Ismaskin - Icemaker
En ismaskin , is generator eller ismaskin kan hänvisa till antingen en konsumentenhet för att göra is , finns inuti ett hem frys ; en fristående apparat för isframställning, eller en industrimaskin för att göra is i stor skala. Termen "ismaskin" hänvisar vanligtvis till den fristående apparaten.
Den is Generatorn är den del av ice maskinen som faktiskt producerar isen. Detta skulle inkludera förångaren och alla tillhörande enheter/kontroller/delram som är direkt involverade i att tillverka och mata ut isen till lagring. När de flesta hänvisar till en isgenerator menar de detta isframställande delsystem ensamt, minus kylning.
En ismaskin , i synnerhet om den beskrivs som "förpackad", skulle vanligtvis vara en komplett maskin inklusive kylning, reglage och dispenser, som endast kräver anslutning till ström- och vattenförsörjning.
Begreppet ismaskin är mer tvetydigt, med vissa tillverkare som beskriver sin förpackade ismaskin som en ismaskin, medan andra beskriver sina generatorer på detta sätt.
Historia
År 1748 demonstrerades den första kända konstgjorda kylningen av William Cullen vid University of Glasgow. Cullen använde aldrig sin upptäckt för praktiska ändamål. Detta kan vara anledningen till att ismakarnas historia börjar med Oliver Evans , en amerikansk uppfinnare som designade den första kylmaskinen 1805. År 1834 byggde Jacob Perkins den första praktiska kylmaskinen med eter i en ångkompressionscykel. Den amerikanska uppfinnaren, maskiningenjören och fysikern fick 21 amerikanska och 19 engelska patent (för bland annat innovationer inom ångmaskiner, tryckindustrin och vapentillverkning) och anses idag vara kylskåpets far.
År 1844 byggde en amerikansk läkare, John Gorrie , ett kylskåp baserat på Oliver Evans design för att göra is för att kyla luften för sina gula feberpatienter. Hans planer går tillbaka till 1842, vilket gör honom till en av grundarna till kylskåpet. Tyvärr för John Gorrie möttes hans planer på att tillverka och sälja sin uppfinning med hårt motstånd av Frederic Tudor , Boston "Ice King". Då skickade Tudor is från USA till Kuba och planerade att utöka sin verksamhet till Indien. Av rädsla för att Gorries uppfinning skulle förstöra hans verksamhet inledde han en smutskampanj mot uppfinnaren. År 1851 tilldelades John Gorrie US -patent 8080 för en ismaskin. Efter att ha kämpat med Tudors kampanj och hans partners död dog John Gorrie också, konkurs och förnedrad. Hans ursprungliga ismakarplaner och prototypmaskinen hålls idag på National Museum of American History, Smithsonian Institution i Washington, DC
År 1853 tilldelades Alexander Twining amerikanskt patent 10221 för en ismaskin. Twinings experiment ledde till utvecklingen av det första kommersiella kylsystemet, byggt 1856. Han etablerade också den första artificiella metoden för att producera is. Precis som Perkins före honom började James Harrison experimentera med eterångkompression. År 1854 byggde James Harrison framgångsrikt en kylmaskin som kunde producera 3000 kilo is per dag och 1855 fick han ett ismakarepatent i Australien, liknande Alexander Twining. Harrison fortsatte sina experiment med kylning. Idag krediteras han för sina stora bidrag till utvecklingen av moderna kylsystemdesigner och funktionalitetsstrategier. Dessa system användes senare för att leverera kylt kött över hela världen.
År 1867 byggde Andrew Muhl en ismaskin i San Antonio, Texas, för att hjälpa till att serva den expanderande nötköttsindustrin innan han flyttade den till Waco 1871. 1873 fick patentet på denna maskin kontrakt av Columbus Iron Works, som producerade världens första kommersiella ismakare. William Riley Brown fungerade som dess president och George Jasper Golden fungerade som dess chef.
År 1876 patenterade den tyska ingenjören Carl von Linde processen för flytande gas som senare skulle bli en viktig del av grundläggande kylteknik ( US Patent 1027862 ). 1879 och 1891 patenterade två afroamerikanska uppfinnare förbättrade kylskåp i USA ( Thomas Elkins - US patent nr 221222 respektive John Standard - US patent nr 455891 ).
