An experimental study was performed to control Ice Packing Factor (IPF) of ice slurry in a pipe in a real time. This paper presented the concept that IPF can be adjusted by the amount of the solution contained to ice slurry. Based on this concept, we designed IPF controller consisting of the outlet tube providing ice slurry and the upper tube discharging only a solution through holes, and investigated the technical validity and efficiency of the controller experimentally. As a result, the original proposed IPF controller could not control IPF of ice slurry in a pipe. This is because an ice of ice slurry was drained out into not only the outlet but also the upper of the controller due to the size of the holes relatively large compared to the ice particle. Therefore, we changed the hole size of IPF controller surface using fine meshes and then, observed that IPF in a pipe was increased by $4{\sim}7$ percent when the hole size was $80{\mu}m$ and less.
The ice slurry maker which can produce the ice slurry well for the ice particle in-flowing condition was revised. We removed the stagnant region at the top of the ice slurry maker, and IPF 40% could be realized. The IPF controller with 6 mm diameter holes at the bottom was designed. But the IPF controller with only 6 mm diameter holes could not control IPF in a pipe. This is because the ice particles at ice slurry flow exist homogeneously not only at the upper part but also at the bottom part. We changed the hole size of IPF controller surface using fine meshes and then, IPF in a pipe was increased by 70% when the hole size was $80{\mu}m$ and less.
In order to investigate the feasibility of a direct ice slurry transporting system for the purpose of district cooling, a case study of field application is performed. The research aims include the field measurement of ice packing factor, the performance of coldness delivery, and the branching characteristics of ice slurry. Two representative types of pipe branch are dealt with in this work. For the slurry flow with ice volume fraction of 0.16 or less, the pipe blocking due to aggregation is not observed. Based on the time-wise variation of temperature in the storage tank, a calculating method of ice packing factor is newly developed, which seems to be useful when the brine concentration is unknown. It is confirmed that the mass flow rate of ice slurry per unit cooling load is markedly reduced with increasing the ice content. The pumping power also decreases, but remains unchanged for high ice fractions. The distribution of ice particle before and after branching shows a good uniformity within the range of 5% difference, but yields a unique trend depending on the flow rate.
In the process of ice-slurry making, ice adhesion on cooling wall or in narrow flow Path disturbs continuous ice formation. In this study, the effect on the ice adhesion to cooling surface by some freezing experiments was investigated, quantitatively. Three types of solutions were frozen in various coating vessels with stirring. In the experiment, the ice adhesion between cooling wall and Ice-slurry was evaluated by measuring stirring power. From the result, the stirring power of slurry mixture in PTFE-coating vessel was smaller than those in PE-coating, PFA-coating and bare SUS vessel. Especially, in EG H PG 1.S/ HD 1.5 mass$\%$ solution, the stirring power in the PE-coating vessel was smaller than that in the PFA-coating or SUS vessel.
In this study, ice slurry generator using air cylinder was designed and manufactured to investigate the heat transfer characteristic of the ice slurry generator. The ice slurry generator has the same shape as the shell-and-tube type heat exchanger. Refrigerant is flowing in the shell side and ethylene glycol solution in the tube side. The experiment was conducted on performance of ice slurry generator using air cylinder with standard condition and the results are plotted on the time scale. The experimental tests on the various concentration of ethylene glycol solution, the various solution velocity in the tube side and the various tube size have been carried. For the above experimental conditions, ice making characteristics of the ice slurry generator are evaluated in terms of the overall heat transfer coefficient. And the experimental results show that the overall heat transfer coefficient of the system is increased as the tube size and the concentration of ethylene glycol decreases.
The present study has dealt with the measuring method of ice slurry viscosity using falling sphere viscometer. The experimental apparatus was composed by test section and high-speed video system. And the spheres used in this study were alumina and glass. The main parameters were ice packing factor (IPF) and falling velocity of sphere so the acquired results were discussed for these parameters. The viscosity of ice slurry was calculated by using measured falling velocity and moving distance at instantaneous time and the Stokes hypothesis was used for this calculation. It was clarified that possible measuring range was $IPF\;=\;0.06{\sim}0.14$ of this type of measuring device and measuring method. In addition, it was clarified that the viscosity of ice slurry increased to increase of ice packing factor (IPF) of ice slurry.
Ice adhesion and blockage problems have been issued in continuous ice slurry making process. So we composed continuous ice slurry making device using a commercial small plate heat exchanger (PHX), and investigated character of ice formation. An experiment of ice formation was peformed with an aqueous solution of ethylene glycol 7 mass%. In the experiment, the effect of the pressurization on ice slurry formation during the cooling process was investigated. The pressurization test for the aqueous solution was performed by setting valves at the PHX inlet and outlet. At the results, the time of continuous ice formation increased as the pressure of the plate heat exchanger increased for cooling temperature of $-5^{\circ}C$. Also continuous ice formation at the cooling temperature of $-7^{\circ}C$ showed a possibility. It was found that the pressurization may contribute to suppress the dissolution of supercooled aqueous solution in the PHX.
아이스 슬러리는 유동성이 좋고 증발잠열이 커서 빙축열 시스템의 전열 유체로 선호되고 있다. 일반적으로 아이스 슬러리는 과냉각된 유체로부터 생성되는데, 동결이 과할 경우 배관을 막히게 하는 단점이 있다. 더욱이 아이스 슬러리 생성을 쉽게 하기 위해 과냉각온도를 낮출 경우 빙축열 시스템의 효율을 떨어뜨리기도 한다. 따라서 아이스 슬러리 생성을 효율적으로 제어할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 본 논문에서는 초음파 진동에 의해 과냉각수에 캐비테이션 충격을 가하여 아이스 슬러리를 생성하는 새로운 방식의 빙축열 시스템에 관한 실험연구를 수행하여, 초음파 진동과 아이스 슬러리 생성과의 상관관계를 규명하고, 초음파 진동이 아이스 슬러리 생성을 성공적으로 촉진할 수 있음을 확인하였다.
A theoretical and experimental study has been performed to investigate the characteristics of ice-slurry product. By diffusion-controlled model, the possibility of ice slurry has been theoretically anticipated. The water vapor evaporated from the surface of droplets is extracted continuously from the chamber by a vacuum pump. The droplet diameter was measured by silion immersed method. The ice slurry has been obtained by spraying droplets of ethylene-glycol aqueous solution in the chamber where pressure is maintained under the triple point of water. The droplet of which the diameter is $300{\mu}m$, and the initial temperature is $20^{\circ}C$, was changed into ice particle within the chamber of which the height is 1.33m.
Kim, Byeong-Sun;Lee, Yoon-Pyo;Yoon, Seong-Young;Lee, Jin-Ho
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제6권
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pp.45-55
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1998
A theoretical and experimental study is performed to investigate the characteristics of ice slurry product. By diffusion-controlled evaporation model the possibility of ice slurry is theoretically anticipated. The water vapor evaporated from the surface of droplets is extracted continuously from the chamber by a vacuum pump. The droplet diameter is measured by silicon immersion method. The ice slurry is obtained by spraying droplets of ethylene glycol aqueous solution in the chamber where pressure is maintained under the triple point of water. The droplet with the diameter of 300 $\mu\textrm{m}$and the initial temperature of 2$0^{\circ}C$ was changed into ice particle within the chamber of 1.33m in height.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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