Всего столетие назад в большинстве частей света было трудно найти лед. В более жарком климате вам приходилось покупать лед в службе доставки, которая привозила здоровенные блоки из более холодного климата или с промышленной холодильной установки. Цена на лед была относительно высока, но если вы хотели, чтобы еда оставалась холодной, у вас не было особого выбора. В самых жарких уголках мира лед был редкой роскошью. В экваториальной стране можно прожить всю жизнь и ни разу не увидеть кусочка льда.
Все изменилось в начале 20 века. Компактные и доступные по цене холодильники привнесли средства сохранения продуктов и производства льда в дома и магазины на углу. В 1960-х годах новые автоматические льдогенераторы сделали жизнь еще проще. В наши дни большинство американцев воспринимают лед как должное, даже в самые жаркие дни лета.
В этой статье мы узнаем, что находится внутри типичного домашнего льдогенератора, а также о более крупных коммерческих льдогенераторах, которые вы можете найти в отеле или продуктовом магазине. Как мы увидим, основной процесс приготовления льда очень прост - вы просто замораживаете воду, - но выплевывание кубиков льда идеальной формы - довольно сложный процесс.
Предшественником домашнего льдогенератора был пластиковый лоток для льда. Принцип работы этого устройства довольно очевиден: вы наливаете воду в форму, оставляете ее в морозильной камере, пока она не станет твердой, а затем извлекаете кубики льда. Ледогенератор делает то же самое, но процесс заливки воды и извлечения кубиков полностью автоматизирован. Домашний льдогенератор - это линия сборки кубиков льда.
В большинстве льдогенераторов используется электродвигатель, водяной клапан с электрическим приводом и электрический нагревательный элемент. Чтобы обеспечить питание всех этих элементов, вы должны подключить льдогенератор к электрической цепи, питающей ваш холодильник. Вы также должны подключить льдогенератор к водопроводу в вашем доме, чтобы обеспечить свежую воду для кубиков льда. Линия электропередач и трубка для забора воды проходят через отверстие в задней части морозильной камеры.
В следующем разделе мы рассмотрим цикл, через который проходит ледогенератор для приготовления льда.
Приготовление льда
Когда все подключено, льдогенератор начинает свойцикл. Цикл обычно управляется простой электрической схемой и рядом переключателей. На диаграмме ниже вы можете увидеть, как льдогенератор проходит свой цикл.
- В начале цикла таймер в цепи на короткое время подает ток насоленоидный водяной клапан В большинстве конструкций водяной клапан фактически расположен за холодильником, но он подключен к центральной цепи через электрические провода. Когда цепь посылает ток по этим проводам, заряд приводит в движение соленоид (разновидность электромагнита), который открывает клапан.
- Клапан открыт всего около семи секунд; он пропускает достаточно воды, чтобы заполнитьформу для льда Форма для льда представляет собой пластиковый колодец с несколькими соединенными полостями. Как правило, эти полости имеют изогнутую форму полукруга. Каждая из стенок полости имеет небольшую выемку, так что каждый кубик льда будет прикреплен к кубику рядом с ним.
- После заполнения формы машина ожидает, пока вода в форме не замерзнет. Фактическую работу по замораживанию воды выполняетохлаждающий блок в холодильнике, а не сам льдогенератор (подробности см. в разделе «Как работают холодильники»). Ледогенератор имеет встроенный термостат, который следит за температурным уровнем воды в формах. Когда температура падает до определенного уровня - скажем, 9 градусов по Фаренгейту (-13 градусов по Цельсию) - термостат замыкает переключатель в электрической цепи (подробности об этой операции см. в разделе «Как работают домашние термостаты»).
- Замыкание этого переключателя позволяет электрическому току течь черезнагревательную спираль под льдогенератором. Когда змеевик нагревается, он нагревает дно формы для льда, отделяя кубики льда от поверхности формы.
- Затем электрическая цепь активирует двигатель льдогенератора. Двигатель вращает шестерню, которая вращает другую шестерню, прикрепленную к длинному пластиковому валу. Вал имеет сериювыталкивающих лопастей, отходящих от него. Когда лезвия вращаются, они зачерпывают кубики льда из формы и толкают их к передней части льдогенератора. Так как кубики соединены друг с другом, они двигаются как единое целое.
- В передней части льдогенератора имеются пластиковыевыемки, которые совпадают с лопастями эжектора. Лопасти проходят через эти пазы, и кубики выталкиваются в сборный бункер под льдогенератором.
- Вращающийся вал имеет зубчатыйпластиковый кулачок в основании. Непосредственно перед тем, как кубики выталкиваются из льдогенератора, кулачок захватывает запорный рычаг, поднимая его вверх. После того, как кубики выброшены, рука снова падает. Когда рука достигает своего нижнего положения покоя, она включает переключатель в цепи, который активирует водяной клапан, чтобы начать новый цикл. Если рука не может достичь нижнего положения из-за того, что на пути лежат сложенные стопкой кубики льда, цикл прерывается. Это не позволит льдогенератору заполнить весь морозильник льдом; он будет делать больше кубиков только тогда, когда в мусорном ведре есть место.
Эта система эффективна для производства льда в домашних условиях, но она не производит достаточного количества льда для коммерческих целей, таких как рестораны и льдогенераторы самообслуживания в отелях. В следующем разделе мы рассмотрим более крупную и мощную конструкцию льдогенератора.
