Установка для охлаждения молока и нагрева воды на фермах
APPARATUS FOR COOLING MILK AND HEATING WATER ON FARMS

Изобретение относится к области охлаждения и хранения сельскохозяйственной продукции и может быть использовано на небольших предприятиях в сельскохозяйственном производстве при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов.
Известна энергосберегающая холодильная установка с аккумулятором природного холода для животноводческих ферм, содержащая насосы хладоносителя и молока, блок управления, вентилятор, датчики температуры хладоносителя и наружного воздуха, трубопроводы, холодильную машину, вентили, теплообменник для молока, резервуар-термос и теплоизолированный аккумулирующий резервуар (патент РФ № 2508627, МПК A01J 9/04, 2014 г.).
Недостатком известного устройства является его большая энергоемкость и материалоемкость, необходимость наличия холодильной машины для охлаждения молока, большие капитальные и эксплуатационные затраты, что ограничивает их применение на сельскохозяйственных объектах, предприятиях пищевой промышленности, особенно небольшой мощности.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является энергосберегающая холодильная установка с комбинированным аккумулятором природного и искусственного холода для животноводческих ферм, содержащая теплоизолированный аккумулирующий резервуар, насосы хладоносителя и молока, блок управления, вентили, датчики температуры хладоносителя и наружного воздуха, трубопроводы, холодильную машину, вентилятор, теплообменник для охлаждения молока и резервуар - термос (патент РФ № 2655732, МПК A01J 9/04 (2006.01), БИ №16, 29.05.2018 г.).
Недостатком известного устройства является его большая энергоемкость и материалоемкость, необходимость наличия парокомпрессионной холодильной машины для охлаждения молока и дополнительного оборудования для нагрева воды на технологические нужды фермы.
В результате использования предлагаемого изобретения обеспечивается снижение энергоемкости и материалоемкости, исключается парокомпрессионная холодильная машина для охлаждения молока и появляется возможность нагрева воды на технологические нужды фермы за счет использования для охлаждения и нагрева одних и тех же устройств - термоэлектрических модулей, работа которых основана на эффекте Пельтье.
Технический результат достигается тем, что установка для охлаждения молока и нагрева воды на фермах, содержащая теплообменник для охлаждения молока, насосы молока и воды, резервуар-термос для молока, блок управления с датчиками температуры молока и воды и основной теплоизолированный резервуар для воды, согласно изобретению, снабжена устройством охлаждения и нагрева, выполненным в виде теплоизолированной емкости с термоэлектрическими элементами, расположенными между теплообменными пластинами с образованием между ними и стенками теплоизолированной емкости холодного и горячего каналов для молока и воды, насосы подачи молока и воды в каналы снабжены регулируемыми электроприводами, управляемыми датчиками температуры, установленными на выходе холодного и горячего каналов, и выполнены с возможностью изменения потоков для охлаждения молока и нагрева воды до необходимых температур, на входе и выходе каналов установлены регулируемые вентили, один из которых связан дополнительными молокопроводом и насосом с резервуаром-термосом, а другой с основным и дополнительным теплоизолированными резервуарами для воды с разной температурой, установка снабжена дополнительным контуром донагрева воды содержащим горячий канал, дополнительные водопровод с насосом и регулируемыми вентилями, и теплоизолированный резервуар для воды.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема.
Установка для охлаждения молока и нагрева воды на фермах содержит: устройство охлаждения и нагрева 1, выполненное в виде теплоизолированной емкости 2 с термоэлектрическими элементами 3, расположенными между теплообменными пластинами 4 и 5 с образованием между ними и стенками теплоизолированной емкости холодного канала для молока 6 и горячего канала для воды 7, насосы подачи молока 8 и воды 9 снабженные регулируемыми электроприводами, управляемыми датчиками температуры 10 и 11, установленными на выходах холодного 6 и горячего 7 каналов и выполнеными с возможностью изменения потоков для охлаждения молока и нагрева воды до необходимых температур, на входе и выходе каналов 6 и 7 установлены регулируемые вентили 12, 13, и 14, вентиль 12 связан дополнительными молокопроводом 15 и насосом 16 с резервуаром-термосом 17, снабженным датчиком температуры 18, а вентиль 13 с основным и дополнительным теплоизолированными резервуарами для воды 19 с разной температурой, снабженными датчиками температуры 20, установка снабжена дополнительным контуром донагрева воды, содержащим горячий канал 7, водопровод 21, регулируемые вентили 13 и 14, насос 22 и теплоизолированный резервуар для воды 19. Предварительное охлаждение молока осуществляется в теплообменнике 23 за счет артезианской воды. Контроль температуры молока и воды, осуществляется с компьютера 24.
Установка для охлаждения молока и нагрева воды на фермах работает следующим образом. Молоко во время дойки из молокопровода насосом молока с регулируемым электроприводом 8 подается в теплообменник для охлаждения молока 23, где предварительно охлаждается артезианской водой, которая подается насосом воды с регулируемым электроприводом 9. При этом вода предварительно нагревается от теплого молока. Одновременно по сигналу компьютера 24 включается устройство охлаждения и нагрева 1, теплообменная пластина 5 нагревается от горячего спая термоэлектрических элементов 3 и вода, подогретая до температуры необходимой для технологических нужд фермы, направляется в накопительные теплоизолированные резервуары 19. Необходимая температура обеспечивается и за счет изменения подачи воды на теплообменную пластину 5 в быстром тонкослойном режиме при помощи насоса с регулируемым электроприводом 9 и контролируется при помощи датчика температуры 11. Для донагрева воды предусмотрен дополнительный контур, образуемый горячим каналом 7, водопроводом 21, регулируемыми вентилями 13 и 14, насосом 22 и теплоизолированным резервуаром для воды 19. Одновременно с включением насоса 9 включается молочный насос 8 с регулируемым электроприводом и предварительно охлажденное за счет артезианской воды молоко из теплообменника для охлаждения молока 23, направляется в холодный канал 6, где окончательно охлаждается в быстром тонкослойном режиме холодом, полученным от холодного спая термоэлектрических элементов 3 через теплообменную пластину 7, и поступает в резервуар-термос 17 на хранение. Если в процессе хранения температура молока превышает 6°С, по сигналу с датчика температуры молока 18 включается насос 16 и молоко через вентиль 12 по дополнительному молокопроводу 15 направляется в холодный канал молока 6, для доохлаждения.
В предлагаемой установке используется непосредственное охлаждение молока с одновременным нагревом воды для технологических нужд фермы в быстром тонкослойном режиме, что является наиболее качественным и энергетически выгодным режимом. Этим объясняется уменьшение энергоемкости и материалоемкости устройства.
Применение термоэлектрических модулей позволяет повысить уровень автоматизации системы, снизить капитальные и эксплуатационные затраты на сельскохозяйственных объектах, особенно небольшой мощности.