ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ С ПОДОГРЕВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может применяться для охлаждения молока и подогрева технологической воды на фермах и животноводческих комплексах с использованием воды из артезианских источников и холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса для подогрева воды.
Известна установка для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода (патент РФ № 2423824 от 20.07.2011 г., Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов, А.Б. Коршунов, Ю.Б. Пржетишевски, Н.В. Романовский, Ю.Е. Ярославцев), содержащая подзарядную холодильную машину, теплоизолированный аккумулирующий резервуар с расположенным в нем испарителем, насос для воды, теплообменники для молока и хладоносителя, блок управления, датчики температуры наружного воздуха и хладоносителя, испаритель подзарядной холодильной машины, размещаемый в теплоизолированном аккумулирующем резервуаре, выполнен комбинированным и имеет дополнительный змеевик, состоящий из труб, имеющих тепловой контакт с теплообменными поверхностями испарителя, соединенный одним концом с входом установленного на открытом воздухе теплообменника хладоносителя с размещенным перед ним вентилятором, а другим концом с расположенным в производственном помещении насосом хладоносителя и с нижней частью теплоизолированного расширительного бачка, заполненного экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания, например водным раствором хлористого кальция или натрия, верхняя часть которого соединена с выходом теплообменника для хладоносителя, расположенного на открытом воздухе.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и отсутствие подогрева технологической воды в холодильной установке, работающей в режиме теплового насоса, сложность и большая материалоемкость.
Известно изобретение (патент РФ № 2214707 от 27.10.2003 г., М.М. Орлов), которое принято за прототип устройство, которого наиболее близкое к заявляемой полезной модели. Способ охлаждения молока на фермах, предусматривающий снижение температуры парного молока непосредственно после дойки с использованием в качестве хладагента воды из скважины, подаваемой противотоком молоку, подачу молока с резко пониженной температурой в накопительную емкость, при этом снижение температуры парного молока до подачи его в накопительную емкость осуществляют до 25…30°С в течение 4…8 с после дойки, а из накопительной емкости молоко подают в охладительную емкость и смешивают с ранее охлажденным молоком до температуры 8…12°С, при этом в качестве воды из скважины используют артезианскую воду.
Достоинствами этого изобретения являются использование холодной воды из артезианских источников, а недостатком является смешивание парного молока, охлажденного до 25…30°С после дойки, с ранее охлажденным молоком до температуры 8…12°С, что отрицательно влияет на бактериальную обсемененность молока, то есть на его качество.
Задачей изобретения является компактность устройства за счет работы холодильной установки в режиме теплового насоса, что позволяет одновременно охлаждать молоко, не смешивая его с ранее охлажденным, и подогревать технологическую воду при снижении энергозатрат.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что после охлаждения молока в рекуперативном теплообменнике артезианской водой дальнейшее снижение температуры молока до подачи его в танк-охладитель осуществляется в пластинчатом теплообменнике ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки, при этом артезианская вода, подогретая теплотой молока в рекуперативном теплообменнике охлаждает хладагент в конденсаторе холодильной установки, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки, и теплоту компрессора холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса, за счет чего вода нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермы
Сущность устройства заключается в отличие от прототипа использованием холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса, при этом молоко после рекуперативного теплообменника охлаждения молока артезианской водой охлаждается ледяной водой с температурой 2…4°С, получаемой в испарителе холодильной установки, а артезианская вода, отобрав часть теплоты молока в рекуперативном теплообменнике, подогревается в конденсаторе холодильной установки, работающей по принципу теплового насоса. Коэффициент преобразования теплоты у современных тепловых насосов достигает пяти, что показывает экономическую целесообразность данного устройства. Помимо этого сущность устройства поясняется фигурой, на которой изображена схема установки охлаждения молока на фермах с подогревом технологической воды. Устройство состоит из рекуперативного теплообменника 2, куда поступает молоко из линии доения 1 и вода из артезианской скважины насосом 11. Предварительно охлажденное молоко поступает в пластинчатый теплообменник 4, где оно охлаждается ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки 9, и далее охлажденное молоко поступает в танк-охладитель 5. Компрессор 7 холодильной установки подает хладагент в конденсатор 8, и далее хладагент через терморегулирующий вентиль 10 поступает в испаритель холодильной установки. Вода из рекуперативного теплообменника 2 охлаждает хладагент в конденсаторе, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока в испарителе, и теплоту компрессора холодильной установки, где нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермы и далее используется на технологические нужды.
Использование воды из артезианской скважины в качестве хладагента способствует более эффективному охлаждению молока на стадии транспортировки от участка доения до участка первичной обработки, т.к. вода из артезианской скважины более холодная, и температура составляет 7…9°С. Кроме того, использование воды из артезианской скважины позволяет сократить расходы на применение дорогостоящих хладагентов и является дешевым и доступным источником охлаждения в условиях малых ферм.
Достоинством данной установки является использование холодильной установки в режиме теплового насоса, что позволяет использовать теплоту молока для подогрев технологической воды без дополнительных затрат. При этом установка компактна с низким энергопотреблением.
На фигуре приведено устройство системы охлаждения молока при дойке с подогревом технологической воды.
Предлагаемое устройство состоит из линии доения 1, рекуперативного теплообменника охлаждения молока 2, насоса подачи ледяной воды 3, пластинчатого теплообменника охлаждения молока 4, танка-охладителя 5, термоизолированной емкости двора фермы 6, компрессора холодильной установки 7, конденсатора холодильной установки 8, испарителя холодильной установки 9, терморегулирующего вентиля 10, насоса подачи воды из артезианской скважины 11.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Молоко из линии доения 1 поступает в рекуперативный теплообменник 2, где охлаждается водой из артезианской скважины, подаваемой насосом 11. Предварительно охлажденное молоко поступает в пластинчатый теплообменник 4, где оно охлаждается ледяной водой, подаваемой насосом 3, получаемой в испарителе холодильной установки 9, и далее охлажденное молоко поступает в танк-охладитель 5. Компрессор 7 холодильной установки подает хладагент в конденсатор 8, и далее хладагент через терморегулирующий вентиль 10 поступает в испаритель холодильной установки 9. Вода из рекуперативного теплообменника 2 охлаждает хладагент в конденсаторе 8, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока в испарителе 9, и теплоту компрессора холодильной установки 7, за счет чего нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермы 6 и далее используется на технологические нужды. Работа холодильной установке в режиме теплового насоса позволяет использовать энергию охлаждаемого молока на нагрев технологической воды, что позволяет снизить энергопотребление устройства.