Энергосберегающая холодильная установка для охлаждения молока на фермах
ENERGY-CONSERVING REFRIGERATION UNIT FOR COOLING MILK ON FARMS

Изобретение относится к области охлаждения и хранения сельскохозяйственной продукции и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности.
Известна энергосберегающая установка для получения ледяной воды на фермах и молокоприемных пунктах, содержащая аккумулятор холода, теплообменник, теплоизолированные трубы, воздушные трубы с вентилятором и холодильную машину (патент РФ № 2557170, F2501/00, A01J 9/04, опубл. 2015, Бюл. №20).
Недостатком известной установки является большая удельная металлоемкость, малая холодопроизводительность и низкая надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является энергосберегающая холодильная установка с аккумулятором природного холода для животноводческих ферм, содержащая насосы хладоносителя и молока, блок управления, вентили, датчики температуры хладоносителя и наружного воздуха, трубопроводы, холодильную машину, вентилятор, теплообменник для молока, резервуар-термос и теплоизолированный аккумулирующий резервуар, расположенный у наружной стены производственного помещения. В аккумулирующий резервуар помещен пакет панелей, крепящихся на вертикальных трубах, соединяющих верхнюю и нижнюю теплоизолированные полости аккумулирующего резервуара. Полости снабжены люками и вентилятором, обеспечивающим поступление наружного воздуха (патент РФ № 2508627, A01J 9/04, опубл. 2014, Бюл. №7).
Недостатками известного устройства являются недостаточные холодопроизводительность и аккумулирующая способность, а также низкая надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха.
Технической задачей изобретения является увеличение надежности в условиях отрицательных температур наружного воздуха, повышение холодопроизводительности аккумулирующей способности и снижение затрат на электрическую энергию.
В результате использования изобретения появляется возможность сократить энергозатраты, повысить надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха, холодопроизводительность, аккумулирующую способность и эффективность работы охлаждающей системы за счет использования экологически чистого хладоносителя с низкой температурой замерзания, циркулирующего по замкнутому контуру (насос хладоносителя, аккумулирующий резервуар природного холода, приемник природного холода) и двухконтурной циркуляции холодной воды, обеспечивающих предварительное охлаждение молока и сохранение его высокого качества за счет исключения смешивания уже охлажденного молока с новым, поступающим теплым молоком. Молоко поступает в резервуар-термос, уже имея температуру +8…+10°С, что практически полностью останавливает рост бактерий в молоке. Доохлаждение молока происходит за минимальное время, что в конечном итоге обеспечивает уменьшение общего времени на охлаждение до 1,5 часов (при нормативе для танков-охладителей с непосредственным охлаждением 2,5…3 часа).
согласно изобретению
Технический результат достигается тем, что энергосберегающая холодильная установка для охлаждения молока на фермах, содержащая аккумулирующий резервуар, насосы хладоносителя и молока, холодильную машину, вентили, теплообменник для молока и резервуар-термос для молока, датчики температуры молока, хладоносителя и наружного воздуха и блок управления, , снабжена установленным на открытом воздухе приемником природного холода, состоящим из теплообменника для хладоносителя и вентилятора, входной и выходной концы теплообменника для хладоносителя соединены трубопроводом при помощи насоса хладоносителя с рубашкой и гофрированными полостямиаккумулирующего резервуара, выполненного нетеплоизолированным, замкнутый контур циркуляции хладоносителя с низкой температурой замерзания образован теплообменником, насосом, рубашкой и гофрированными полостями нетеплоизолированного аккумулирующего резервуара, при этом резервуар-термос для молока выполнен с рубашкой, соединенной трубопроводом с насосами холодной воды, регулируемыми вентилями, аккумулирующим резервуаром и теплообменником для молока, образуя первый замкнутый контур циркуляции охлаждающей воды, а при подключении аккумулятора холодильной машины – второй.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема холодильной установки.
