Аккумулятор для охлаждения молока на фермах с использованием природного холода
ACCUMULATOR FOR COOLING MILK ON FARMS USING NATURAL COLD

Изобретение относится к области охлаждения сельскохозяйственной продукции при ее обработке и хранении, в частности, молока на животноводческих фермах и пастбищах, и может быть использовано в системах кондиционирования производственных, животноводческих помещений и хранилищ.
Известно устройство для аккумулирования холода на животноводческих фермах, состоящее из резервуара для замораживания воды, заглубленного в грунт с грунтовыми стенками и теплоизолированным перекрытием с люками, тепловых труб (термосифонов), вентиляторов, системы подводящих и отводящих труб для воды с вентилями (а.с. № 1659690, МПК F25D/00, A01J 9/04, опубл. 30.06.91, Бюл № 24).
Недостатками известного устройства для охлаждения молока являются большие капитальные и эксплуатационные затраты, связанные с устройством теплоизолированного перекрытия с люками, и установка вентиляторов с тепловыми трубами. При эксплуатации устройства в зимнее время года возможно замерзание ледяной воды в трубопроводах, подводящих ее в систему охлаждения молока на фермах, что приводит к их разрыву.
Известна 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 (патент РФ № 2508627, МПК F25D/00, A01J 9/04, опубл. 10.03.2014 г., Бюл. № 7). 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.
Недостатками известной установки являются большая металлоемкость, низкие надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха и аккумулирующая способность и большой расход электроэнергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является аккумулятор естественного холода для охлаждения молока на животноводческих фермах (а.с. № 1331458, МПК F25D/00, A01J 9/04, опубл. 23.08.1987, Бюл. № 31), содержащий теплообменник, выполненный в виде вертикального ряда резервуаров, заполненных водой с закрепленными внутри вертикальными перегородками, и установленный снаружи помещения, насос для холодной воды, трубопроводы с вентилями, проточный теплообменник для молока, блок управления, датчики температуры.
Недостатками известного устройства являются недостаточные холодопроизводительность и аккумулирующая способность, а также низкая надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха.
Задачей изобретения является увеличение надежности в условиях отрицательных температур наружного воздуха, повышение холодопроизводительности и аккумулирующей способности и снижение затрат на электрическую энергию.
В результате использования изобретения появляется возможность сократить энергозатраты на быстрое охлаждение молока в потоке в процессе дойки, повысить надежность, хладопроизводительность и эффективность работы охлаждающей системы за счет использования экологически чистого хладоносителя с низкой температурой замерзания, циркулирующего по замкнутому контуру (пластиковые трубки, установленные на дне аккумулирующих резервуаров, проточный пластинчатый теплообменник для молока, насос мобильной градирни и регулирующий вентиль) и охлажденного в аккумулирующих резервуарах, расположенных в виде горизонтального ряда, заглубленных в землю и установленных в зоне промерзания грунта, до температуры 0 ºС и ниже.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый аккумулятор природного холода для охлаждения молока на фермах с использованием природного холода, содержащий теплообменник, состоящий из нескольких аккумулирующих резервуаров, заполняемых водой и установленных снаружи помещения, трубопроводы с вентилями, согласно изобретению, снабжен мобильной градирней для охлаждения хладоносителя, размещенной на открытом воздухе, с насосом хладоносителя, емкостью для хладоносителя, оросителем, каплеуловителем, вентилятором, и распылительной трубой с форсунками, при этом теплообменник аккумулятора выполнен в виде горизонтального ряда аккумулирующих резервуаров, заглубленных в землю и установленных в зоне промерзания грунта, с уложенными на их дне пластиковыми трубками, заполненными экологически чистым хладоносителем с низкой температурой замерзания и соединенными напорными шлангами через регулирующий вентиль с мобильной градирней и проточным теплообменником для охлаждения молока, образуя замкнутый контур циркуляции хладоносителя, причем наморозка льда в резервуарах осуществляется за счет замерзания воды, подаваемой в резервуары из системы водоснабжения в объеме в зависимости от отрицательной температуры наружного воздуха и за счет циркуляции хладоносителя в период отрицательных температур в ночное время, при этом охлаждение хладоносителя осуществляется в мобильной градирне при помощи распылительной трубки с форсунками, вентилятора и регулирующих вентилей, причем для выполнения необходимых требований охлаждения молока в процессе дойки и предупреждения его подмораживания, включение насоса хладоносителя осуществляется автоматически с блока управления в зависимости от температуры хладоносителя, подаваемого в проточный теплообменник для охлаждения молока, а для сохранения холода в аккумулирующем резервуаре, в аккумуляторе предусмотрены дополнительные регулирующие вентили, которые при температуре хладоносителя ниже температуры наружного воздуха перенаправляют поток хладоносителя во время дойки в обход распылительной трубы с форсунками и охлаждение молока осуществляется за счет холода, накапливаемого в аккумулирующем резервуаре, а вентилятор выключается, причем циркуляцию хладоносителя обеспечивает одна мобильная градирня, подключаемая к одному из аккумулирующих резервуаров, количество и размеры которых зависят от поголовья на ферме, региона страны, где устанавливается аккумулятор и количества накопленного холода в период отрицательных температур, при этом блок управления электрически соединен с насосом хладоносителя, вентилятором, датчиками температуры наружного воздуха, хладоносителя, молока и регулирующими вентилями.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема аккумулятора для охлаждения молока на фермах с использованием природного холода.
