УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА НА ФЕРМАХ

Полезная модель относится к области охлаждения жидких продуктов, в частности молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении 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 состоит из аккумулирующего резервуара, установленного на открытом воздухе, насоса хладоносителя, экранов, компрессорно-конденсаторного агрегата, теплообменника, блока управления, трубопроводов, кранов.
Недостатком этого устройства являются большие затраты электроэнергии, низкая экологическая безопасность в теплое время года, высокие капитальные и эксплуатационные затраты, недостаточная хладопроизводительность и надежность в условиях активного льдообразования.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является "Энергосберегающая система охлаждения молока на фермах с использованием природного холода" (Патент РФ №2309582, БИ №31, 2007). Устройство содержит аккумулирующий резервуар, размещенный в нем испаритель, компрессорно-конденсаторный агрегат, двухсекционный теплообменник для охлаждения молока, теплообменник с вентилятором, установленный на наружном воздухе, насосы хладоносителя, датчики температуры, блок управления.
Недостатком этих устройств являются большая материалоемкость и стоимость теплообменника с вентилятором и аккумулирующего резервуара, неэффективной аккумуляции холода в резервуаре в виде охлажденного хладоносителя, повышенный расход электроэнергии и антифриза, недостаточная хладопроизводительность и надежность в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
Задачей изобретения является снижение капитальных и эксплуатационных затрат, повышение аккумулирующей способности, хладопроизводительности, надежности работы в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что аккумулирующий резервуар заполнен экологически безопасной нетоксичной жидкостью с околонулевой температурой замерзания (например, водой), снабжен змеевиковым теплообменником и соединен нижней частью посредством трубопровода с установленным на нем насосом хладоносителя с секцией теплообменника для предварительного охлаждения молока, вторая сторона которой соединена трубопроводом с верхней частью аккумулирующего резервуара; при этом змеевиковый теплообменник соединен посредством трубопровода с установленным на нем расширительным бачком, насосом хладоносителя и краном с теплообменником с вентилятором, а другой стороной посредством трубопровода с краном с секцией теплообменника для окончательного охлаждения молока и с теплообменником с вентилятором; причем расширительный бачок заполнен экологически безопасной нетоксичной жидкостью с низкой температурой замерзания (например, пропиленгликоль, экосол или экофрост).
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема комбинированной холодильной установки для охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с проточными теплообменниками.
Установка содержит: холодильную машину 1; аккумулирующий резервуар 2, расположенный в производственном помещении с размещенным в нем испарителем холодильной машины 1; двухсекционный теплообменник 3 с секцией предварительного 4 и окончательного 5 охлаждения молока; теплообменник с вентилятором 6, установленный на наружной стене производственного помещения; насосы хладоносителя 7, 8; трубопроводы 9, 10, 11; краны 12, 13; вентиль 14; датчик температуры 15, 16; причем аккумулирующий резервуар 2 заполнен экологически безопасной нетоксичной жидкостью с околонулевой температурой замерзания (например, водой), дополнительно снабжен змеевиковым теплообменником 17 и соединен трубопроводом 10 с установленным на нем насосом 8 хладоносителя с секцией 4 теплообменника 3 для молока, вторая сторона которой соединена трубопроводом с верхней частью аккумулирующего резервуара 2; при этом змеевиковый теплообменник 17 соединен посредством трубопровода с установленным на нем расширительным бачком 18, насосом 7 хладоносителя и краном 12 с теплообменником с вентилятором 6, а другая сторона змеевикового теплообменника 17 соединена трубопроводом 9 через кран 13 с секцией 5 теплообменника для молока 3 и с теплообменником с вентилятором 6; причем расширительный бачок 18 заполнен экологически безопасной нетоксичной жидкостью с низкой температурой замерзания (например, пропиленгликоль, экосол или экофрост); а холодильная машина 1, насосы хладоносителя 7, 8, вентилятор теплообменника 6, датчик температуры наружного воздуха 16 и хладоносителя 15 электрически соединены с блоком управления (на схеме не показан).
