Система охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками

Изобретение относится к области охлаждения жидких продуктов, в том числе молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении других продуктов. Система охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками состоит из аккумулирующего резервуара, размещенного в нем испарителя и соединенного с ним компрессорно-конденсаторного агрегата, насоса хладоносителя, резервуара-теплообменника, мешалки, блока управления, трубопроводов, датчиков температуры. На наружном воздухе установлен вентилятор с теплообменником, соединенный трубопроводом с насосом хладоносителя и охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника с установленной в нем мешалкой. Другая сторона теплообменника соединена с трубопроводом и установленным на нем воздушным клапаном с аккумулирующим резервуаром, соединенным с охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника. Между вентилятором и теплообменником установлена труба с расположенными на них распылительными форсунками, направленными как в сторону теплообменника, так и вентилятора. Труба с распылительными форсунками соединена трубопроводом с фильтром, регулирующим вентилем и дистанционно управляемым клапаном и далее с внешней системой водоснабжения фермы. Задачей изобретения является снижение капитальных расходов и эксплуатационных затрат, повышение экологической безопасности и надежности устройства, а также хладопроизводительности и аккумулирующей способности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области охлаждения жидких продуктов, в том числе молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении других продуктов.

Известны устройства для охлаждения сельхозпродукции, в частности молока, естественным и искусственным холодом. Они состоят из корпуса, трубопроводов, теплообменника, холодильной машины, аккумулятора холода, насоса, вращающегося колеса с распылительными форсунками и аэродинамическими поверхностями (см., например, патент РФ №2092038, БИ №28, 1997).

Недостатками этих устройств являются низкая аккумулирующая способность и надежность в условиях около нулевых температур.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является охлаждающее устройство для ферм (патент РФ №2081564, БИ №17, 1997). Устройство состоит из аккумулирующего резервуара, установленного на открытом воздухе, насоса, экрана, компрессорно-конденсаторного агрегата, теплообменника, блока управления, трубопроводов, кранов.

Недостатками этого устройства являются большие затраты электроэнергии, высокие капитальные и эксплуатационные затраты, недостаточная экологическая безопасность и хладопроизводительность в теплое время года и надежность в условиях низких температур наружного воздуха из-за активного льдообразования.

Задачей изобретения является снижение капитальных расходов и эксплуатационных затрат, повышение экологической безопасности и надежности устройств, а также хладопроизводительности и аккумулирующей способности.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что на наружном воздухе установлен вентилятор с теплообменником, соединенный трубопроводом с насосом хладоносителя и охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника с установленной в нем мешалкой, а другая сторона теплообменника соединена трубопроводом с установленным на нем воздушным клапаном с аккумулирующим резервуаром, соединенным, в свою очередь, с охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника, а между вентилятором и теплообменником установлена труба с расположенными на них распылительными форсунками, направленными как в сторону теплообменника, так и вентилятора, причем труба с распылительными форсунками соединена трубопроводом с фильтром, регулирующим вентилем и дистанционно управляемым клапаном и далее с внешней системой водоснабжения фермы, причем вентилятор, теплообменник, труба с распылительными форсунками помещены в расположенный на открытом воздухе теплоизолированный короб, передняя внешняя стенка которого выполнена в виде жалюзи, а в днище имеется отводная труба, соединенная с водостоком, при этом аккумулирующий резервуар заполнен экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания, при этом датчики температуры, установленные на трубопроводе и на аккумулирующем резервуаре и резервуаре-теплообменнике, электрически соединены с блоком управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема системы охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками.