Аккумулятор содержит мобильную градирню 1 для охлаждения хладоносителя, размещенную на открытом воздухе, с насосом 2, емкостью для хладоносителя 3, оросителем 4, каплеуловителем 5, вентилятором 6, напорными шлангами с хладоносителем 7 и распылительной трубой с форсунками 8, аккумулирующий резервуар 9, установленный в зоне промерзания грунта (на чертеже показ только один резервуар), с размещенными на дне пластиковыми трубками 10, заполненными экологически чистым хладоносителем с низкой температурой замерзания и соединенными напорными шлангами 7 через регулирующие вентили 11 с мобильной градирней 1 и проточным теплообменником для охлаждения молока 12, образуя при этом замкнутый контур. Подача воды в аккумулирующий резервуар для наморозки льда осуществляется из системы водоснабжения при помощи вентиля 20. Для управления работой аккумулятора имеется блок управления 14 электрически соединенный с насосом хладоносителя 2, вентилятором 6, датчиками температуры наружного воздуха 15, хладоносителя 16 и 17, молока 18 и регулирующими вентилями 11, 13, 19 и 20.
Аккумулятор для охлаждения молока на фермах с использованием природного холода работает следующим образом. В холодный период года, характеризуемый отрицательными температурами наружного воздуха, в ночное время (когда стоимость электроэнергии в 3…4 раза ниже), с блока управления 14 (по сигналам датчиков температуры наружного воздуха 15 и хладоносителя 16) включаются в режиме аккумуляции холода насос хладоносителя 2 и вентилятор 6. Насос хладоносителя 2 подает экологически чистый хладоноситель с низкой температурой замерзания к распылительной трубе с форсунками 8, расположенной в емкости 3, в которой хладоноситель распыляется, охлаждается при помощи вентилятора 6 и накапливается в нижней части емкости 3, откуда насосом 2 подается в пластиковые трубки, установленные на дне аккумулирующего резервуара для наморозки льда. В дневное время, когда осуществляется дойка коров, холодный хладоноситель при помощи регулируемого вентиля 11 направляется непосредственно в проточной теплообменник для молока 12, образуя замкнутый контур циркуляции хладоносителя, что обеспечивает необходимую чистоту пластин проточного теплообменника и эффективность теплообмена.
С целью выполнения необходимых требований охлаждения молока и предупреждения его подмораживания, включение насоса хладоносителя 2 осуществляется автоматически с блока управления 14 в зависимости от температуры хладоносителя, подаваемого в проточный теплообменник 12 для охлаждения молока.
Для сохранения холода в аккумулирующем резервуаре 10 в аккумуляторе предусмотрены дополнительные регулирующие вентили 11, которые при температуре хладоносителя ниже температуры наружного воздуха перенаправляют поток хладоносителя во время дойки в обход распылительной трубы с форсунками 8 и охлаждение молока осуществляется за счет холода, накапливаемого в аккумулирующем резервуаре 10, при этом вентилятор 6 выключается.
Переключение трубопроводов системы охлаждения на другой аккумулирующий резервуар 9 осуществляется при помощи вентилей 13.
Предлагаемый аккумулятор для охлаждения молока на фермах с использованием природного холода обладает повышенной аккумулирующей способностью, холодопроизводительностью, высокой надежностью в условиях отрицательных температур наружного воздуха, и сокращает затраты на электрическую энергию.