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 по команде с блока управления (на схеме не показан) включается в режим аккумуляции холода насос 7 хладоносителя и вентилятор теплообменника 6. Хладоноситель из расширительного бачка 18 под действием насоса 7 поступает по трубопроводу через регулирующий вентиль 12 в теплообменник 6, на который вентилятором подается холодный воздух. Охлажденный до отрицательных температур хладоноситель поступает из теплообменника 6 через кран 13 и трубопровод 9 в змеевиковый теплообменник 17, замыкая цикл охлаждения. Происходит аккумуляция холода в теплоизолированном аккумулирующем резервуаре 2 при охлаждении в нем жидкости (например, воды) и намерзании льда на охлаждающих поверхностях змеевика 17. Образующийся лед увеличивает аккумулирующую способность резервуара 2.
При поступлении молока, подаваемого на охлаждение в первую секцию 4 и вторую секцию 5 двухсекционного теплообменника 3, с блока управления включаются насосы хладоносителя 7 и 8 и вентилятор теплообменника 6. В первую секцию 4 теплообменника 3 хладоноситель (вода) подается из нижней части аккумулирующего резервуара 2 насосом 8 хладоносителя через регулирующий вентиль 14 и трубопровод 10, предварительно охлаждает молоко в первой секции 4 и возвращается в верхнюю часть аккумулирующего резервуара 2, где доохлаждается таящим льдом на поверхности змеевика 17. Предварительно охлажденное в первой секции 4 теплообменника 3 молоко поступает во вторую секцию 5 теплообменника 3. В холодное время года охлажденный до отрицательных температур хладоноситель поступает из теплообменника 6 через трубопровод и кран 13 во вторую секцию 5 двухсекционного теплообменника 3, где молоко окончательно охлаждается до требуемых температур (2…4°С). После окончания охлаждения молока по команде с блока управления отключаются вентилятор теплообменника 6 и насосы 7, 8. Антифриз при этом стекает в расширительный бачок 18, 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. Этот период может достигать в северных регионах семи месяцев в году.
В теплое время года охлаждение хладоносителя (воды) в аккумулирующем резервуаре 2 производится от испарителя холодильной машины 1, включаемой с блока управления по команде датчиков температуры наружного воздуха 16 и хладоносителя 15. Аккумуляция холода в перерывах между дойками происходит за счет отрицательной температуры кипения хладагента при намораживании жидкости (например, воды) на поверхности испарителя холодильной машины 1. При этом поступление хладоносителя в теплообменник 6 может быть исключено краном 12. Тогда хладоноситель протекает по трубопроводу 11 через кран 13, минуя теплообменник 6 и не нагреваясь в нем.
При недостатке хладопроизводительности установки в весеннее и осеннее время года, то есть при повышении температуры хладоносителя (воды) выше +2°С дополнительно включается парокомпрессионная холодильная установка 1 и происходит совместная параллельная работа обоих систем.
Холодопроизводительность и аккумулирующая способность резервуара 2 увеличивается в течение круглого года как при поступлении холода от испарителя холодильной машины 1, так и от теплообменника с вентилятором
Наличие змеевикового теплообменника 17 в аккумулирующем резервуаре 2 сокращает требуемый объем находящегося в обороте антифриза.
Использование предлагаемого изобретения обеспечивает снижение капитальных и эксплуатационных затрат (габаритов и стоимости воздухоохлаждаемого теплообменника 6, аккумулирующего резервуара 2, расхода электроэнергии и антифриза, использования для работы ночных часов с наиболее низким тарифом), повышение аккумулирующей способности, хладопроизводительности и увеличение надежности в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха.
Библиографические данные
- Патент (RU) №2081564 A01J 9/04. Охлаждающее устройство для ферм. 20.06.1997 г., бюл. №17.
- Патент (RU) №2309582 A01J 9/04. Энергосберегающая система охлаждения молока на фермах с использованием природного холода. 11.10.2007 г., бюл. №31.