1902 köpte Teague -familjen i Montgomery kontrollen över företaget. Deras senaste annons i Ice and Refrigeration dök upp i mars 1904. År 1925 gick kontrollen över Columbus Iron Works över från Teague -familjen till WC Bradely från WC Bradley, Co.
Professor Jurgen Hans tillskrivs uppfinningen av den första ismaskinen som producerade ätbar is 1929. År 1932 grundade han ett företag som heter Kulinda och började tillverka ätbar is, men 1949 bytte företaget sin centrala produkt från is till central luftkonditionering.
Ismaskinerna från slutet av 1800 -talet till 1930 -talet använde giftiga gaser som ammoniak (NH3), metylklorid (CH3Cl) och svaveldioxid (SO2) som köldmedium. Under 1920 -talet registrerades flera dödsolyckor. De orsakades av att kylskåp läckte metylklorid. I jakten på att ersätta farliga köldmedier - särskilt metylklorid - följde samarbetsforskning i amerikanska företag. Resultatet av denna forskning var upptäckten av Freon . År 1930 bildade General Motors och DuPont Kinetic Chemicals för att producera Freon, som senare skulle bli standarden för nästan alla konsument- och industriella kylskåp. Freon som producerades då var klorfluorkolväte , en måttligt giftig gas som orsakade ozonnedbrytning.
Principen för istillverkning
All kylutrustning är gjord av fyra nyckelkomponenter; den förångaren , varvid kondensorn , den kompressorn och strypventilen . Ismaskiner fungerar alla på samma sätt. Kompressorns funktion är att komprimera lågtrycks-köldmediumånga till högtrycksånga och leverera den till kondensorn. Här kondenseras högtrycksångan till högtrycksvätska och dräneras ut genom gasventilen för att bli lågtrycksvätska. Vid denna tidpunkt leds vätskan till förångaren, där värmeutbyte sker och is skapas. Detta är en komplett kylcykel.
Konsumentens ismakare
Frysmaskiner
Automatiska ismaskiner för hemmet erbjöds först av Servel -företaget omkring 1953. De finns vanligtvis inne i frysfacket i ett kylskåp . De producerar halvmånformade isbitar från en metallformverktyg . En elektromekanisk eller elektronisk timer öppnar först en magnetventil i några sekunder, så att formen kan fyllas med vatten från hushållets kallvattenförsörjning . Timern stänger sedan ventilen och låter isen frysa i cirka 30 minuter. Sedan slår timern på ett lågeffektivt värmeelement inuti formen i flera sekunder för att smälta isbitarna något så att de inte fastnar i formen. Slutligen kör timern en roterande arm som tar isbitarna ur formen och in i en papperskorg, och cykeln upprepas. Om papperskorgen fylls med is, skjuter isen upp en trådarm , som stänger av ismaskinen tills isnivån i papperskorgen går ner igen. Användaren kan också när som helst lyfta upp trådarmen för att stoppa isproduktionen.
Senare använder automatiska ismaskiner i Samsungs kylskåp en flexibel plastform. När isbitarna fryses, vilket avkänns av en termistor , får timern en motor att vända formen och vrida den så att kuberna lossnar och faller i en kärl.
Tidiga ismakare släppte isen i en kärl i frysfacket; användaren måste öppna frysdörren för att få is. År 1965 introducerade Frigidaire ismaskiner som dispenserades från frysdörrens framsida. I dessa modeller körs en motor som trycker ett glas mot en vagga på utsidan av dörren, som vrider en skruv i facket och levererar isbitar till glaset. De flesta automater kan valfritt leda isen genom en krossmekanism för att leverera krossad is. Vissa dispensrar kan också dosera kallt vatten.
