РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ГИБРИДНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ
RESOURCE-SAVING HYBRID PLANT FOR MILK COOLING ON FARMS

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 энерго-ресурсосберегающие установки для охлаждения молока на фермах и комплексах, например «Охлаждающее устройство для ферм», содержащее аккумулирующую емкость, резервуар-теплообменник, насос, распылительные трубы, блок управления, сливную трубу (Патент РФ №2081564, БИ №17 от 20.06.97).
Недостатком этого устройства является малая хладопроизводительность и надежность при низких температурах атмосферного воздуха, большая удельная металлоемкость.
Из известных энерго-ресурсоберегающих устройств для охлаждения молока на фермах наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является холодильная установка для охлаждения молока с использованием естественного холода, патент РФ №2340169, БИ №34 от 10.12.2008 г.
Известное устройство содержит холодильную машину, верхний аккумулирующий резервуар, размещаемый на открытом воздухе, нижний аккумулирующий резервуар с размещенным в нем испарителем холодильной машины, резервуар-теплообменник для молока с мешалкой, блок управления, датчики температуры наружного воздуха, молока и хладоносителя.
Недостатком этого устройства являются повышенные эксплуатационные расходы и потери хладоносителя - дефицитной жидкости с низкой температурой замерзания, низкие надежность, аккумулирующая способность и хладопроизводительность в условиях низких температур наружного воздуха и большая металлоемкость.
Задачей предлагаемого изобретения является сокращение эксплуатационных расходов и потерь хладоносителя - дефицитной жидкости с низкой температурой замерзания, повышение надежности, хладопроизводительности, аккумулирующей способности установки и снижение металлоемкости.
В результате использования предлагаемого изобретения обеспечивается сокращение эксплуатационных расходов и потерь хладоносителя - дефицитной жидкости с низкой температурой замерзания, повышение надежности, хладопроизводительности, аккумулирующей способности установки и снижение металлоемкости.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что теплообменник для молока и теплоизолированный аккумулирующий резервуар с размещенным в нем испарителем холодильной машины заполнен хладоносителем - водой и дополнительно снабжен охлаждающей рубашкой, находящейся под слоем теплоизоляции и заполненной экологически безопасной жидкостью с низкой температурой замерзания, например, экосолом или пропиленгликолем и соединенной входным трубопроводом с верхней частью резервуара-теплообменника, находящегося на открытом воздухе и заполненного той же экологически безопасной жидкостью с низкой температурой замерзания, нижняя часть резервуара-теплообменника соединена выходным трубопроводом с насосом, расположенным в производственном помещении и с нижней частью охлаждающей рубашки теплоизолированного аккумулирующего резервуара, внутренний объем которого в нижней части соединен с насосом и входом секции хладоносителя теплообменника для молока, а ее выход соединен с верхней частью внутреннего объема теплоизолированного аккумулирующего резервуара, причем резервуар-теплообменник выполнен в виде емкости с теплопроводящими стенками между соосно расположенными внешним и внутренним цилиндрами, пространство между которыми снизу закрыто днищем, а сверху конусообразной полостью, соединяющей верхние кромки внешнего и внутреннего цилиндров, между которыми в тепловом контакте с ними установлена винтовая шнекоподобная направляющая хладоносителя, а над конусообразной полостью установлен вентилятор.
Между конусообразной полостью и вентилятором установлен трубчатый теплообменник, соединенный с входным трубопроводом.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на котором представлена схема ресурсосберегающей гибридной установки для охлаждения молока на фермах.
Установка содержит холодильную машину 1, теплоизолированный аккумулирующий резервуар 2, резервуар-теплообменник 3, вентилятор 4, блок управления 5, теплообменник для молока 6, датчики температуры наружного воздуха 7, молока 8 и хладоносителя 9, 10, причем теплообменник для молока 6 и теплоизолированный аккумулирующий резервуар 2 с размещенным в нем испарителем холодильной машины 11 заполнен хладоносителем - водой и дополнительно снабжен охлаждающей рубашкой 12, находящейся под слоем теплоизоляции и заполненной экологически безопасной жидкостью с низкой температурой замерзания, например, экосолом или пропиленгликолем, и соединенный входным трубопроводом 13 с верхней частью резервуара теплообменника 3, находящегося на открытом воздухе и заполненного также экологически безопасной жидкостью с низкой температурой замерзания, нижняя часть резервуара-теплообменника 3 соединена выходным трубопроводом 14 и насосом 15, расположенным в производственном помещении и с нижней частью охлаждающей рубашки 12 теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, внутренний объем которого в нижней части соединен с насосом 16 и входом секции хладоносителя теплообменника для молока 6, а ее выход соединен с верхней частью внутреннего объема теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, причем резервуар-теплообменник 3 выполнен как емкость между теплоизолированными стенками в виде соосно расположенных внешним 17 и внутренним 18 цилиндрами, пространство между которыми снизу закрыто днищем, а сверху -  конусообразной полостью 19, соединяющей верхние кромки внешнего 17 и внутреннего 18 цилиндров, между которыми в тепловом контакте с ними установлена винтовая шнекоподобная направляющая хладоносителя 20, а над конусообразной полостью установлен вентилятор 4.
