В этом разделе рассмотрены физические, технологические вопросы рационального применения холодильной льдотехники как в пищевой, так и в других отраслях промышленности и сельском хозяйстве.
Представляют интерес возможности и целесообразность использования ресурсов природного холода в практических интересах народного хозяйства и в связи с этим климатология естественного холода и льда.
В этом разделе сообщается о практике получения, переработки и применения естественного и искусственного льда и механизации этих процессов.
Из общего количества воды на земле, составляющего около 2000 млн. км3, примерно 25 млн. км3 (1,25%) приходится на долю природного льда, в котором заключены наибольшие запасы дефицитной пресной воды. Лед участвует в круговороте воды на земле и является важным геологическим фактором. Естественный лед в криосфере земли, т. е. в зонах с температурой ниже 0° С, обычно присутствует временно или постоянно в виде снега, водоемного льда и льдомерзлотного грунта.
Лед (снег) служит аккумулятором пресной воды, обеспечивающим питание рек и увлажнение почвы, является теплоизолятором, предохраняющим их от промерзания.
У нас лед широко применяется для аккумуляции воды при искусственном снегозадержании (60 млрд. т/год) в сельском хозяйстве, а также в строительстве зимних дорог и переправ, плотин, складов, спортивных естественных льдокатков, лыжных трасс и трамплинов Естественное замораживание воды используется при заготовке льда и снега в целях охлаждения, при опреснении и кристаллизации водо-соляных растворов и для упрочнения грунтов. Кристаллизация воды связанная с эффективным переносом массы и тепла, имеет место, в частности, при применении холодильных машин в случаях опреснения и концентрирования водных растворов, замораживания и сублимационной сушки пищевых продуктов. Искусственное льдообразование используется для упрочнения грунтов, устройства льдокатков и теплонасосного отопления на Севере. Искусственный водный лед применяется для увлажнения воздуха на холодильниках и в качестве глазури, намораживаемой на пищевых продуктах.
Холодильная льдотехника, т. е. техника получения и использования льда специально в целях охлаждения, является старейшей производственной отраслью холодильного дела.
Использование льда в качестве высокотеплоемкого хладоносителя со стабильной температурой и изменяющимся агрегатным состоянием наиболее экономично в случае неравномерности потребления холода при околонулевых температурах. Например, ледяные холодоаккумуляторы и гидромеханизированные льдобунты - холодогенераторы для воздушных кондиционеров и молокоохладителей - могут обеспечивать суточную и сезонную равномерность нагрузки холодильных машин.
Измельченный лед и льдоводяная пульпа, которые при необходимости можно подавать по трубам, обеспечивают особо эффективное охлаждение (и увлажнение) при постоянной температуре, что используется в пищевой, химической и строительной технологии. Особо чистый водный лед находит применение в метрологии и в медицине, употребляется в пищу, например с охлаждаемыми им напитками.
В Советском Союзе для нужд холодильного транспорта, пищевой и химической промышленности, сельского хозяйства и торговли ежегодно производилось посредством обычных и автоматизированных льдогенераторов более 1 млн. т искусственного технического и пищевого водного льда.
Естественного льда заготовлялось обычным и механизированным способом около 15-20 млн. т, что оправдывалось, в частности, экономической целесообразностью использования природных ресурсов холода на большей части нашей страны: оптовая цена 1 т искусственного водного льда в России в то время была в 2,5 раза выше цены 1 т естественного льда.
Растущий выпуск компактных автоматизированных холодильных машин, сухого льда и ожиженных газов, а также другие причины приводят к постепенному вытеснению в некоторых областях не только естественного, но и искусственного водного льда. Однако в ряде других областей возможности использования искусственного и естественного водного льда далеко не исчерпаны.
Внедрение льда из морской и антисептированной воды и ледяного гидроохлаждения, в частности в связи с хранением продовольствия при близкриоскопических температурах, а также все большее распространение ледяных холодоаккумуляторов и автоматического изготовления льда на месте потребления обеспечивают применение искусственного водного льда и в будущем.