Коммерческие льдогенераторы
Существует множество способов сконфигурировать большой отдельно стоящий льдогенератор - все, что вам нужно, это система охлаждения, подача воды и способ сбора образующегося льда.
В одной из самых простых профессиональных систем используется большой металлический лоток для кубиков льда, расположенный вертикально. Вы можете увидеть, как работает эта система, на диаграмме ниже.
В этой системе металлический лоток для льда соединен с набором спиральныхтеплообменных труб, подобных тем, что находятся на задней стенке вашего холодильника. Если вы читали «Как работают холодильники», то знаете, как работают эти трубы. Компрессор приводит в движение поток хладагента в непрерывном цикле конденсации и расширения. По сути, компрессор нагнетает хладагент через узкую трубку (называемуюконденсатором) для его конденсации, а затем выпускает его в более широкую трубку (называемуюиспарителем). ), где он может расширяться.
Сжатие хладагента повышает его давление, что увеличивает его температуру. Когда хладагент проходит через узкие змеевики конденсатора, он отдает тепло более холодному воздуху снаружи иконденсируетсяв жидкость. Когда сжатая жидкость проходит черезрасширительный клапан, она испаряется - расширяется и превращается в газ. Этот процесс испарения забирает тепловую энергию от металлических труб и воздуха вокруг хладагента. Это охлаждает трубы и прикрепленный металлический лоток для льда.
Лодогенератор оснащен водяным насосом, который забирает воду изколлекторного поддона и выливает ее на лоток для охлажденного льда. Когда вода течет по лотку, она постепенно замерзает, образуя кубики льда в углублении лотка. Когда вы замораживаете воду таким образом слой за слоем, она образует чистый лед. Когда вы замораживаете все сразу, как в домашнем льдогенераторе, вы получаете мутный лед (см. Как вы делаете прозрачные кубики льда? для получения дополнительной информации).
По истечении заданного времени льдогенератор запускаетэлектромагнитный клапан, подключенный к теплообменным змеевикам. Переключение этого клапана изменяет путь хладагента. Компрессор перестает нагнетать нагретый газ из компрессора в узкий конденсатор; вместо этого он направляет газ в широкуюперепускную трубу Горячий газ возвращается в испаритель без конденсации. Когда вы пропускаете этот горячий газ через трубы испарителя, трубы и лоток для льда быстро нагреваются, что приводит к разрыхлению кубиков льда.
Обычно отдельные полости куба имеютнаклон, поэтому разрыхленный лед выскальзывает самостоятельно в сборный бункер внизу. Некоторые системы имеютцилиндрический поршень, который слегка толкает лоток, выбивая кубики.
Такая система популярна в ресторанах и гостиницах, потому что она производит кубики льда стандартной формы и размера. Другим предприятиям, например продуктовым магазинам и научно-исследовательским фирмам, нужны небольшиеледяные хлопья для упаковки скоропортящихся продуктов. Далее мы рассмотрим чешуйчатые льдогенераторы.
Льдогенераторы Flake
В предыдущем разделе мы рассмотрели стандартную конструкцию кубического льдогенератора. Чешуйчатые льдогенераторы работают по тому же основному принципу, что и кубические льдогенераторы, но у них есть дополнительный компонент:льдодробилка. Вы можете увидеть, как работает типичная флейковая система, на диаграмме ниже.
Как и конструкция кубического льдогенератора, которую мы рассмотрели в предыдущем разделе, эта машина использует набор теплообменных змеевиков и поток воды для создания слоя льда. Но в этой системе катушки расположены внутри большогометаллического цилиндра Вода проходит через цилиндр, а также по его внешним краям. Проходящая вода постепенно образует большой столб льда, окружающий цилиндр изнутри и снаружи.
Как и в случае с льдогенератором, электромагнитный клапан выпускает горячий газ в охлаждающие трубки через заданный промежуток времени. Это ослабляет столб льда, и он падает в измельчитель льда внизу. Дробилка для льда разбивает ледяной цилиндр на мелкие кусочки, которые отправляются в сборный бункер.
Размер кусочков льда зависит от механизма измельчения. Некоторые дробилки измельчают лед в мелкие хлопья, в то время как другие дробилки производят более крупные куски льда неправильной формы.
Существует множество вариаций этих дизайнов, но основная идея во всех них одна и та же. Система охлаждения создает слой льда, а системасбора выбрасывает лед в сборный бункер. На самом базовом уровне это все, что есть в любом льдогенераторе.
Для получения дополнительной информации о льдогенераторах и смежных темах перейдите по следующим ссылкам.
Часто задаваемые вопросы о льдогенераторе
Удерживают ли портативные ледогенераторы лед в замороженном виде?
Портативный льдогенератор может производить лед, но не является морозильной камерой. Вы должны либо использовать лед сразу, либо переместить его в морозильник, чтобы он не растаял.
Нужен ли портативным льдогенераторам водопровод?
Нет, все, что вам нужно сделать, это налить воду в резервуар устройства и включить его.
Какая льдогенератор производит дробленый лед?
Чешуйчатые льдогенераторы работают так же, как и кубики льда, но у них есть дополнительный компонент: измельчитель льда. После приготовления льда электромагнитный клапан выпускает горячий газ в охлаждающие трубы через заданный промежуток времени. Затем столб льда ослабевает и падает в расположенную ниже дробилку для льда. Дробилка льда разбивает ледяной цилиндр на мелкие кусочки и хранит их в мусорном баке.