в котором цилиндрическая морозильная камера соосно помещается внутри цилиндрического наружного кожуха, в котором предусмотрен спиральный путь в полом пространстве между кожухом и камерой, по каковому пути от входа до выхода циркулирует теплообменная текучая среда.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является предложение более экономичного пути оптимизации поверхности морозильного цилиндра для получения значительно более высокой эффективности охлаждения сквозного морозильника, содержащего такой морозильный цилиндр.
Настоящее изобретение относится к сквозному морозильному цилиндру, содержащему на своей наружной поверхности комплект по существу параллельных тангенциальных охлаждающих ребер и комплект по существу параллельных пазов, пересекающих комплект охлаждающих ребер.
В отличие от описания в ЕР 0670461 А1, приведенного выше, использование настоящего изобретения не предусматривает циркуляции теплообменной текучей среды по заданному пути в полом пространстве между морозильной камерой и наружным кожухом. Вместо этого теплообменная текучая среда в форме жидкого хладагента должна быть просто помещена в контакте с наружной поверхностью морозильного цилиндра, как дополнительно описано ниже.
Это означает, что не существует требований, относящихся к форме наружного кожуха, в котором может быть помещен морозильный цилиндр, или относящихся к позиционированию морозильного цилиндра относительно такого кожуха.
Неожиданно было обнаружено, что при структурировании наружной поверхности морозильного цилиндра комплектом параллельных пазов, пересекающих комплект параллельных охлаждающих ребер, морозильная эффективность сквозного морозильника, содержащего морозильный цилиндр, может быть увеличена приблизительно на 20% без увеличения размеров морозильника.
В варианте реализации изобретения пазы пересекают охлаждающие ребра под углом больше 30°, предпочтительно под углом больше 60° и наиболее предпочтительно по существу под прямым углом.
Обнаружено, что наилучшие результаты получаются в случае, если угол пересечения между пазами и охлаждающими ребрами не является слишком острым.
В предпочтительном варианте реализации изобретения, охлаждающие ребра и пазы ориентированы соответственно тангенциально и аксиально относительно морозильного цилиндра.
Для производственных целей эта конфигурация охлаждающих ребер и пазов требует относительно простого набора инструментов, например для вытачивания пазов.
В варианте реализации изобретения, охлаждающие ребра имеют по существу треугольное поперечное сечение.
В варианте реализации изобретения максимальная высота охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
В варианте реализации изобретения взаимное расстояние между осевыми линиями двух соседних охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
В варианте реализации изобретения максимальная ширина охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
В варианте реализации изобретения взаимное расстояние и максимальная ширина охлаждающих ребер являются по существу одинаковыми.
В варианте реализации изобретения пазы имеют по существу прямоугольное поперечное сечение.
В варианте реализации изобретения взаимное расстояние между двумя соседними пазами составляет от 1 мм до 12 мм, предпочтительно от 2 мм до 10 мм и наиболее предпочтительно от 5 мм до 7 мм.
В варианте реализации изобретения максимальная ширина пазов составляет от 0,2 мм до 4 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 2 мм и наиболее предпочтительно от 0,8 мм до 1,2 мм.
В варианте реализации изобретения максимальная глубина пазов составляет от 0,2 мм до 6 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 6 мм и наиболее предпочтительно от 2 мм до 3 мм.
Показано, что оптимальная морозильная эффективность получается путем выбора свойств охлаждающих ребер и пазов в пределах указанных диапазонов.
В варианте реализации изобретения пазы вытачивают.
Вытачивание пазов (а часто также охлаждающих ребер) вместо отливки полностью морозильного цилиндра с охлаждающими ребрами и пересекающими их пазами является предпочтительным, поскольку в результате получается относительно неровная поверхность, содержащая многочисленные заусенцы, которые также способствуют оптимизации охлаждающей эффективности системы.
В предпочтительных вариантах реализации изобретения сквозной морозильный цилиндр делают из никеля, латуни, нержавеющей стали или черного листового железа.
Изготовление морозильного цилиндра из никеля является предпочтительным, поскольку никель обладает высокой удельной теплопроводностью.
Если латунь находится в контакте с аммиаком, который является одним из предпочтительных хладагентов в сквозных морозильниках типа, включающего морозильные цилиндры, такие как в настоящем изобретении, аммиак будет вступать в реакцию с медью в латунном сплаве, что может привести к разрушению структуры, выполненной из латуни. Однако если должен использоваться другой хладагент, такой как диоксид углерода или фреон, морозильный цилиндр может предпочтительно быть изготовлен из латуни, которая по существу является менее дорогостоящей, чем никель. Подобно никелю, латунь имеет высокую удельную теплопроводность.
