Экспериментальное и теоретическое изучение образования льда на вертикальной трубе

Abstract

Применение аккумуляторов холода с накоплением льда на теплообменной поверхности в периоды незначительного холодопотребления и его использованием в периоды пиковых нагрузок является эффективным способом экономии потребленной электроэнергии. В пределах сравнительно коротких периодов повышенного холодопотребления энергия, накопленная льдом, используется в процессе его плавления. Соответственно не только подбор льдоаккумуляторов, выполненный на основе балансовых расчетов, но и определение времени периодов накопления и плавления льда становится значимым. В статье представлено простое дифференциальное уравнение для определения времени образования льда на вертикальной охлаждаемой трубе, которое уточняется полуэмпирическими корректирующими зависимостями, разработанными на основе экспериментальных данных по намораживанию льда. Экспериментальные данные получены на специально разработанной установке. Такой подход позволил устранить влияние ряда параметров, используемых в дифференциальном уравнении, которые не представляется возможным рассчитать непосредственно. Результаты расчетов по предложенному соотношению с высокой степенью точности соответствуют экспериментальным данным, содержащимся в литературе. The application of cold accumulators with accumulation of ice on the heat exchange surface during low cold consumption and its use during peak loads period is an effective method of electricity consumption saving. Within rather short periods of cold high consumption the energy accumulated by ice is used in the process of ice melting. Naturally not only the choice of ice accumulators performed on the base of balance calculations but the definition of the time of periods of ice accumulation and melting becomes significant. The article gives a simple differential equation to specify the time of ice formation on a vertical cooled tube. The equation is finalized with semi-empiric corrective dependences obtained on the base of experimental data of ice accumulation. The experimental data are obtained using a specially developed plant. Such an approach allowed eliminating the influence of some parameters used in the differential equation that cannot be directly calculated. The results of calculations according to the introduced relation at fine precision correspond to the experimental data published in the literature.