ПОЧВЕННЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ МОЛОКА Российский патент 1998 года по МПК A01J9/04 F25D3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для охлаждения молока.

Известно устройство охладителя молока, которое содержит водяной циркуляционный контур с насосом и теплообменником, подключенным к цилиндрическому трубопроводу, заглубленному вертикально в грунт. Охладитель предназначен для использования в районах вечной мерзлоты /1/. В условиях зоны Западной и Восточной Сибири вертикальное расположение трубы /резервуара-охладителя/ приведет к быстрому прогреванию окружающего грунта /исключая зимний период/, а охладитель молока оказывается технологически непригодным.

Известен резервуар-охладитель молока в котором хладоноситель поступает по распределительному коллектору к приспособлению в виде насадок или форсунок и равномерно разбрызгивается на стенки ванны. Этим обеспечивается одинаковая температура по всей высоте ванны /2/. Указанное устройство предназначено для повышения эффективности функционирования резервуаров-охладителей молока и работает с применением холодильной /аммиачной, фреоновой/ установки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для охлаждения молока, у которого аккумулятор-теплообменник функционирует в зависимости от холода атмосферного воздуха при низких наружных температурах. Дополнительно устройство содержит систему трубопроводов, водяной насос, охладитель молока. Нижний участок аккумулятора-теплообменника выполнен цилиндрической формы и заглублен вертикально в грунт ниже уровня максимального промерзания почвы /3/. Данное устройство может работать при наличии низких температур окружающего воздуха. В летний период времени устройство неработоспособно.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности теплообмена хладагента /рассола/, находящегося в горизонтальном аккумуляторе-теплообменнике, расположенном в грунте на глубине не промерзаемого слоя грунта.

Указанная задача достигается тем, что в горизонтальном аккумуляторе-теплообменнике, выполненном в виде трубопроводов большого диаметра и предназначенном для охлаждения хладагента /рассола/, установлены осевые перегородки с коническими насадками. За счет насадков хладагент направляется по касательной к стенкам трубы, преобразуя поступательное движение хладагента во вращательное. Такой поток имеет максимальную скорость около стенок трубы, повышая интенсивность теплообмена. Сравнение заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство для повышения эффективности теплообмена хладагента, находящегося в аккумуляторе-теплообменнике, расположенном в грунте, отличается тем, что аккумулятор-теплообменник выполнен в виде труб большого диаметра, расположены в грунте с уклоном продольной оси к горизонтали. Внутри трубопроводов установлены осевые перегородки с коническими насадками.

Изобретение поясняется схемой (фиг. 1), на которой представлены аккумулятор-теплообменник 1, выполненный в виде последовательно соединенных трубопроводов большого диаметра, насос 2, охладитель молока 3, молочный танк 4, расширительный бачок 5, трубопроводы 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, вентили 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, осевые перегородки 21 с коническими насадками 22, грунт почвы 23, теплоизоляционный слой 24, обратные клапаны 25, 26.

Почвенный охладитель молока работает следующим образом. До запуска установки в работу аккумулятор-теплообменник 1, расширительный бачок 5, трубопровод 6 заполняются жидким хладоносителем /вода, рассол/ через трубопровод 11 и вентиль 18. За промежуток времени между дойками хладоноситель охлаждается в теплообменнике 1 до температуры окружающего слоя грунта почвы 23. Вентили 13, 15, 17 открыты, а 14, 16, 18, 19 закрыты.