Морозильный цилиндр может быть также изготовлен из нержавеющей стали, которая является менее дорогостоящей, чем никель и латунь. Однако использование нержавеющей стали ведет к снижению морозильной мощности, благодаря относительно низкой теплопроводности этого материала.
Благодаря низкой цене черного листового железа, он также рассматривается как подходящий материал для изготовления морозильного цилиндра. Он, однако, требует наличия покрытия на внутренней стороне цилиндра по гигиеническим причинам.
В некоторых вариантах реализации изобретения морозильный цилиндр будет покрыт с внутренней стороны стенки слоем твердого хрома или тому подобного для того, чтобы сделать его более износостойким.
Фигуры
Несколько типичных вариантов реализации изобретения будут описаны далее со ссылкой на фигуры, на которых:
на фиг.1 схематически показан поперечный разрез сквозного морозильника, содержащего морозильный цилиндр согласно варианту реализации изобретения, и
на фиг.2 схематически показана структура наружной поверхности морозильного цилиндра согласно варианту реализации изобретения.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 схематически показан поперечный разрез сквозного морозильника 1, в котором морозильный цилиндр 3 согласно варианту реализации изобретения помещается внутри наружного цилиндра 2. Расстояние между стенками двух цилиндров 2, 3 соответственно, часто будет относительно мало, составляя от 10 мм до 40 мм.
Наружная поверхность морозильного цилиндра 3 снабжена рядом тангенциально ориентированных охлаждающих ребер 4, которые пересекаются рядом продольно ориентированных пазов 5. Масса 6, предназначенная для замораживания, например масса пищевого мороженого 6, перемещается через морозильный цилиндр 3. Внутри морозильного цилиндра 3 один или больше скребков (не показаны) соскребают слой замороженной массы мороженого 6, непрерывно образующийся на внутренней поверхности морозильного цилиндра 3, со стенки цилиндра.
Жидкий хладагент 7 помещают в полость между внутренней поверхностью наружного цилиндра 2 и наружной поверхностью морозильного цилиндра 3 для охлаждения морозильного цилиндра 3 и его содержимого 6 путем поглощения тепловой энергии из морозильного цилиндра 3, главным образом за счет изменения фазы хладагента 7 из жидкой в газообразную.
Морозильный цилиндр 3 обычно изготовлен из никеля, латуни, нержавеющей стали или черного листового железа в зависимости от типа хладагента 7, который предполагается использовать.
Латунь является сплавом меди и цинка. Аммиак вступает в реакцию с медью, что ведет к образованию трещин в латунных структурах, контактирующих с аммиаком. В итоге такие структуры могут разрушаться. Поэтому использование аммиака в качестве хладагента 7 обычно требует, чтобы цилиндр 3 был изготовлен из никеля или стали. Латунь, которая является менее дорогостоящей, чем никель и при этом обладает высокой удельной теплопроводностью, может использоваться в случае применения иного, чем аммиак хладагента 7, такого, например, как диоксид углерода или фреон. В общем, охлаждающий эффект, который может быть получен с диоксидом углерода, примерно на 25% выше, чем получаемый с аммиаком. Однако для диоксида углерода требуется также более высокое давление, чем для аммиака.
Структура наружной поверхности морозильного цилиндра 3 важна для сцепления газовых пузырьков с поверхностью морозильного цилиндра 3 и, таким образом, для эффективности охлаждения в сквозном морозильнике 1. На фиг.2 схематически показана структура наружной поверхности морозильного цилиндра 3 согласно варианту реализации изобретения, при котором множество параллельных и тангенциально ориентированных охлаждающих ребер 4 пересекаются рядом параллельных и тангенциально ориентированных пазов 5.
Многочисленные исследования показали, что эффективность охлаждения может быть оптимизирована путем выбора высоты охлаждающих ребер 4 в районе около 3 мм, ширины и глубины пересекающих пазов 5, приблизительно равных 1 мм и 2,5 мм соответственно, при взаимном расстоянии между двумя соседними пазами 5 от 5 мм до 7 мм.
Исследования оптимизации, относящиеся только к высоте охлаждающих ребер 4, т.е. без использования каких-либо пересекающих пазов 5, показывают в результате увеличение эффективности охлаждения и, таким образом, мощности морозильника приблизительно на 5% без увеличения размеров морозильника 1.
Однако добавление и оптимизация пересекающих пазов 5 неожиданно показывает, что ведет к более значительному увеличению эффективности охлаждения, приблизительно до 20% по сравнению со сквозными морозильниками, известными в технике, с использованием морозильных цилиндров, имеющих охлаждающие ребра высотой приблизительно 1,5 мм.
Исследования показали, что сходное увеличение испарения и, таким образом, эффективности охлаждения получается, когда в качестве хладагента 7 используется аммиак, диоксид углерода или азот, и если морозильный цилиндр 3 изготовлен из никеля, латуни или нержавеющей стали.
