УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 1994 года по МПК A01F25/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к хранилищам сельскохозяйственных продуктов, выполненным в грунте.

Известно устройство для хранения сельскохозяйственных продуктов, содержащее размещенную в грунте камеру с теплоизолированной крышкой и средство охлаждения камеры, выполненное в виде Г-образных тепловых труб, проходящих через грунт из атмосферы в камеру.

Недостатком известного устройства является относительно малое количество аккумулируемого холода, так как в данном случае холод накапливается в грунте, через который проходят тепловые трубы, а грунт имеет недостаточную удельную холодоемкость. Распределение температур продуктов в камере неравномерно.

Известно также устройство для хранения сельскохозяйственной продукции, включающее камеру для продуктов с системой вентиляции и теплоизолированной крышкой и заполненный водой кожух.

Известное устройство за счет наличия заполняемого водой кожуха позволяет добиться относительной равномерности распределения температур по камере благодаря конвекции воды, однако оно не содержит средство охлаждения, способное заморозить жидкость в кожухе, поэтому при его эксплуатации не происходят фазовые переходы жидкости, и поэтому количество аккумулируемого холода остается низким. Кроме того, цельный размещенный в грунте кожух не удобен в сборке, разборке, не надежен в эксплуатации и обладает малой ремонтопригодностью.

Целью изобретения является увеличение количества аккумулируемого к сезону холода и обеспечение ремонтопригодности.

Цель достигается тем, что в устройстве, включающем камеру для продуктов с системой вентиляции и теплоизолированной крышкой и заполненный водой кожух, кожух выполнен из отдельных герметичных кассет с гибкими мембранами на боковых стенках и снабжен частично погруженными в них тепловыми трубами, причем в погруженной зоне тепловые трубы изнутри содержат распорные кольца.

Известно применение Г-образных тепловых труб, проходящих из атмосферы через грунт в камеру для продуктов с целью сезонного замораживания грунта вокруг нее. Известно также снабжение камеры для продуктов заполняемым водой кожухом. Существенным отличием предлагаемого устройства является выполнение кожуха из отдельных герметичных кассет с гибкими мембранами на боковых стенках и снабжение его частично погруженными в кассеты тепловыми трубами, имеющими в погруженной зоне изнутри распорные кольца. Использование предложенной совокупности отличительных признаков неизвестно.

Первое устройство имеет эффективное средство охлаждения - тепловые трубы и недостаточную холодаккумулирующую среду - грунт. Второе устройство имеет достаточно холодоемкую аккумулирующую среду - воду в кожухе и не содержит эффективное средство охлаждения, позволяющее превратить воду в лед. Предлагаемое устройство по сравнению с известными дает возможность накапливать холод не только в грунте, но и использовать для этого фазовые переходы жидкость - лед и лед - жидкость и таким образом получить эффект больший, чем сумма эффектов от использования каждого из существенных признаков изобретений известных устройств в отдельности. Кроме того, по сравнению с вторым известным устройством упрощается сборка-разборка и повышается ремонтопригодность.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 показана герметичная кассета; на фиг. 3 - вид сверху в разрезе.

Устройство для хранения сельскохозяйственной продукции состоит из камеры 1 для продуктов, расположенной в грунте 2, системы 3 вентиляции, теплоизолированной крышки 4, герметичных кассет 5 из металла, пластмасс, керамики, железобетона и др. с гибкими мембранами 6, заполненных жидкостью 7, например водой. В кассеты 5 погружены тепловые трубы 8 с зонами испарения 9 и конденсации 10, частично заполненные теплоносителем 1 1(эфир, спирт, аммиак и др. ) и имеющие оребрение 12. Тепловые трубы имеют на внутренних стенках распорные кольца 13, выполненные, например, в виде отдельных витков проволочной спирали.

Устройство работает следующим образом.

В зимний период зоны конденсации тепловых труб омываются холодным атмосферным воздухом, вследствие чего поддерживаются в холодном состоянии, а зоны испарения 9 - теплыми за счет теплоты грунта 2. Теплоноситель испаряется в зоне 9, отнимая тепло от жидкости 7 и грунта, поднимается в зону 10, где конденсируется, отдавая тепло в атмосферу, и по внутренним стенкам стекает в зону испарения, частично задерживаясь на распорных кольцах 13 и вновь испаряется, таким образом контуры циркуляции теплоносителя замыкаются. В результате работы тепловых труб 8 жидкость 7 путем фазового превращения переходит в твердое состояние (лед), увеличение объема при этом компенсируется прогибом гибких мембран 6, окружающий грунт 2 замораживается, и вокруг камеры 1 аккумулируется большое количество холода.

В летний период зоны 10 тепловых труб имеют температуру большую, чем зоны 9, вследствие чего циркуляция теплоносителя 11 прекращается. Избыточное тепло из камеры 1 постепенно расходуется на размораживание грунта и плавление замороженной жидкости 7, в результате чего в камере 1 для продуктов поддерживается необходимая температура.

Выполнение заполненного жидкостью кожуха из отдельных герметических кассет значительно упрощает его транспортировку и сборку, исключает необходимость выстилать кожух на дне и покрывать сверху пароводонепроницаемыми пленками, а также дает возможность поэтапного изготовления устройства с дальнейшим его расширением за счет смежных камер из стандартных кассет. Таким образом, повышается ремонтопригодность.

