УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА

Изобретение относится к области охлаждения жидких сельскохозяйственных продуктов, в том числе молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов.
Известны устройства для охлаждения сельхозпродукции, в частности молока, с использованием природного холода. См., например, "Охлаждающее устройство для ферм" (Патент РФ №2081564, БИ №17, 1997). Устройство содержит холодильную машину с испарителем, верхний и нижний аккумулирующие резервуары, установленные соответственно на открытом воздухе и в производственном помещении, теплообменник, вращающуюся обойму с укрепленными на ней распылительными форсунками и аэродинамическими пластинами, блок управления, датчики температуры.
Недостатком этих устройств являются недостаточная хладопроизводительность и аккумулирующая способность, а также низкая надежность в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является "Холодильная установка для охлаждения молока с использованием естественного холода" (Патент РФ №2340169, БИ №34, 2008). Устройство содержит холодильную машину, верхний аккумулирующий резервуар с распылительными форсунками и вентилятором, установленный на открытом воздухе, нижний аккумулирующий резервуар с испарителем холодильной машины и эластичными резервуарами, установленный в производственном помещении и заполненный антифризом, резервуар-теплообменник, блок управления, датчики температуры.
Недостатками этого устройства являются большие затраты электроэнергии на замораживание жидкости в эластичных резервуарах, низкая аккумулирующая способность и хладопроизводительность, нетехнологичность изготовления и эксплуатации из-за необходимости фиксации эластичных резервуаров и соединения их между собой и с заливными и сливными отверстиями; недостаточная надежность вентиляторной установки с электродвигателем, работающим во влажной среде.
Задачей изобретения является снижение энергоемкости и повышение аккумулирующей способности, хладопроизводительности, технологичности изготовления и эксплуатации, надежности работы в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что нижний аккумулирующий резервуар дополнительно снабжен расширительным бачком с вентилем и соединен трубопроводом с установленным на нем краном и запорным вентилем с охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника с установленной в нем мешалкой; а в верхний аккумулирующий резервуар помещены резервуары с эластичной тонкостенной оболочкой, выполненной, например, из металла или пластика и заполненные замерзающей при отрицательной температуре жидкостью, при этом его верхняя часть соединена трубопроводом с установленным на нем краном с насосом хладоносителя и другой стороной охлаждающей рубашки резервуара-теплообменника для охлаждения молока, а другим трубопроводом через кран с нижней частью верхнего резервуара, с верхней частью нижнего аккумулирующего резервуара и через кран с охлаждающей рубашки резервуара-теплообменника; причем эластичные резервуары в верхнем и нижнем аккумулирующих резервуарах предварительно заполнены замерзающей при отрицательной температуре жидкостью и свободно размещены в аккумулирующих резервуарах.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема комбинированной холодильной установки для охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками.
Установка содержит: холодильную машину 1; нижний аккумулирующий резервуар 2 заполненный экологически безопасной нетоксичной жидкостью с низкой температурой замерзания, расположенный в производственном помещении с размещенным в нем испарителем 3 холодильной машины 1 и эластичными резервуарами 4, предварительно заполненными замерзающей при отрицательной температуре жидкостью; верхний аккумулирующий резервуар 5, размещаемый на открытом воздухе; резервуар-теплообменник 6 с охлаждающей рубашкой 7 и мешалкой 8; насос хладоносителя 9; краны 10, 11; вентили 12, 13, 14; датчики температуры 15, 16, 17, 18; блок управления 19; причем нижний аккумулирующий резервуар дополнительно снабжен расширительным бачком 20 с вентилем 14 и соединен трубопроводом с установленным на нем краном 11 и запорным вентилем 13 с охлаждающей рубашкой 7 резервуара-теплообменника 6 с установленной в нем мешалкой 8; а в верхний аккумулирующий резервуар 5 помещены резервуары 4 с эластичной тонкостенной оболочкой, выполненной, например, из металла или пластика и заполненные замерзающей при отрицательной температуре жидкостью, при этом его верхняя часть соединена трубопроводом 21 с установленным на нем краном 10 с насосом хладоносителя 9 и другой стороной охлаждающей рубашки 7 резервуара-теплообменника 6, а другим трубопроводом 22 через вентиль 12 с нижней частью верхнего резервуара 5, с верхней частью нижнего аккумулирующего резервуара 2 и через кран 11 с охлаждающей рубашки 7 резервуара-теплообменника 6; причем эластичные резервуары 4 в верхнем 5 и нижнем 2 аккумулирующих резервуарах свободно размещены и предварительно заполнены замерзающей при отрицательной температуре жидкостью.