Färskvarumärke
Det finns alternativ som utvecklats av tillverkare som Whirlpool, LG, Samsung till frysfackets ismaskiner. Dessa nya typer av ismaskiner ligger i färskvaruutrymmet och blir allt mer populära bland kunderna när de köper ett nytt kylskåp med en ismaskin. För att den ska fungera korrekt bör ismaskinfacket hålla temperaturen inne runt 0 ° F och måste vara ordentligt försluten runt, eftersom den ligger i färskfacket där temperaturen vanligtvis är högre än +36 ° F. Tyvärr finns det vissa nackdelar för den här typen av icemakers och på grund av konstruktionsfel av ismaskinen fack i Samsung kylskåp, varm luft kommer in genom tätningarna och skapa vatten kondens . Denna kondens förvandlas till isbitar och fastnar ismaskinmekanism. Tusentals människor i USA upplevde detta problem och 2017 inrättades en stämning mot Samsung som vägrade att ordentligt åtgärda problemet.
Bärbara ismaskiner
Bärbara ismaskiner är enheter som får plats på en bänkskiva. De är de snabbaste och minsta ismakarna på marknaden. Isen som produceras av en bärbar ismaskin är kulformad och har ett grumligt, ogenomskinligt utseende. Det första partiet is kan göras inom 10 minuter efter att apparaten slås på och tillsatt vatten. Vattnet pumpas in i ett litet rör med metallpinnar nedsänkta i vattnet. Eftersom enheten är bärbar måste vatten fyllas manuellt. Vattnet pumpas från botten av behållaren till frysfacket. Pinnarna använder ett värme- och kylsystem inuti för att frysa vattnet runt dem och värms sedan upp så att isen glider av pinnen och in i förvaringsfacket. Is börjar bildas på några minuter, men storleken på isbitar beror på frysningscykeln - en längre cykel resulterar i tjockare kuber. Bärbara ismaskiner kommer inte att hindra isen från att smälta, men apparaten kommer att återvinna vattnet för att göra mer is. När lagringsfacket är fullt stängs systemet av automatiskt.
Inbyggda och fristående ismaskiner
Inbyggda ismaskiner är konstruerade för att passa under ett kök eller en bardisk, men de kan användas som fristående enheter. Vissa producerar halvmåneformad is som isen från en frysmaskin; isen är grumlig och ogenomskinlig istället för klar, eftersom vattnet fryser snabbare än i andra som är klara kubismakare. I processen fastnar små luftbubblor som orsakar isens grumliga utseende. De flesta ismaskiner under disk är dock klara ismakare där isen saknar luftbubblorna, och därför är isen klar och smälter mycket långsammare.
Industriella ismakare
Kommersiella ismakare förbättrar iskvaliteten genom att använda rörligt vatten. Vattnet rinner ner i en förångare av rostfritt stål med hög nickelhalt. Ytan måste vara under fryspunkten. Saltvatten kräver lägre temperaturer för att frysa och kommer att hålla längre. Vanligtvis används för att förpacka skaldjursprodukter. Luft och oupplösta fasta ämnen kommer att tvättas bort i sådan utsträckning att i horisontella förångningsmaskiner har vattnet 98% av det fasta materialet borttaget, vilket resulterar i mycket hård, nästan ren, klar is. I vertikala förångare är isen mjukare, mer om det finns faktiska individuella kubceller. Kommersiella ismaskiner kan göra olika storlekar av is som flingor, krossade, kuber, åttkantar och rör.
När isarket på den kalla ytan når önskad tjocklek glider arket ner på ett trådnät, där plåtens vikt gör att det bryts till önskade former, varefter det faller ner i en förvaringsbehållare.
Flake ismaskin
Flingis är gjord av en blandning av saltlösning och vatten (max 500 g [18 oz] salt per ton vatten), i vissa fall kan det göras direkt från saltlösning. Tjocklek mellan 1 och 15 mm ( 1 / 16 och 9 / 16 i), oregelbunden form med diametrar från 12 till 45 mm ( 1 / två för att en+3 / 4 tum).
Förångaren av flake ismaskinen är en vertikalt placerad trumformad behållare i rostfritt stål, utrustad med ett roterande blad som snurrar och kliar isen från trummans innervägg. Under drift roterar huvudaxeln och bladet moturs som skjuts av reduceraren. Vatten sprutas ner från sprinklern; is bildas från vattenlaken på innerväggen. Vattenbrickan i botten fångar upp det kalla vattnet medan is avböjs och cirkulerar tillbaka det i sumpen. Sumpen kommer vanligtvis att använda en flottörventil för att fylla efter behov under produktionen. Flingmaskiner har en tendens att bilda en isring inuti trummans botten. Elektriska värmare finns i brunnar längst ner för att förhindra denna ansamling av is där krossen inte når. Vissa maskiner använder skrapor för att hjälpa detta. Detta system använder en kondenserande enhet med låg temperatur; som alla ismaskiner. De flesta tillverkare använder också en EPRV (evaporator tryckregleringsventil.)
