ABOUT CONSTRUCTIVE FEATURES OF DEVISES FOR PRODUCING ICE IN ICICILS AND THEIR INFLUENCE ON PRODUCTIVITY

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2022.259238

Keywords:

renewable energy sources, ice, icicle, heat air for ventilation, heat of crystallization, icicles formation, freezing ice rate.

Abstract

The paper describes the results of research of icicles formation and growth on wire nozzles when water is sprinkling with a striking on a hard surface and (or) use a nozzle for spraying water at ambient temperatures of outside air -3 ... -7 °C. The studies were carried out on wires with a diameter of 3 mm and 0.5 mm with a distance between the nozzles of 10 mm and 29 mm, respectively. Dependences of the ice mass calculating, assigned to one meter of the nozzle and the temperature difference in 1 °C on time, were obtained. The icicles growth process on horizontal nozzles in time has been studied. Values of the growth rate were obtained: in the direction of the radius was 0.3 mm per 1 °C and the elongation rate was about 1 mm per hour at an ambient temperature of -5 °C. The maximum length of icicles depends on the distance between the nozzles. The free section for air flowing is blocked by ice after a while, and the water supply to the icicles is blocked. The required distances between the parallel nozzles are calculated for different air temperatures. Distances between the parallel nozzles have to be extended for increasing section for air flowing if water crystallization heat is used for ventilation systems or heat pumps.

The average thermal power of the installation with wire horizontal nozzles, which can be used to heat the air by the heat of water crystallization, has been determined. The average thermal power increases over time, which is associated with increasing heat exchange surface and part of the formed ice from the water that has fallen on the surface of the packing. For the first 30 min. of work, the average value of the share of formed ice is 8%. After 7 hours. work, up to 28% of the water falling on the nozzles turns into ice. From 1 to 4 kW of average thermal power can be got at air temperatures of –5…-10 ° С of the area from 1 m2 of ​​the nozzles. The specified air heater does not require significant investment, consumes a minimum amount of electricity, does not require human labor to remove the finished product, and can be mechanized and automated. To increase the number of nozzles without the growth of adjacent rows, it is proposed to place the nozzles in a checkerboard pattern

References

M. Farzaneh (ed.). Atmospheric Icing of Power Networks. – Springer, 2008. – P.350

Бобков В. А. Производство и применение льда / В. А. Бобков – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 223 с

Fikke S., Ronsten G., Heimo A., Kunz S., Ostrozlik M., Persson P.-E., Sabata J., Wareing B., Wichura B., Chum J., Laakso T., Säntti K., Makkonen L. Atmospheric Icing on Structures COST 727: 2006, Measurements and data collection on icing // State of the Art Publication of MeteoSwiss. – 2007. – Vol.75, ¬ P. 110.

Ueno K., Farzaneh M. Morphological instability of the solid-liquid interface incrystal growth under supercooled liquid film flow and natural convection airow.Phys. Fluids, 22(017102), 2010.

Ueno K., Farzaneh M., Yamaguchi S., Tsuji H. Numerical and experimental verication of a theoretical model of ripple formation in ice growth under supercooledwater film flow. Fluid Dyn. Res., 42(025508), 2010

Laґszloґ E. Kollaґr , Farzaneh M. Modeling the evolution of droplet size distributionin two-phase flows // International Journal of Multiphase Flow. – 2007. – Vol.33 – P. 1255-1270.

Szilder K. Simulation of ice accretion on a cylinder due to freezing rain // Journal of Glaciology. – 1994. – Vol.40, № 136. – P. 586-594.

Пуховой И. И. Энергетические и экологические показатели производства и аккумулирования льда, заготовленного зимой в Украине / И. И. Пуховой, Л. Н. Ляхович // Промышленная теплотехника. – 2004. – Т.26, № 5. – С. 67-71.

Пуховой И. И. Экономия природного газа при замене котлов тепловыми насосами и использовании теплоты кристаллизации воды как альтернативы теплоты грунта зимой / И. И. Пуховой, М. К. Безродный, С. А. Мхитарян // Возобновляемая энергетика. – 2006. – №1. – С. 15-19.

Пуховий І. І. Зміна геометричних параметрів зростання конгломератів бурульок на горизонтальних насадках при розпиленні води форсункою / І. І. Пуховий, А. М. Постоленко // Наукові вісті НТУУ КПІ. – 2018. – №4. – С. 63- 68.

Пуховой И. И. Образование льда в сосульках и использование теплоты кристаллизации для подогрева воздуха / И. И. Пуховой, А. М. Постоленко // Инженерно-физический журнал. – 2018. – Т.91, № 3. – С. 800 – 806.

Авторское свидетельство № 1388665 СССР, МКИ F 24 D 15/00. Система отопления здания / И. И. Пуховой, заявл. 19.03.1986, опубл. 15.04.1988. Бюл. № 14.

Пуховой И. И. Система отопления зданий без теплового насоса с использованием природной холодной воды./ И. И. Пуховой // Промышленная теплотехника. – 1992. – Т.14, №1. – С. 57-61.

Пуховой И. И. Сравнение систем отопления с непосредственным и теплонасосным использованием воды с потенциалом до 30°С / И. И. Пуховой // Проблемы машиностроения. – 2005. – №2. – С. 23-27.

Патент на корисну модель № 93148, Україна, МПК F24С 1/00 F24D 15/00. Охолоджувач-кристалізатор води для підігрівання повітря і генерації льоду в бурульках / І.І. Пуховий, М.Л. Новік, А.М. Постоленко, заявник і патентоутримувач Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, заявл. 25.02.2014, опубл. 25.09.2014. Бюл. № 18.

Published

2022-06-22

Issue

Section

TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT IN ENERGY