Снабжение герметичных кассет тепловыми трубами позволяет интенсифицировать теплообмен между жидкостью и атмосферным воздухом в зимний период и обеспечить необходимые условия для фазового превращения жидкость-лед и таким образом увеличить количество накопляемого холода.

Снабжение герметичных кассет гибкими мембранами позволяет компенсировать увеличение объема кассет при фазовом переходе жидкости в лед и таким образом осуществить фазовые переходы жидкости без нарушения целостности конструкции.

Снабжение тепловых труб распорными кольцами увеличивает поверхность, на которой испаряется теплоноситель, это интенсифицирует работу тепловых труб и увеличивает их холодопроизводительность.

П р и м е р. Принимают: объем камеры для продуктов 100 м³, количество тепловых труб N= 80 шт, тепловая мощность одной тепловой трубы W=500 Вт, сечение кассет 0,5х1 м², общий объем кассет V=130 м³, поверхность S соприкосновения кассет с грунтом 350 м²; поверхность S' соприкосновения кассет с теплоизоляцией между кассетами и продуктом 260 м², заполняющая кассеты жидкость - вода с температурой замерзания 0^оС, теплотой замерзания r_b=330 ˙10³ Дж/кг=29,7 ˙10⁷ Дж/м³ и теплоемкостью С_в=4,19˙ 10⁶ Дж/м³К , толщина теплоизоляции δ = 0,1 м, выполненной из пенопласта с коэффициентом теплопроводности λ = 0,2 Вт/м ˙К, теплоемкость грунта С_гр=2,09˙ 10⁶ Дж/м³К, теплопроводность грунта λ_гр=6,3 ˙10⁷ Дж/м³, температурный градиент в грунте g_гр= 5 К/м, объем охлаждаемого грунта V_гр=330 м³, теплоемкость продукта С_п=2,47˙ 10⁶Дж/м³К, разность температур продуктов и кассет Δ Т=5^оС.

Количество аккумулированного за зиму холода для предлагаемого устройства
Q=Q_ог+Q_зг+Q_ов+Q_зв=
= 3,4˙10⁹+20,8˙10⁹+2,72˙ 10⁹+ +38,61˙ 10⁹=65,53 ˙10⁹ Дж, где Q_ог=V_гр ˙С_гр Δ Т= 330˙ 2,09˙ 10⁶ ˙5= =3,4 ˙10⁹Дж - холод, аккумулированный в охлажденном от 5 до 0^оС грунте; Q_зг=V_гр r_гр=330˙6,3˙ 10⁷=20,8˙ 10⁹ Дж - аккумулированный холод замороженного грунта; Q_ов=V·C_в·Δ Т = 130х4,19 ˙10⁹ Дж - холод, аккумулированный в охлажденной от 5 до 0^оС воде; Q_зв=V r_в=130х29,7 ˙10⁹Дж - холод, аккумулированный в замороженной воде.

Необходимое время аккумулирования холода в зимний период для предлагаемого устройства
t_а = = = 18,8 сут.

Продолжительность хранения продукта для предлагаемого устройства (время, в течение которого поддерживается в камере не более 5^оС)
= = где Q_n= 100х2,47 ˙10⁶ ˙20^оС= 4,94х10⁹ Дж - холод, необходимый для охлаждения продукта до температуры хранения.

Количество аккумулированного за зиму холода для прототипа
Q' =Q_ог+Q_зг+Q_ов=3,4 ˙10⁹ +
+20,8 ˙10⁹ + 2,72 ˙10⁹ = 26,92 ˙10⁹ Дж.

Необходимое время аккумулирования холода в зимний период для прототипа
t = = = 7,78 сут.

Продолжительность хранения для прототипа
= =
Преимущество предлагаемого решения по сравнению с известными подтверждается данными, приведенными в таблице.

Количество аккумулируемого холода и продолжительность хранения продукта при температуре не более 5^оС по предлагаемому решению в сравнении с вариантом совместного использования отличительных признаков известных устройств больше соответственно в 2,43 и 2,71 раза.

Использование: для хранения сельскохозяйственных продуктов. Сущность: устройство содержит камеру для продуктов с теплоизолированной крышкой, системой вентиляции и заполненный жидкостью кожух. Устройство снабжено тепловыми трубами с установленными внутри них распорными кольцами. Кожух выполнен из отдельных герметичных кассет с гибкими мембранами, расположенными на боковых стенках последних. Испарительные концы тепловых труб размещены в каждой герметичной кассете так, что распорные кольца расположены в погруженной зоне тепловых труб. 1 табл., 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ, включающее камеру для продуктов с системой вентиляции и теплоизолированной крышкой и заполненный жидкостью кожух, отличающееся тем, что оно снабжено тепловыми трубами с установленными в них распорными кольцами, кожух выполнен составным из отдельных герметичных кассет с гибкими мембранами, расположенными на боковых стенках последних, при этом испарительные концы тепловых труб размещены в каждой герметичной кассете с жидкостью так, что распорные кольца расположены в погружной зоне тепловых труб.