Устройство состоит из аккумулирующего резервуара 1, размещенного в нем испарителя 2 и соединенного с ним компрессорно-конденсаторного агрегата 3, насоса хладоносителя, 4, резервуара-теплообменника 5, мешалки 6, блока управления 7, трубопроводов 8, 9, 10, датчиков температуры 11, 12 и 13, установленного на наружном воздухе вентилятора 14 с теплообменником 15, соединенный трубопроводом 8 с насосом хладоносителя 4 и охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника 5 с установленной в нем мешалкой 6, а другая сторона теплообменника 15 соединена трубопроводом 9 с установленным на нем воздушным клапаном 16 с аккумулирующим резервуаром 1, соединенным, в свою очередь, с охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника 5, а между вентилятором 14 и теплообменником 15 установлены трубы 17 с расположенными на них распылительными форсунками 18, направленными как в сторону теплообменника 15, так и вентилятора 14, причем трубы 17 с распылительными форсунками 18 соединены трубопроводом 10 с фильтром 19, регулирующим вентилем 20 и дистанционно управляемым клапаном 21 и далее с внешней системой водоснабжения фермы, причем вентилятор 14, теплообменник 15, трубы 17 с распылительными форсунками 18 помещены в расположенный на открытом воздухе теплоизолированный короб 22, передняя внешняя стенка которого выполнена в виде жалюзи 23, а в днище короба 22 имеется отводная труба 24, соединенная с водостоком, причем аккумулирующий резервуар 1 заполнен экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания, а датчики температуры 11, 12 13, установленные на трубопроводе 9, аккумулирующем резервуаре 1 и резервуаре-теплообменнике 5, электрически соединены с блоком управления 8.

Система охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками работает следующим образом.

В аккумулирующий резервуар 1 заливается экологически безопасный хладоноситель с низкой температурой замерзания, например экосол. Молоко для охлаждения и хранения поступает в резервуар-теплообменник 5, на котором установлена мешалка 6, выравнивающая температуру молока в процессе охлаждения.

В холодное время года жалюзи 23 короба 22 открываются, с блока управления 7 поступает команда на включение насоса хладоносителя 4 и вентилятора 14, установленных на открытом воздухе. Хладоноситель из аккумулирующего резервуара 1 через охлаждающую рубашку резервуара-теплообменника 5 под действием насоса хладоносителя 4 поступает по трубопроводу 8 в теплообменник 15, на который вентилятором 14 подается холодный воздух, выходящий затем из короба 22 через открытые жалюзи 23. Охлажденный хладоноситель поступает из теплообменника 15 через трубопровод 9 в аккумулирующий резервуар 1, охлаждающую рубашку резервуара-теплообменника 5, замыкая цикл охлаждения. Молоко охлаждается до необходимой температуры, и по сигналу датчика температуры 11 насос хладоносителя 4 и вентилятор 14 отключаются.

В теплое время года жалюзи 23 теплоизолированного короба 22 закрываются. В начале процесса охлаждения включается насос хладоносителя 4 и вентилятор 14. По сигналу с блока управления 7 срабатывает дистанционно управляемый клапан 21 и холодная вода из внешней системы водоснабжения фермы, которая имеет круглый год температуру около 8°С и ниже, проходит через фильтр 19, регулирующий вентиль 20 и по трубопроводу 10 поступает в трубу 17 с установленными на ней распылительными форсунками 18, которые расположены в теплоизолированном коробе 22. Холодная вода распыляется форсунками 18 до мелкодисперсного состояния и, испаряясь, понижает температуру в теплоизолированном коробе 22. Распыленный хладоноситель под давлением вентилятора 14 проникает в теплообменник 15, оседает на его обдуваемых охлаждающих поверхностях и испаряется. При изменении агрегатного состояния распыленной воды, поглощается тепло и охлаждается хладоноситель с низкой температурой замерзания, поступающий в теплообменник 15.