Список числовых позиций
1. Сквозной морозильник
2. Наружный цилиндр
3. Морозильный цилиндр.
4. Охлаждающее ребро
5. Паз
6. Масса для замораживания
7. Жидкий хладагент.
Claims (13)
1. Сквозной морозильный цилиндр (3), содержащий на своей наружной поверхности:
комплект по существу параллельных тангенциальных охлаждающих ребер (4), имеющих по существу треугольную форму поперечного сечения, и
комплект по существу параллельных пазов (5), пересекающих комплект охлаждающих ребер.
комплект по существу параллельных тангенциальных охлаждающих ребер (4), имеющих по существу треугольную форму поперечного сечения, и
комплект по существу параллельных пазов (5), пересекающих комплект охлаждающих ребер.
2. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором пазы пересекают охлаждающие ребра под углом свыше 30°, предпочтительно под углом свыше 60° и наиболее предпочтительно по существу под прямым углом.
3. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1 или 2, в котором охлаждающие ребра и пазы ориентированы соответственно тангенциально и аксиально относительно морозильного цилиндра.
4. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором максимальная высота охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
5. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором расстояние между осевыми линиями двух соседних охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
6. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором максимальная ширина охлаждающих ребер составляет от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 1 мм до 5 мм и наиболее предпочтительно от 2,5 мм до 3,5 мм.
7. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором расстояние друг от друга и максимальная ширина охлаждающих ребер являются по существу одинаковыми.
8. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором пазы имеют по существу прямоугольное поперечное сечение.
9. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором расстояние между двумя соседними пазами составляет от 1 мм до 12 мм, предпочтительно от 2 мм до 10 мм и наиболее предпочтительно от 5 мм до 7 мм.
10. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором максимальная ширина пазов составляет от 0,2 мм до 4 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 2 мм и наиболее предпочтительно от 0,8 мм до 1,2 мм.
11. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором максимальная глубина пазов составляет от 0,2 мм до 6 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 6 мм и наиболее предпочтительно от 2 мм до 3 мм.
12. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, в котором пазы получены на станке.
13. Сквозной морозильный цилиндр по п. 1, который выполнен из никеля, латуни, нержавеющей стали или черного листового железа.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201170004A DK177178B1 (en) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | Optimized surface for freezing cylinder |
| DKPA201170004 | 2011-01-06 | ||
| PCT/DK2011/050515 WO2012092929A1 (en) | 2011-01-06 | 2011-12-22 | Optimised surface for freezing cylinder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013136395A RU2013136395A (ru) | 2015-02-20 |
| RU2592570C2 true RU2592570C2 (ru) | 2016-07-27 |
Family
ID=45491191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013136395/13A RU2592570C2 (ru) | 2011-01-06 | 2011-12-22 | Оптимизированная поверхность для морозильного цилиндра |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130319645A1 (ru) |
| EP (1) | EP2661177A1 (ru) |
| CN (1) | CN103327825B (ru) |
| BR (1) | BR112013016867A2 (ru) |
| DK (1) | DK177178B1 (ru) |
| MX (1) | MX2013007788A (ru) |
| RU (1) | RU2592570C2 (ru) |
| WO (1) | WO2012092929A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3010176B1 (fr) * | 2013-08-30 | 2018-06-29 | Gea Refrigeration France | Dispositif de generation de glace, mettant en œuvre un echangeur cylindrique a double paroi, dont une paroi interne bi-materiaux |
| IT201800006520A1 (it) * | 2018-06-20 | 2019-12-20 | Scambiatore di calore. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3062021A (en) * | 1960-12-12 | 1962-11-06 | Ansel B Grose | Device for dispensing frozen fluffy cream and the like |
| EP1787525A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-23 | Ali SpA | Method for producing a freezing chamber and the freezing chamber obtained with this method |