Между конусообразной полостью 19 и вентилятором 4 установлен трубчатый теплообменник 21, соединенный с входным трубопроводом 13.
Ресурсосберегающая гибридная установка для охлаждения молока на фермах работает следующим образом.
Во внутренний объем теплоизолированного аккумулирующего резевуара 2 заливается хладоноситель - вода, а во внутренний объем резервуара теплообменника 3 между внешним цилиндром 17, внутренним цилиндром 18, а также в охлаждающую рубашку 12 теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2 заливается экологически безопасная жидкость с низкой температурой замерзания: экосол или пропиленгликоль.
В холодное время года хладоноситель в резервуаре теплообменнике 3 остывает и аккумулирует холод круглосуточно. Для активизации процесса аккумулирования холода, при отрицательной температуре наружного воздуха, по сигналу датчика температуры наружного воздуха 7 и при более высокой температуре хладоносителя по сигналу датчиков температуры хладоносителя 9 и 10 включается вентилятор 4 и насос 15, незамерзающий хладоноситель начинает циркулировать через охлаждающую рубашку 12 теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, наполненного водой, охлаждая и замороживая ее и дополнительно аккумулируя холод. Охлаждение незамерзающего хладоносителя, циркулирующего через охлаждающую рубашку 12 теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, производится в резервуаре-теплообменнике 3 круглосуточно, как без циркуляции хладоносителя, так и при его циркуляции, через теплопроводные стенки внешнего цилиндра 17 и внутреннего цилиндра 18, а также через поверхность шнекообразной (спиральной) направляющей при винтовом вращательном движении хладоносителя. При этом вентилятор 4 прокачивает поток холодного воздуxa через сквозной внутренний цилиндр 18, находящийся в тепловом контакте с шнекообразной (спиральной) направляющей хладоносителя 20. Если в блоке управления 5 по сигналам датчиков температуры хладоносителя 9 и 10 и наружного воздуха 7 фиксируется, что процесс охлаждения хладоносителя в теплоизолированном аккумулирующем резервуаре 2 и резервуаре-теплообменнике 3 замедлился или остановился и температура выше нормы, то отключаются вентилятор 4, насос 15. При этом включается холодильная машина 1 и погруженный в воду испаритель 11, находящийся во внутреннем объеме теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, начинает работать. Аккумуляция холода в виде льда и ледяной воды в теплоизолированном аккумулирующем резервуаре 3 будет продолжаться от источника искусственного холода. Плановая зарядка аккумуляторов холода преимущественно осуществляется от источников искусственного и естественного холода во время действия льготного ночного тарифа на электроэнергию, что обеспечивает значительное сокращение затрат на нее.
При поступлении молока на охлаждение на теплообменник для молока 6 во время дойки с блока управления 5 поступает команда на включение насоса 16 и охлажденный хладоноситель подается в теплообменник для молока 6, охлаждает молоко и возвращается в верхнюю часть теплоизолированного аккумулирующего резервуара 2, где, опускаясь, охлаждается. Затем цикл повторяется.
Между конусообразной полостью 19 и вентилятором 4 устанавливается трубчатый теплообменник 21 для дополнительного охлаждения хладоносителя.
Использование в качестве хладоносителя комбинации воды и жидкости с низкой температурой замерзания, аккумулирующих резервуаров-теплообменников 3, позволяет сократить эксплуатационные расходы и потери дефицитного хладоносителя с низкой температурой замерзания, повысить надежность системы охлаждения при низких температурах наружного воздуха, аккумулирующую способность и хладопроизводительность установки.