Энергосберегающая холодильная установка для охлаждения молока на фермах содержит установленный на открытом воздухе приемник природного холода 1, состоящий из вентилятора 2 и теплообменника для экологически чистого хладоносителя с низкой температурой замерзания 3, входной и выходной концы которого соединены при помощи насоса хладоносителя 4 с рубашкой 5 и гофрированными полостями6 аккумулирующего резервуара 7, выполненного нетеплоизолированным и установленного на открытом воздухе, замкнутый контур циркуляции хладоносителя образован теплообменником 3 приемника природного холода 1, насосом хладоносителя 4, рубашкой 5 и гофрированными полостями 6 нетеплоизолированного аккумулирующего резервуара 7, резервуар-термос для молока 8 выполнен с рубашкой 9, соединенной трубопроводом через насосы холодной воды 10, 11 и регулируемые вентили 12, 13, 14, 15 с нетеплоизолированным аккумулирующим резервуаром 7 и теплообменником для молока 16, образуя первый замкнутый контур циркуляции охлаждающей воды, а при подключении аккумулятора искусственного холода 17 холодильной машины 18 – второй. Контроль температуры молока, воды, хладоносителя и наружного воздуха осуществляется с блока управления 19 и датчиков температуры 20, 21, 22, 23, 24.
Установка для охлаждения молока на фермах работает следующим образом.
В теплое время года, когда идет дойка, холодная вода, охлажденная в аккумуляторе искусственного холода 17 холодильной машины 18, при помощи насоса 10 и вентилей 14 и 15 подается в проточный пластинчатый теплообменник 16, где охлаждает молоко и далее, через вентили 12 и 13, возвращается в аккумулятор искусственного холода 17, образуя первый замкнутый контур циркуляции охлаждающей воды. Охлажденное молоко поступает в резервуар-термос 8 на хранение. Охлаждение молока в процессе хранения осуществляется по второму контуру циркуляции охлаждающей воды: насос 10, вентиль 15, рубашка 9 резервуара-термоса 8, вентиль 13 и аккумулятор искусственного холода 17.
В переходное время года, когда температура наружного воздуха не обеспечивает охлаждение воды в нетеплоизолированном аккумулирующем резервуаре природного холода 7 до необходимой температуры, во время дойки предварительное охлаждение молока осуществляется холодной водой, циркулирующей по следующему контуру:  нетеплоизолированный аккумулирующий резервуар природного холода 7, насос 11, вентиль 14, теплообменник для молока 16, вентиль 12, нетеплоизолированный аккумулирующий резервуар природного холода 7. После окончания дойки доохлаждение молока осуществляется за счет протекания воды через рубашку 9 резервуара-термоса для молока 8 из аккумулятора искусственного холода 17 холодильной машины 18 при помощи насоса 10 через вентили 13 и 15.
В холодное время года молоко охлаждается только природным холодом. В этом случае вода подается в теплообменник для молока 16 по следующему контуру: нетеплоизолированный аккумулирующий резервуар 7, насос 11, вентиль 14, теплообменник для молока 16, вентиль 12 и нетеплоизолированный аккумулирующий резервуар 7.
Охлаждение воды и наморозка льда в нетеплоизолированный аккумулирующий резервуаре 7 осуществляется при помощи экологически чистого хладоносителя с низкой температурой замерзания, циркулирующего по замкнутому контуру: насос 4, теплообменник для хладоносителя 3 приемника природного холода 1, гофрированные полости 6, выполненные из эластичного материала и установленные внутри нетеплоизолированного аккумулирующего резервуара 7, что обеспечивает отделение льда от поверхности гофрированной полости 6 за счет включения и отключения насоса хладоносителя 4 и через рубашку 5 нетеплоизолированного аккумулирующего резервуара 7. Наморозка льда в холодный период осуществляется только в ночное время, когда стоимость электроэнергии в 3…4 раза ниже.
Предлагаемая энергосберегающая холодильная установка для охлаждения молока на фермах обладает повышенной аккумулирующей способностью, холодопроизводительностью, высокой надежностью в условиях отрицательных температур наружного воздуха, сокращает затраты на электрическую энергию и обеспечивает сохранение высокого качества молока.