Идеальным хладоносителем является ледяная вода - она наиболее часто используется в молочной и пищевой промышленности. Охлаждение большого количества пищевых жидкостей требует использование промежуточного хладоносителя, обладающего целым рядом необходимых свойств - он должен быть нетоксичным, недорогим, иметь приемлемые теплопередающие свойства, низкую вязкость, быть нелетучим, быть неагрессивным и т.д.
Наиболее полно этим требованием отвечает обыкновенная ледяная вода - для получения максимальной разности температур при охлаждении жидкостей её температура должна быть максимально низкой, т.е. иметь температуру, близкую к температуре замерзания. Однако с технической точки зрения получение ледяной воды с температурой 0,5С - 1С довольно сложная задача.
Широко используемые проточные герметичные кожухотрубные и пластинчатые теплообменники при получении ледяной воды имеют ограниченное применение. Это обусловлено опасностью из разрушения при достижении отрицательных температур кипения и замерзании ледяной воды внутри контура теплообменника. Поэтому широкое использование при получении ледяной воды получили открытые теплообменники.
Наиболее простой тип открытого теплообменника - испаритель выполненный в виде трубы(смотрите ниже рисунок), погруженной в бак. Кипящий внутри трубы хладагент охлаждает находящуюся в баке жидкость. Для интенсификации теплообмена, жидкость в баке принудительно перемешивают либо с помощью механической мешалки, либо с помощью воздуха, которую подают в нижнюю часть бака. Такой способ получения ледяной воды позволяет также накапливать определенное количество «холода» в виде льда, который намерзает на поверхности испарителя.
Количество (масса) намороженного льда определяют энергию, которая может быть накоплена в аккумуляторе холода(1 килограмм льда поглащает 335 кДж тепла ). Это позволяет аккумулировать энергию для работы в часы пиковых нагрузок и экономить производительность холодильной установки. Кроме этого, запасы холода могут быть сделаны при работе в ночное время, когда стоимость электроэнергии определяется льготными тарифами.
Компания "Чиллеры ледяной воды" серийно производят генератор ледяной воды с аккумуляторами льда т.е это установки охлаждения воды с комплектацией отрытого испарителя, который описан выше.
Пленочные испарители – являются панельными испарителями, в которых охлаждение ледяной воды до температур, близких к нулевым, достигается в процессе стекания тонкого слоя ледяной воды по поверхности испарителя. Вода подается в распределительный бак, расположенный над батареей пленочных испарителей. Из распределительного бака вода равномерно подается на вертикально расположенные панели.
Тонкий слой воды , стекающей по поверхности панели, образует водяную пленку, и при этом интенсивно охлаждается. Охлажденная вода стекает в бак-аккумулятор для последующей подачи к потребителям. Температура ледяной воды на выходе из пленочного испарителя колеблется в пределах 0,5С - 2,0С. Наиболее часто пленочные испарители применяются в системах с постоянной нагрузкой в течение всего цикла работы оборудования.
Системы охлаждения ледяной воды с использованием испарителей пленочного типа имеют множество достоинств. Во-первых, это высокие коэффициент теплопередачи (до 2000 Вт/м2К). Во-вторых, в таких системах возможно охлаждение ледяной воды до температуры близкой к точке замерзания (0,5С) без опасности размораживания теплообменника и/или без необходимости установки дополнительных дорогих устройств защиты.
Даже если при крайне неравномерных тепловых нагрузках испарители обмерзают и покрываются ледяной коркой, то нет опасности разрушения испарителей т.к. жидкость замерзает в открытом пространстве (а не внутри герметичного теплообменника).
Пленочные испарители очень легко очищать. Для этого необходимо всего лишь открыть боковую крышку корпуса испарителя. Производить визуальный контроль и очистку можно даже при работе установки. Пленочный испаритель может работать даже с частично засоренной ледяной водой - это особенно важно при охлаждении теста, колбасных изделий, овощей и фруктов.
В реальных условиях обычно находит применение комбинация из описанных выше способов. Каждое конкретное техническое решения определяется рядом факторов, важнейшим из которых является диаграмма потребности в ледяной воде в течение суток и в течение недели.