КОМБИНИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА
COMBINED INSTALLATION FOR MILK COOLING WITH USE OF NATURAL COLD

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 продуктов.
Известны устройства для охлаждения сельхозпродукции при обработке и хранении с использованием естественного холода (См., например, «Устройство для охлаждения молока», А.С. СССР №1632124), содержащее теплообменник, водяной насос, систему трубопроводов, аккумуляторы холода, распределитель хладоносителя, регулирующие вентили.
Недостатком этого устройства являются большая металлоемкость и малая надежность в условиях низких температур, малое время использования в годовом цикле.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Установка для охлаждения молока (А.С. СССР №1671205, БИ №31, 1991). Устройство содержит аккумулятор холода, теплообменник, теплоизолирующий блок, поплавковый клапан, насосный агрегат, трубопроводы, вентили.
Недостатками этой установки являются низкие надежность и аккумулирующая способность в условиях отрицательных температур, малое время использования в годовом цикле.
Задачей изобретения является повышение надежности при отрицательных температурах наружного воздуха, увеличение аккумулирующей способности и времени использования в годовом цикле.
В результате использования предлагаемого изобретения повышается надежность системы охлаждения, уменьшаются затраты энергии на охлаждение, увеличивается время ее использования в годовом цикле.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой комбинированной установке для охлаждения молока с использованием естественного холода аккумулятор холода, содержащей аккумулятор холода, теплообменник, теплоизолирующий блок, поплавковый клапан, насосный агрегат, трубопроводы, вентилятор, вентили, выполнен в виде двух резервуаров: нетеплоизолированного резервуара, расположенного на открытом воздухе и находящегося с ним в тепловом контакте, и теплоизолированного резервуара, расположенного в производственном помещении, соединенных между собой трубопроводом с установленным на нем вентилем, проходящим внутри теплоизолирующего блока, причем на боковых стенках нетеплоизолированного резервуара установлены вертикальные ребра, в верхней части которых установлен сужающийся кверху кожух, образующий воздушные каналы с боковыми стенками нетеплоизолированного резервуара и вертикальными ребрами, а в теплоизолированном резервуаре расположен испаритель, соединенный с компрессорно-конденсаторным агрегатом, причем в центральной части нетеплоизолированного резервуара укреплен горизонтальный разделительный экран, над которым размещен патрубок с отверстиями в верхней стенке и закрытым торцевым отверстием, соединенный другим торцевым отверстием с трубопроводом, проходящим через теплоизолирующий блок, и трехходовые краны с теплоизолированным резервуаром, входом и выходом теплообменника и через насосный агрегат с нижней частью теплоизолированного резервуара, в верхней части которого установлен поплавковый клапан, соединенный с системой водоснабжения, а центральная часть нетеплоизолированного резервуара, расположенная под горизонтальным разделительным экраном, соединена с трубопроводом, проходящим через теплоизолирующий блок, вентиль и далее с нижней частью теплоизолированного резервуара, расположенного в производственном помещении, причем на днище нетеплоизолированного резервуара вертикально установлены открытые с торцов трубы из теплопроводящего материала, соединяющие пространство над верхней частью нетеплоизолированного резервуара с пространством под его днищем, причем в теплоизолирующем блоке установлен нагревательный элемент, а на участке трубопровода, соединяющего теплоизолированный и нетеплоизолированный резервуары через теплоизолирующий блок в производственном помещении установлен предохранительный клапан, а датчики температуры хладоносителя, атмосферного воздуха, насосный агрегат, компрессорно-конденсаторный агрегат и нагревательный элемент электрически соединены с блоком управления.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид комбинированной установки для охлаждения молока с использованием естественного холода.
Комбинированная установка для охлаждения молока с использованием естественного холода включает аккумулятор холода, выполненный в виде двух резервуаров: нетеплоизолированного резервуара 1, расположенного на открытом воздухе и находящегося с ним в тепловом контакте, и теплоизолированного резервуара 2, расположенного в производственном помещении, соединенных между собой трубопроводом 3 с установленным на нем вентилем 4, проходящим внутри теплоизолирующего блока 5, причем на боковых стенках нетеплоизолированного резервуара 1 установлены вертикальные ребра 6, в верхней части которых установлен сужающийся кверху кожух 7, образующий воздушные каналы с боковыми стенками нетеплоизолированного резервуара 1 и вертикальными ребрами 6, в верхней части которого установлен вентилятор 8 под защитным экраном 9, а в теплоизолированном резервуаре расположен испаритель 10, соединенный с компрессорно-конденсаторным агрегатом 11, причем в центральной части нетеплоизолированного резервуара 1 укреплен горизонтальный разделительный экран 12, над которым размещен патрубок 13 с отверстиями в верхней стенке и закрытым торцевым отверстием, соединенный другим торцевым отверстием с трубопроводом 14, проходящим через теплоизолирующий блок 5 и трехходовые краны 15, 16, 17, с теплоизолированным резервуаром 2, входом и выходом теплообменника 18 и через насосный агрегат 19 с нижней частью теплоизолированного резервуара 2, в верхней части которого установлен поплавковый клапан 20, соединенный с системой водоснабжения, а центральная часть нетеплоизолированного резервуара 1, расположенная под горизонтальным разделительным экраном 12, соединена с трубопроводом 3, проходящим через теплоизолирующий блок 5, вентиль 4 и далее с нижней частью теплоизолированного резервуара 2, расположенного в производственном помещении, причем на днище нетеплоизолированного резервуара 1 вертикально установлены открытые с торцов трубы 21 из теплопроводящего материала, соединяющие пространство над верхней частью нетеплоизолированного резервуара 1 с пространством под его днищем, причем в теплоизолирующем блоке 5 установлен нагревательный элемент 22, а на участке трубопровода 3, соединяющего теплоизолированный 2 и нетеплоизолированный 1 резервуары через теплоизолирующий блок 5, в производственном помещении установлен предохранительный клапан 23, а датчики температуры хладоносителя 24, 25 и атмосферного воздуха 26, насосный агрегат 19, компрессорно-конденсаторный агрегат 11 и нагревательный элемент 22 электрически соединены с блоком управления 27.
