ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ АККУМУЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА
ENERGY SAVING HOLDOVER DEVICE FOR COOLING MILK

Изобретение относится к области охлаждения сельскохозяйственных продуктов, в том числе молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении жидких продуктов.
Известны аккумуляционные установки для охлаждения сельхозпродукции, в частности молока, содержащие холодильную установку, корпус, испаритель, молочную ванну, мешалку, резервуар хладоносителя (Резервуар-охладитель ТОМ-2А. Ковалев Ю.М. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов. М.: Россельхозиздат, 1987, с.225).
Недостатками этого устройства являются низкая аккумулирующая способность и большой расход электроэнергии.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является охлаждающее устройство для ферм (патент РФ №2081564, БИ №17, 1997). Известное устройство содержит подзарядную холодильную машину, блок управления, резервуар-теплообменник для молока, теплоизолированный резервуар хладоносителя с расположенным в нем испарителем, аккумулирующий резервуар хладоносителя, установленный на открытом воздухе, насос для воды, отводную, подающую распылительную и сливную трубы с установленными на них вентилями, датчики температуры.
Недостатками этого устройства являются низкие надежность, хладопроизводительность, аккумулирующая способность в условиях низких температур наружного воздуха.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, хладопроизводительности, аккумулирующей способности в условиях низких температур наружного воздуха.
В результате использования предлагаемого изобретения обеспечивается охлаждение молока, повышается надежность, хладопроизводительность и энергоэффективность аккумуляционной установки для охлаждения молока во всем диапазоне температур наружного воздуха, включая низкие температуры, без применения хладоносителей с низкой температурой замерзания.
Технический результат достигается тем, что аккумулирующий резервуар хладоносителя, устанавливаемый на открытом воздухе, выполнен двухсекционным с верхней и нижней секциями, расположенными друг над другом, причем в корпусе верхней секции сделаны зарешеченные окна, а верхняя часть стенки нижней секции выполнена в виде решетки, причем теплоизолированный резервуар для хладоносителя с расположенным в нем испарителем через насос для воды, отводную трубу и вентиль соединен с нижней частью вертикальной распылительной трубы с форсунками, расположенными над оросителем в верхней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, а через другой вентиль соединен с подающей трубой, которая вместе со сливной трубой соединяет теплоизолирующий резервуар хладоносителя с центральной частью нижней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, устанавливаемого на открытом воздухе через слой теплоизоляции, проходящей через наружную стену здания, причем конечная часть подающей трубы выполнена изогнутой и часть ее находится в вертикальном положении по оси нижней секции с закрытым верхним торцом, а на ее вертикальных цилиндрических стенках с нанесенным слоем резины выполнен ряд сквозных радиальных отверстий, причем в производственном помещении установлена емкость с регулятором уровня, соединенная в верхней части через вентиль с системой водоснабжения фермы и через наклонную трубу с нижней частью верхней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, устанавливаемого на открытом воздухе, а в донной части - со сливной трубой, а в верхней части верхней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, установленного на открытом воздухе, помещен вентилятор, ниже которого установлен каплеотбойник.
На наружной стенке верхней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, установленного на открытом воздухе, укреплен с зазором закрытый сверху и открытый снизу кожух, образующий с корпусом нижней секции щель на уровне нижнего края решетки нижней секции.
На стенке нижней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя, установленного на открытом воздухе, помещен датчик толщины слоя льда.
В центральной части нижней секции размещены нагревательные элементы.
Внутренняя и наружная поверхности нижней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя выполнены оребренными.