| RU2305949C1 (ru) * | 2005-12-16 | 2007-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ | Морозильный цилиндр машины для приготовления мороженого |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3326283A (en) * | 1965-03-29 | 1967-06-20 | Trane Co | Heat transfer surface |
| DE2359710A1 (de) * | 1973-02-07 | 1974-08-08 | Egidio Prizzon | Vorrichtung zur kontinuierlichen und augenblicklichen herstellung von speiseeis von handwerklicher art |
| US3893322A (en) * | 1974-08-21 | 1975-07-08 | Universal Oil Prod Co | Method for providing improved nucleate boiling surfaces |
| US4330036A (en) * | 1980-08-21 | 1982-05-18 | Kobe Steel, Ltd. | Construction of a heat transfer wall and heat transfer pipe and method of producing heat transfer pipe |
| US4402359A (en) * | 1980-09-15 | 1983-09-06 | Noranda Mines Limited | Heat transfer device having an augmented wall surface |
| US5203404A (en) * | 1992-03-02 | 1993-04-20 | Carrier Corporation | Heat exchanger tube |
| EP0670467B1 (de) * | 1994-02-26 | 1997-07-09 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Interferometer |
| IT1273366B (it) | 1994-03-04 | 1997-07-08 | G R B S N C Di Grotti Renzo & | Cilindro di congelamento con evaporatore incorporato e metodo per la sua fabbricazione |
| JP3415013B2 (ja) * | 1997-12-22 | 2003-06-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 凝縮器用伝熱管 |
| US6253573B1 (en) * | 1999-03-10 | 2001-07-03 | Specialty Equipment Companies, Inc. | High efficiency refrigeration system |
| GB9917652D0 (en) * | 1999-07-28 | 1999-09-29 | Brunnar H F | Liquid ice generator |
| JP2009162395A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Showa Denko Kk | 二重管式熱交換器 |
-
2011
- 2011-01-06 DK DKPA201170004A patent/DK177178B1/en active
- 2011-12-22 US US13/978,410 patent/US20130319645A1/en not_active Abandoned
- 2011-12-22 EP EP11808570.3A patent/EP2661177A1/en not_active Ceased
- 2011-12-22 WO PCT/DK2011/050515 patent/WO2012092929A1/en not_active Ceased
- 2011-12-22 BR BR112013016867A patent/BR112013016867A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2011-12-22 MX MX2013007788A patent/MX2013007788A/es unknown
- 2011-12-22 RU RU2013136395/13A patent/RU2592570C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-12-22 CN CN201180064267.1A patent/CN103327825B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3062021A (en) * | 1960-12-12 | 1962-11-06 | Ansel B Grose | Device for dispensing frozen fluffy cream and the like |
| EP1787525A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-23 | Ali SpA | Method for producing a freezing chamber and the freezing chamber obtained with this method |
| RU2305949C1 (ru) * | 2005-12-16 | 2007-09-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие УРАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ | Морозильный цилиндр машины для приготовления мороженого |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012092929A1 (en) | 2012-07-12 |
| MX2013007788A (es) | 2013-08-21 |
| US20130319645A1 (en) | 2013-12-05 |
| CN103327825B (zh) | 2016-06-15 |
| RU2013136395A (ru) | 2015-02-20 |
| CN103327825A (zh) | 2013-09-25 |
| EP2661177A1 (en) | 2013-11-13 |
| BR112013016867A2 (pt) | 2016-10-11 |
| DK177178B1 (en) | 2012-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9909819B2 (en) | Evaporator tube having an optimised external structure | |
| US8281850B2 (en) | Evaporator tube with optimized undercuts on the groove base | |
| US6176302B1 (en) | Boiling heat transfer tube | |
| KR102066878B1 (ko) | 중공 공동을 갖는 증발열 전달 튜브 | |
| CN105066761A (zh) | 一种带窄缝形蒸汽排出口的蒸发管 | |
| RU2592570C2 (ru) | Оптимизированная поверхность для морозильного цилиндра | |
| KR20180057487A (ko) | 열교환기 | |
| US6343416B1 (en) | Method of preparing surfaces of a heat exchanger | |
| CN104006594B (zh) | 淡水/海水两用的管状冰制冰机及其制冰工艺 | |
| US11073343B2 (en) | Metal heat exchanger tube | |
| US10996005B2 (en) | Heat exchanger tube | |
| JP6738593B2 (ja) | 沸騰型伝熱管 | |
| CN204757470U (zh) | 雪花制冰机d型蒸发器 | |
| JP2012167854A (ja) | 流下液膜式蒸発器用伝熱管、及びそれを用いたターボ冷凍機 | |
| CN101251324B (zh) | 一种海/淡水两用连续出冰式制冰机 | |
| CN110195994B (zh) | 一种高效复合双侧强化传热管 | |
| JP3573640B2 (ja) | 沸騰型伝熱管 | |
| CN105277021A (zh) | 同轴缠绕式换热器 | |
| CN205037797U (zh) | 一种带窄缝形蒸汽排出口的蒸发管 | |
| CN107120883A (zh) | 一种可提高蒸发器效率的海水流化冰设备 | |
| EP1015835A1 (en) | Condenser for heat exchanger systems | |
| Yang et al. | Experimental study on ice slurry refrigeration system with pre-cooling heat exchanger | |
| CN104296412A (zh) | 使用液体工质的脉动冷管 | |
| JP2001033185A (ja) | 内面溝付伝熱管及びその設計方法 | |
| JP2024163435A (ja) | 製氷機 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191223 |