Комбинированная установка для охлаждения молока с использованием естественного холода работает следующим образом.
Молоко охлаждается в теплообменнике 18, куда насосным агрегатом 19 из теплоизолированного резервуара 2 подается охлажденный хладоноситель (вода).
В холодное время года хладоноситель охлаждается в нетеплоизолированном резервуаре 1, на охлаждаемые поверхности которого из кожуха 7 подается вентилятором 8 холодный атмосферный воздух. Воздух проходит над горизонтальной поверхностью хладоносителя (воды) и затем попадает в воздушные каналы, образуемые внутренней поверхностью кожуха 7, наружной поверхностью стенок нетеплоизолированного резервуара 1, вертикальными ребрами 6, трубами 21.
Холодный воздух охлаждает также днище нетеплоизолированного резервуара 1. На охлаждаемых поверхностях хладоносителя, находящегося в этом резервуаре, при отрицательных температурах наружного воздуха формируется лед. Поверхность хладоносителя в нетеплоизолированном резервуаре 1 и теплоизолированном резервуаре 2 остается всегда на одном уровне, т.к. резервуары сообщаются посредством трубопровода 3, защищаемого от замерзания теплоизолирующим блоком 5. При особо низких температурах теплоизолирующий блок 5 обогревается нагревательным элементом 22. Уровень хладоносителя в обоих резервуарах регулируется поплавковым клапаном 20. С блока управления 27 по сигналу датчика температуры наружного воздуха 26 включается насосный агрегат 19 и хладоноситель через трехходовой кран 17 и теплообменник 18, через трехходовые краны 16 и 15 подается в трубопровод 14, затем - в нетеплоизолированный резервуар 1, патрубок 13 и через отверстия в верхней стенке этого патрубка 13 поступает к охлаждаемым поверхностям нетеплоизолированного резервуара 1.
Охлажденный хладоноситель концентрируется в нижней части теплоизолированного резервуара 1 под разделительным экраном 12 и через трубопровод 3, проходящий через теплоизолирующий блок 5 и открытый вентиль 4, поступает в теплоизолированный резервуар 2 и насосный агрегат 19, и цикл повторяется. При этом аккумулирование холода происходит как в нетеплоизолированном резервуаре 1 в виде льда и ледяной воды, так и в теплоизолированном резервуаре 2 в виде ледяной воды.
Если молоко поступает в теплообменник 18, то синхронно с блока упавления 27 включается насосный агрегат 19, и хладоноситель подается в секцию теплообменника 18, охлаждая молоко. Температура хладоносителя, подаваемого на охлаждение, контролируется датчиком температуры 24, помещаемым в теплоизолированном резервуаре 2. Если температура воды выше допустимой, то по команде с блока управления 27 включается компрессорно-конденсаторный агрегат 11, и вода доохлаждается за счет действия испарителя 10. Переход на режим, соответствующий холодному времени года, осуществляется по команде датчика температуры атмосферного воздуха 26. Температура воды в нетеплоизолированном резервуаре контролируется датчиком температуры 25.
В режиме аккумуляции холода трехходовые краны переключаются таким образом, что вода идет в обход теплообменника 18. Это уменьшает теплопотери и позволяет промывать теплообменник 18 для подготовки его к очередному циклу охлаждения. Объединение теплоизолированного резервуара 1 и нетеплоизолированного резервуара 2 увеличивает общую аккумулирующую способность комбинированной установки. Зарядку обоих резервуаров холодом можно осуществить и в ночное время, когда действует льготный ночной тариф как от источников естественного, так и искусственного холода. Увеличивается и хладовосприятие системы.
В теплое время года по сигналу датчика температуры атмосферного воздуха 26 закрывается вентиль 4, а кран 15 поворачивается в положение, направляющее поток хладоносителя в теплоизолированный резервуар 2, где охлаждается испарителем 10, на поверхности которого намораживается лед и производится аккумуляция холода в теплое время года. Возможна совместная работа обоих систем при недостаточной хладопроизводительности источников естественного холода.
Хладоноситель в центральной части нетеплоизолированного резервуара 1 при нормальном режиме работы не замерзает, т.к. слой льда на охлаждаемых поверхностях не превышает 50…60 мм. Если установка длительное время не включается по различным причинам и вода не слита, то расширяющийся при замерзании в объеме лед через трубопроводы 3 и 14, выполненные из эластичного материала и проходящие через теплоизолирующий блок 5, вытесняет воду через клапан 23, предохраняя конструкции от разрушения.
Таким образом, комбинированная установка для охлаждения молока обеспечивает повышение надежности при отрицательных температурах наружного воздуха, увеличение аккумулирующей способности и эффективное охлаждение молока в течение всего годового цикла.