Пространство над нижней секцией аккумулирующего резервуара хладоносителя соединено с пространством под днищем нижней секции воздухопроводящими полостями.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид энергосберегающей аккумуляционной установки для охлаждения молока. Энергосберегающая аккумулирующая установка для охлаждения молока включает подзарядную холодильную машину 1, блок управления 2, резервуар-теплообменник для охлаждения молока 3, теплоизолированный резервуар хладоносителя 4 (теплоизолированный, например, полиуретаном, пенопластом или другими подобными материалами) с расположенным в нем испарителем 5, аккумулирующий резервуар хладоносителя 6, устанавливаемый на открытом воздухе, насос для воды 7, отводную 8, подающую 9, распылительную 10 и сливную 11 трубы, установленные на них вентили 12, 13, 14, 15, 16, датчики температуры наружного воздуха 17 и хладоносителя 18, причем аккумулирующий резервуар хладоносителя 6, устанавливаемый на открытом воздухе, выполнен двухсекционным с верхней 19 и нижней 20 секциями, расположенными друг над другом, причем в корпусе верхней секции 19 сделаны зарешеченные окна, а верхняя часть стенки нижней секции 20 выполнена в виде решетки 21, причем теплоизолированный резервуар для хладоносителя 4 с расположенным в нем испарителем 5 через насос для воды 7, отводную трубу 8 и вентиль 12 соединен с нижней частью вертикальной распылительной трубы 10 с форсунками, расположенными над оросителем 22 в верхней секции 19, а через вентиль 13 соединен с подающей трубой 9, которая вместе со сливной трубой 11 соединяет аккумулирующий резервуар хладоносителя 4 с центральной частью нижней секции 20 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6, устанавливаемого на открытом воздухе, через слой теплоизоляции 23 (например, пенопласт или пенополиуретан), проходящий через наружную стену здания, причем конечная часть подающей трубы 9 выполнена изогнутой и часть ее находится в вертикальном положении по оси нижней секции 20 с закрытым верхним торцом, а на ее вертикальных цилиндрических стенках нанесенным слоем резины 24 выполнен ряд сквозных радиальных отверстий, причем в производственном помещении установлена емкость 25 с регулятором уровня, соединенная в верхней части через вентиль 26 с системой водоснабжения фермы и через наклонную трубу 27 с нижней частью верхней секции 19 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6, устанавливаемого на открытом воздухе, а в донной части - со сливной трубой 11, а в верхней части верхней секции аккумулирующего резервуара хладоносителя 6, установленного на открытом воздухе, помещен вентилятор 28, ниже которого установлен каплеотбойник 29.
На наружной стенке верхней секции 19 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6 укреплен с зазором закрытый сверху и открытый снизу кожух 30, образующий с корпусом нижней секции 20 щель на уровне нижнего края решетки 21 нижней секции 20.
В центральной части нижней секции 20 размещены нагревательные элементы (на чертеже не показаны).
Внутренняя и наружная поверхности нижней секции 20 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6 выполнены оребренными.
Пространство над нижней секцией 20 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6 соединено с пространством под днищем нижней секции 20 воздухопроводящими полостями 32.
Энергосберегающая аккумуляционная установка для охлаждения молока работает следующим образом. Молоко для охлаждения в процессе дойки поступает в резервуар - теплообменник для охлаждения молока 3 с мешалкой, находящийся в тепловом контакте с теплоизолированным резервуаром хладоносителя 4 и с расположенным в нем испарителем 5. Система заполняется водой из системы водоснабжения фермы через вентиль 26 и емкость 25 с расположенным в ней регулятором уровня, из которой вода по сливной трубе 11 поступает в теплоизолированный резервуар хладоносителя 4 и через вентиль 15 в нижнюю секцию 20 аккумулирующего резервуара хладоносителя 6, расположенного на открытом воздухе.
При положительной (околонулевой) и отрицательной температурах наружного воздуха энергосберегающая аккумуляционная установка для охлаждения молока работает в режиме использования источника естественного холода. Управление осуществляется с блока управления 2 в ручном или автоматическом режимах по сигналам датчиков температуры наружного воздуха 17, хладоносителя 18 и толщины слоя льда 31.