Ansökningar
Havsvatten flake ismaskin kan göra is direkt från havsvattnet. Denna is kan användas för snabb kylning av fisk och andra havsprodukter. Fiskeindustrin är den största användaren av flakismaskiner. Flingis kan sänka temperaturen på rengöringsvatten och havsprodukter, därför motstår det bakterietillväxt och håller skaldjuret fräscht.
På grund av sin stora kontakt och mindre skada med kylda material, appliceras den också i lagring och transport av grönsaker, frukt och kött.
Vid bakning, under blandning av mjöl och mjölk, kan flingis tillsättas för att förhindra att mjölet självhöjs.
I de flesta fall av biosyntes och kemosyntes används flingis för att kontrollera reaktionshastigheten och bibehålla livskraften. Flakis är sanitär, ren med en snabb temperaturreduceringseffekt.
Flakis används som direkt vattenkälla i betongkylningsprocessen, mer än 80 viktprocent. Betong kommer inte att spricka om den har blandats och hällts vid en konstant och låg temperatur.
Flakis används också för konstsnö, så det används ofta i skidorter och nöjesparker.
Cube icemaker
Kubismaskiner klassificeras som små ismaskiner, till skillnad från rörismaskiner, flingismaskiner eller andra ismaskiner. Gemensam kapacitet varierar från 30 kg (66 lb) till 1755 kg (3869 lb). Sedan uppkomsten av kubismaskiner på 1970 -talet har de utvecklats till en mångsidig familj av ismaskiner.
Kubismaskiner ses vanligtvis som vertikala modulära enheter. Den övre delen är en förångare , och den nedre delen är en isbehållare. Köldmediet cirkulerar inuti rören i en fristående förångare, där det leder värmeväxlingen med vatten och fryser vattnet till isbitar. När vattnet fryses ordentligt till is, släpps det automatiskt och faller i isbehållaren.
Ismaskiner kan antingen ha ett fristående kylsystem där kompressorn är inbyggd i enheten eller ett avlägset kylsystem där kylkomponenterna är placerade någon annanstans, ofta taket på verksamheten.
Kompressor
De flesta kompressorer är antingen kompressorer med positiv förskjutning eller radiella kompressorer. Kompressorer med positiv förskjutning är för närvarande den mest effektiva kompressortypen och har den största kyleffekten per enskild enhet ( 400–2500 RT ). De har ett stort utbud av möjliga strömförsörjningar och kan vara 380 V , 1000 V eller ännu högre. Principen bakom kompressorer med positiv förskjutning använder en turbin för att komprimera köldmedium till högtrycksånga. Kompressorer med positiv förskjutning är av fyra huvudtyper: skruvkompressor, rullkolvkompressor, kolvkompressor och roterande kompressor.
Skruvkompressorer kan ge den största kyleffekten bland kompressorer med positiv förskjutning, med sin kylkapacitet som normalt sträcker sig från 50 RT till 400 RT . Skruvkompressorer kan också delas in i enkelskruv och dubbelskruv. Dubbelskruvstypen ses oftare vid användning eftersom den är mycket effektiv.
Rullkolvkompressorer och kolvkompressorer har liknande kyleffekter och den maximala kyleffekten kan nå 600 kW .
Ställdonskompressorer är den vanligaste typen av kompressorer eftersom tekniken är mogen och pålitlig. Deras kyleffekt varierar från 2,2 kW till 200 kW . De komprimerar gas genom att använda en kolv som skjuts av en vevaxel.
Roterande kompressorer, som främst används i luftkonditioneringsutrustning, har en mycket låg kyleffekt, normalt högst 5 kW . De fungerar genom att komprimera gas med hjälp av en kolv som skjuts av en rotor, som snurrar i ett isolerat fack.
Kondensor
Alla kondensatorer kan klassificeras som en av tre typer: luftkylning, vattenkylning eller förångningskylning.