В теплое время года, когда жалюзи 23 закрыты, воздух с распыленным хладоносителем, нагнетаемый вентилятором 14, проходит теплообменник 15, у закрытых жалюзей 23 теплоизолированного короба 22 изменяет свое направление, возвращаясь опять к лопастям вентилятора 14, вводит новые порции распыленной холодной воды, поступающей из распылительных форсунок 18, и цикл охлаждения повторяется. Неиспарившаяся в теплообменнике 15 нагретая вода стекает на дно короба 22 и через трубу 24 отводит тепловую энергию, возникшую в процессе охлаждения, в водосток. Температура воздуха в теплоизолированном коробе 22, а вместе с ним и температура хладоносителя, падает. Если температура хладоносителя в аккумулирующем резервуаре 1 недостаточна для охлаждения молока до нужной температуры, то по сигналу датчиков температуры 12 и 13 с блока управления 7 включается компрессорно-конденсаторный агрегат 3, соединенный с испарителем 2, и хладоноситель в аккумулирующем резервуаре 1 доохлаждается до нужной температуры. Поступление распыленной воды в короб 22 может регулироваться и ограничиваться регулирующим вентилем 20 и дистанционно управляемым клапаном 21 по команде, поступающей с блока управления 7 и по сигналам датчиков температуры 12 и 13, измеряющих температуру хладоносителя.

После достижения молоком, находящимся в резервуаре-теплообменнике 1, нужной температуры, по команде с блока управления 7 процесс охлаждения прекращается.

Воздушный клапан 16 устанавливается для обеспечения слива хладоносителя в аккумулирующий резервуар 1 после окончания процесса охлаждения. Это дает возможность при около нулевых температурах использовать в качестве хладоносителя воду. Когда насос хладоносителя 4 работает, давление в трубопроводе 9 повышается и воздушный клапан 16 закрывается. При достижении заданной температуры охлажденным продуктом, насос хладоносителя 4 выключается, давление в трубопроводе 9 падает, воздушный клапан 16 открывается атмосферным давлением, пропуская воздух в трубопровод 9. Под его действием хладоноситель стекает в аккумулирующий резервуар 1, предотвращая размораживание теплообменника 15 в случае заполнения его водой. Система рассчитана на охлаждение молока в резервуаре-теплообменнике в течение 2-2,5 часов, что соответствует требованиям к охлаждению продукта в емкостных теплообменниках.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает снижение затрат электроэнергии, т.к. в холодное время года используется природный холод наружного воздуха и в теплое время используется природный холод грунтовой воды. Это повышает экологическую безопасность, надежность и снижает капитальные затраты на систему охлаждения из-за снижения требуемой мощности или исключения источника искусственного холода, определяющего стоимость охлаждающей системы. Расход воды существенного сокращается вследствие ее распыления до мелкодисперсного состояния и поглощения тепловой энергии из-за изменения ее агрегатного состояния при испарении.

Надежность охлаждающей системы существенно повышается из-за отсутствия льдообразования при использовании хладоносителя с низкой температурой замерзания.

1. Система охлаждения молока с использованием природного холода для ферм с емкостными теплообменниками, состоящая из аккумулирующего резервуара, размещенного в нем испарителя и соединенного с ним компрессорно-конденсаторного агрегата, насоса хладоносителя, резервуара-теплообменника, мешалки, блока управления, трубопроводов, датчиков температуры, отличающаяся тем, что на наружном воздухе установлен вентилятор с теплообменником, соединенный трубопроводом с насосом хладоносителя и охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника с установленной в нем мешалкой, а другая сторона теплообменника соединена с трубопроводом и установленным на нем воздушным клапаном с аккумулирующим резервуаром, соединенным, в свою очередь, с охлаждающей рубашкой резервуара-теплообменника, а между вентилятором и теплообменником установлена труба с расположенными на них распылительными форсунками, направленными как в сторону теплообменника, так и вентилятора, причем труба с распылительными форсунками соединена трубопроводом с фильтром, регулирующим вентилем и дистанционно управляемым клапаном и далее с внешней системой водоснабжения фермы.

2. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что вентилятор, теплообменник, трубы с распылительными форсунками помещены в расположенный на открытом воздухе теплоизолированный короб, передняя внешняя стенка которого выполнена в виде жалюзи, а в днище имеется отводная труба, соединенная с водостоком.

3. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что аккумулирующий резервуар заполнен экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания.

4. Система охлаждения по п.1, отличающаяся тем, что датчики температуры, установленные на трубопроводе, на аккумулирующем резервуаре и резервуаре-теплообменнике электрически соединены с блоком управления.