Расширительный бачок 5 и вентиль 20 предназначены для пополнения количества хладоносителя в аккумуляторе-теплообменнике 1 и насосе 2 в результате образования утечек через сальниковые и другие соединения. Для осуществления процесса охлаждения молока запускается в работу электродвигатель насоса 2, открывается вентиль 14. Хладоноситель из аккумулятора-теплообменника 1 по трубопроводам 6, 7, 8 поступает в охладитель молока 3, нагревается и через обратный клапан 25 по трубопроводу 9 поступает в заднюю часть аккумулятора-теплообменника 1. Охлажденное молоко от охладителя молока 3 поступает в молочный танк 4 при помощи молочного насоса /на схеме не указан/. При движении хладоносителя по трубопроводу 9, который расположен на наружной поверхности аккумулятора-теплообменника 1 и соприкасается с грунтом почвы 23, происходит некоторая передача тепла от хладоносителя в окружающую среду грунта 23. Заключительный этап охлаждения хладоносителя осуществляется через стенки аккумулятора-теплообменника 1. Для увеличения эффекта теплопередачи на неподвижных осевых перегородках 21 установлены насадки 22. Поток хладоносителя из насадков 22 направляется по касательной к стенкам трубы аккумулятора-теплообменника 1, образуя вращательное движение всей его массы. Скорости движения хладоносителя у стенок максимальны, за счет этого происходит активация теплопередачи и выравнивание температур по объему потока. Наличие массы хладоносителя в замкнутом контуре аккумулятора-теплообменника 1 определяется количеством молока, подлежащего охлаждению в соотношении 1:3 с учетом дополнительного объема кратности, учитывающего зональные условия регионов Западной и Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Для поддержания температуры охлажденного молока в молочном танке 4 хладоноситель от насоса 2 по трубопроводу 10 через вентиль 16 проходит через боковые стенки молочного танка 4, через обратный клапан 26 по трубопроводу 9 в аккумулятор-теплообменник 1. Обратные клапаны 25, 26 направляют поток хладоносителя только в сторону аккумулятора-теплообменника 1 по трубопроводу 9.

При консервации почвенного охладителя молока при его сезонной работе в условиях отгонных пастбищ, летних лагерей и др. хладоноситель из теплообменника 1 удаляется при помощи сжатого воздуха, нагнетаемого в трубопровод 11 через вентиль 18 с выводом по трубопроводу 12 и вентиль 19 на поверхность почвы или сбором в специальные емкости. Для более полного удаления хладоносителя из аккумулятора-теплообменника 1 последний имеет уклон не менее 0,005 /синус угла α / в сторону выводного трубопровода 12. Верхний слой грунта почвы 23 перекрыт теплоизоляционным слоем 24, состоящим из опилок, сухого торфа и др. Наличие слоя 24 уменьшает влияние положительных температур окружающего воздуха на прогревание грунта почвы 23. Возможны и другие способы для дополнительного охлаждения грунта почвы за счет наморозки льда в зимний период, внесения жидкого аммиака и др.

Почвенный охладитель молока в сравнении с фреоновым и аммиачными холодильными установками имеет ряд преимуществ, в том числе:
- повышение технологической и эксплуатационной надежности процесса охлаждения молока;
- отсутствие хладагента /аммиак, фреон/ и затрат на его доставку, заправку установки и хранение;
- отсутствие сложного и дорогостоящего оборудования и материала, необходимых для обеспечения нормальной эксплуатации в условиях животноводческих ферм и летних лагерей /средства автоматики, силикагель, метиловый спирт, паранит и др./
- потребление электрической энергии при охлаждении молока с 30^oC до 5 - 7^oC сокращается на 9300 кВт•ч в год на тонну молока.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР N 667788 A, A 01 J 9/04, 15.06.79.

2. Авторское свидетельство СССР N 1515416 A, A 01 J 9/04, 28.07.89.

3. Авторское свидетельство СССР N 1604282 A, A 01 J 9/04, 07.11.90.

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей промышленности для охлаждения молока. Устройство содержит замкнутую цепь циркуляции хладагента. В нее включены охладитель молока и аккумулятор-теплообменник. Последний содержит последовательно соединенные трубопроводы большого диаметра, расположенные в грунте с уклоном их продольной оси к горизонтали. Трубопроводы могут включать осевые перегородки с коническими насадками. Данное устройство обеспечивает эффективность охлаждения, имеет простую конструкцию и надежно в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Почвенный охладитель молока, включающий в себя насос, охладитель молока, аккумулятор-теплообменник и систему технологических трубопроводов, составляющих замкнутую цепь циркуляции хладагента, отличающийся тем, что трубопроводы аккумулятора-теплообменника расположены в грунте с уклоном продольной оси к горизонтали. 2. Охладитель молока по п. 1, отличающийся тем, что трубопроводы аккумулятора-теплообменника включают осевые перегородки с коническими насадками.