- En luftkylningskondensor använder luft som värmeledande media genom att blåsa luft genom kondensatorns yta, som leder värme bort från högt tryck, högtemperaturköldmediumånga.
- En vattenkylningskondensor använder vatten som värmeledande media för att kyla köldmediumånga till vätska.
- En förångningskondensor kyler kylmedelsångan genom att använda värmeväxling mellan förångarrören och det avdunstade vattnet som sprutas på rörens yta. Denna typ av kondensor kan fungera i varma miljöer; de är också mycket effektiva och pålitliga.
Rörisgenerator
En rörisgenerator är en isgenerator där vattnet fryses i rör som förlängs vertikalt i ett omgivande hölje - fryskammaren. I botten av fryskammaren finns en fördelningsplatta med öppningar som omger rören och fäst vid den separata kammaren till vilken en varm gas förs in för att värma rören och få isstavarna att glida ner.
Röret is kan användas i kylningsprocesser, såsom temperatur styrning, färsk fisk frysning, och dryckesflaska frysning. Den kan konsumeras ensam eller tillsammans med mat eller dryck.
Globala tillämpningar och inverkan av kylning
Från och med 2019 fanns det cirka 2 miljarder hushållskylskåp och över 40 miljoner kvadratmeter kylförvaringsanläggningar som verkar över hela världen. I USA såldes 2018 nästan 12 miljoner kylskåp. Dessa data stöder påståendet att kylning har globala tillämpningar med positiv inverkan på ekonomi, teknik, social dynamik, hälsa och miljö.
Globala ekonomiska tillämpningar
Kylning är nödvändig för implementering av många nuvarande eller framtida energikällor (vätgasförbränning för alternativa bränslen i bilindustrin och termonukleär fusionsproduktion för alternativa energibranscher).
- Den petrokemiska och läkemedelsindustrin behöver också kylning, eftersom den används för att styra och moderera många typer av reaktioner.
- Värmepumpar, som bygger på kylprocesser, används ofta som ett energieffektivt sätt att producera värme.
- Produktion och transport av kryogena bränslen (flytande väte och syre) samt långtidslagring av dessa vätskor är nödvändig för rymdindustrin.
- I transportindustrin är kyla används i marina behållare, kylfartyg , kylda tågvagnar, vägtransporter, och gastankfartyg.
Globala hälsoprogram
Inom livsmedelsindustrin bidrar kylning till att minska förlusterna efter skörden samtidigt som de levererar livsmedel till konsumenterna, vilket gör det möjligt att bevara förgängliga livsmedel i alla skeden från produktion till konsumtion.
Inom den medicinska sektorn används kylning för transport av vacciner, organ och stamceller, medan kryoteknik används vid kirurgi och andra medicinska forskningsinsatser.
Globala miljöapplikationer
Kylning används för underhåll av biologisk mångfald baserat på kryokonservering av genetiska resurser (celler; vävnader; och organ av växter, djur och mikroorganismer).
Kylning möjliggör flytande av CO
2för underjordisk lagring, vilket möjliggör möjlig separation av CO
2 från fossila bränslen i kraftverk via kryogen teknik.
Miljödimensionen av kylning
På miljönivå orsakas kylningens påverkan av atmosfäriska utsläpp av köldmediegaser som används i kylanläggningar och energiförbrukningen av dessa kylanläggningar som bidrar till CO
2utsläpp - och följaktligen till global uppvärmning - vilket minskar de globala energiresurserna. De atmosfäriska utsläpp av köldmedium gaser baseras på läckorna som uppträder i otillräckligt läckagetäta kylar installationer eller under underhållsrelaterade köldhanteringsprocesser.
Beroende på vilka köldmedier som används kan dessa installationer och deras efterföljande läckage leda till ozonnedbrytning (klorerade köldmedier som CFC och HCFC) och/eller klimatförändringar , genom att utöva ytterligare en växthuseffekt (fluorerade köldmedier: CFC, HCFC och HFC).