Холодильная установка для охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с проточными теплообменниками работает следующим образом.
В холодное время года в перерывах между дойками происходит аккумуляция холода в верхнем аккумулирующем резервуаре 5 при замерзании жидкости (например, воды) в резервуарах 4, за счет теплообмена с окружающим воздухом без затрат электроэнергии.
При накоплении определенного объема молока в резервуаре-теплообменнике 6, по команде датчика 15 температуры молока с блока управления 19 включается насос 9 хладоносителя и мешалка 8. При этом хладоноситель поступает из нижнего аккумулирующего резервуара 2 через открытый вентиль 13, водяную рубашку 7 резервуара-теплообменника 6, кран 10 и подающую трубу 21 в верхний аккумулирующий резервуар 5, где охлаждается таящим в эластичных резервуарах 4 льдом. После заполнения резервуара 5 (появления хладоносителя в переливной трубе 22) охлажденный хладоноситель из нижней части резервуара 5 через открытый вентиль 12 направляется при помощи крана 11 в рубашку 7 резервуара-теплообменника 5, минуя нижний аккумулирующий резервуар 2. Расход и температура хладоносителя при этом устанавливается вентилем 12 и фиксируется датчиком 16. Работа мешалки 8 предотвращает замерзание молока непосредственно у охлаждающей поверхности теплообменника 6. Усредненная температура молока фиксируется датчиком температуры молока 15.
После охлаждения молока в резервуаре-теплообменнике 6 до заданной температуры (2…4°С) по сигналу датчика температуры 15 и команде с блока управления 19 отключается насос 9, мешалка 8. Антифриз после выключения насосов 9 стекает из верхнего резервуара 5 через переключенный кран 11 в нижний аккумулирующий резервуар 2, что предотвращает увеличение его вязкости и замерзание при низких отрицательных температурах наружного воздуха.
Таким образом, в холодное время года молоко охлаждается полностью природным (естественным) холодом при существенно меньших энергозатратах. Этот период может достигать в северных регионах семи месяцев в году.
В теплое время года охлаждение хладоносителя в нижнем аккумулирующем резервуаре 2 производится от испарителя 3 холодильной машины 1, включаемой с блока управления 19 по команде датчиков температуры наружного воздуха 17 и хладоносителя 18. Аккумуляция холода в перерывах между дойками происходит за счет отрицательной температуры кипения хладагента при замерзании жидкости (например, воды) в резервуарах 4. В период охлаждения молока хладоноситель циркулирует только через нижний аккумулирующий резервуар 2 за счет переключения крана 10.
В весеннее и осеннее время года при недостатке хладопроизводительности установки, то есть при повышении температуры хладоносителя (воды) выше +2°С дополнительно включается парокомпрессионная холодильная установка 1 и происходит совместная последовательная работа обоих систем. Нижний аккумулирующий резервуар 2 после перекачки из него хладоносителя насосом 9 в резервуар 5 заполняется хладоносителем из расширительного бачка 20 после открытия вентиля 14.
Холодопроизводительность и аккумулирующая способность установки увеличивается в течение круглого года как при поступлении холода от испарителя холодильной машины 1, так и от верхнего аккумулирующего резервуара 5.
Свободное размещение эластичных резервуаров 4 в верхнем 5 и нижнем 2 аккумулирующих резервуарах сокращает требуемый объем находящегося в обороте антифриза.
Использование предлагаемого изобретения обеспечивает снижение эксплуатационных затрат, так как аккумуляция холода в верхнем аккумулирующем резервуаре 5 при замерзании жидкости (например, воды) в резервуарах 4 происходит без затрат электроэнергии за счет теплообмена с окружающим воздухом в перерывах между дойками. Кроме того, это позволяет существенно повысить эффективность использования электроэнергии за счет использования для работы ночных часов с наиболее низким тарифом, повысить холодопроизводительность существующей системы, продлить ресурс холодильного оборудования.
Предварительное заполнение эластичных резервуаров 4 замерзающей при отрицательной температуре жидкостью и их свободное размещение в верхнем 5 и нижнем 2 аккумулирующих резервуарах повысит технологичность изготовления и эксплуатации молокоохлаждающих установок.
Библиографические данные
- Патент (RU) №2081564 A01J 9/04. Охлаждающее устройство для ферм. 20.06.1997 г., бюл. №17.
- Патент (RU) №2340169 A01J 9/04. Холодильная установка для охлаждения молока с использованием естественного холода. 10.12.2008 г., бюл. №34.