При положительных (околонулевых) температурах наружного воздуха включается насос для воды 7, и хладоноситель (вода) по отводной трубе 8 через вентиль 12 поступает в распылительную трубу 10, распыляется расположенными на ней форсунками и стекает в виде пленки по поверхности оросителя 22. Пленка воды охлаждается потоком воздуха от реверсируемого вентилятора 28. Охлажденная вода по наклонной трубе 27 поступает в емкость 25, оттуда в подающую трубу 11. Если вентиль 15 закрыт, то холодная вода поступает в теплоизолированный резервуар хладоносителя 4, обтекает резервуар-теплообменник для охлаждения молока с мешалкой 3, охлаждает молоко, попадает в насос для воды 7 и цикл повторяется.
Одновременно происходит охлаждение воды в нижней секции 20 резервуара-хладоносителя 6 за счет охлаждения его холодным наружным воздухом, всасываемым или нагнетаемым реверсируемым вентилятором 28. Воздух, направляемый кожухом 30, частично обдувает оребренные стенки нижней секции 20 аккумулирующего резервуара-хладоносителя 6 и частично проходит через решетку 21 и воздухопроводящие полости 32, соединенные с пространством под днищем нижней секции 20, охлаждая воду в ней. Во время работы вентилятора 28 в режиме нагнетания при отрицательной температуре наружного воздуха ускорение наморозки льда происходит за счет увеличения поверхности намораживания льда на боковых стенках воздухопроводящих полостей 32 в нижней секции 20 и замерзания поверхности воды в ней. Каплеотделитель 29 препятствует выбросу хладоносителя (воды) при работе вентилятора 28 на всасывание. Вентилятор 28 отключается по сигналу датчика толщины слоя льда 31 или датчика температуры наружного воздуха с блока управления 2. При отрицательных температурах наружного воздуха отключается насос для воды 7, вода стекает из отводной трубы 8, распылительной трубы 10 и верхней секции 19 по наклонной трубе 27 через емкость 25 в теплоизолированный резервуар хладоносителя 4, закрывается вентиль 12, открываются вентили 13, 14 и 15 и включается насос для воды 7.
Вода из теплоизолированного резервуара хладоносителя 4 по отводной трубе 8, подающей трубе 9 и через ряд сквозных радиальных отверстий в этой трубе и слое резины 24 подается в нижнюю секцию 20 с предварительно намороженным льдом, охлаждается и попадает в сливную трубу 11, оттуда, при открытом вентиле 15, в теплоизолирующий резервуар хладоносителя 4, охлаждая молоко в резервуаре-теплообменнике для охлаждения молока 3. Для запуска установки после длительного простоя при нештатных ситуациях могут на короткое время включатся нагревательные устройства, размещенные в центральной части нижней секции 20.
При отрицательных температурах наружного воздуха лед предварительно намораживается в нижней секции 20 резервуара хладоносителя 6, устанавливаемого на открытом воздухе. Лед может предварительно намораживается в том числе при работающем вентиляторе 28 и в ночное время, когда наиболее низка суточная температура и действует льготный ночной тариф на электроэнергию.
Если энергосберегающая аккумуляционная установка для охлаждения молока длительное время не включается, то нижняя секция 20 предохраняется от разрушения намороженным льдом за счет деформации слоя резины 24.
В теплое время года или если хладопроизводительности источников естественного холода не хватает, по команде датчика температуры хладоносителя 18 и датчика толщины слоя льда 31 включается подзарядная холодильная машина 1 и через испаритель 5 доохлаждает хладоноситель. При этом закрываются вентили 12, 14, 15 и открывается вентиль 16. Тогда хладоноситель следует от насоса для воды 7, по отводной трубе 8 и через открытый вентиль 13 в подающую трубу 9 и в теплоизолирующий резервуар 4. На испарителе 5 намораживается лед.
Для автоматизации переключений потоков вентили 12, 13, 14, 15, 16 могут выполняться клапанами с электромагнитным приводом.