Alternativa köldmedier
I sin kontinuerliga forskning om metoder för att ersätta ozonnedbrytande köldmedier och växthusköldmedier (CFC, HCFC respektive HFC) kom det vetenskapliga samfundet tillsammans med köldmedieindustrin med alternativa helt naturliga köldmedier som är miljövänliga. Enligt en rapport från FN: s miljöprogram, " förväntas ökningen av HFC -utsläpp kompensera mycket av de klimatfördelar som uppnåtts genom den tidigare minskningen av utsläppen av ozonnedbrytande ämnen ". Bland icke-HFC-köldmedier som framgångsrikt ersätter de traditionella är ammoniak, kolväten och koldioxid.
Ammoniak
Historien om kylning började med användning av ammoniak . Efter mer än 120 år är detta ämne fortfarande det främsta köldmediet som används av hushålls-, kommersiella och industriella kylsystem. Det stora problemet med ammoniak är dess toxicitet vid relativt låga koncentrationer . Å andra sidan har ammoniak noll påverkan på ozonskiktet och mycket låga globala uppvärmningseffekter. Även om dödsfall orsakade av exponering för ammoniak är extremt sällsynta, har det vetenskapliga samfundet kommit på säkrare och tekniskt fasta mekanismer för att förhindra läckage av ammoniak i modern kylutrustning. Detta problem ur vägen, ammoniak anses vara ett miljövänligt köldmedium med många tillämpningar.
Koldioxid (CO2)
Koldioxid har använts som köldmedium i många år. Precis som ammoniak har den fallit i nästan fullständigt oanvändning på grund av dess låga kritiska punkt och höga driftstryck. Koldioxid har ingen påverkan på ozonskiktet och effekterna av den globala uppvärmningen av de mängder som krävs för användning som köldmedium är också försumbara. Modern teknik löser sådana problem och CO
2används idag mycket som ett alternativ till traditionell kylning på flera områden: industriell kylning ( CO
2kombineras vanligtvis med ammoniak, antingen i kaskadesystem eller som flyktig saltlösning), livsmedelsindustrin (livsmedels- och detaljhandelskylning), uppvärmning (värmepumpar) och transportindustrin (transportkylning).
Kolväten
Kolväten är naturprodukter med höga termodynamiska egenskaper, noll påverkan av ozonskiktet och försumbara effekter av global uppvärmning. Ett problem med kolväten är att de är mycket brandfarliga, vilket begränsar deras användning till specifika applikationer inom kylindustrin.
Under 2011 har EPA godkänt tre alternativa köldmedier för att ersätta fluorkolväten (HFC) i kommersiella och hushållsfrysar via programmet SNAP (Significant New Alternatives Policy). De tre alternativa köldmedier som legaliserats av EPA var kolväten propan, isobutan och ett ämne som heter HCR188C-en kolväteblandning (etan, propan, isobutan och n-butan). HCR188C används idag i kommersiella kylapplikationer (stormarknadskylskåp, fristående kylskåp och kylskåp), i kyltransporter, luftkonditioneringssystem för bilar och eftermonterad säkerhetsventil (för bilapplikationer) och luftkonditioneringsapparater för fönster.
Kylningens framtid
I oktober 2016 har förhandlare från 197 länder träffat en överenskommelse för att minska utsläppen av kemiska köldmedier som bidrar till den globala uppvärmningen, betona den historiska betydelsen av Montrealprotokollet igen och syfta till att öka dess påverkan på användningen av växthusgaser förutom ansträngningarna att minska ozonnedbrytningen orsakad av klorfluorkolväten. Avtalet, som stängdes vid ett FN -möte i Kigali, Rwanda, fastställde villkoren för en snabb nedtrappning av fluorkolväten (HFC) som skulle stoppas helt från tillverkning och få minskad användning över tid.
FN -agendan och Rwanda -avtalet syftar till att hitta en ny generation köldmedier som är säkra både från ett ozonskikt och från växthuseffekt. Det juridiskt bindande avtalet kan minska de beräknade utsläppen med så mycket som 88% och sänka den globala uppvärmningen med nästan 0,5 grader Celsius (nästan 1 grad Fahrenheit) år 2100.
Se även
Referenser
externa länkar
- Hur man köper en energieffektiv kommersiell ismaskin . Federal Energy Management Program. Åtkomst 2 april 2009.
- . Colliers nya encyklopedi . 1921.