ТЕПЛОХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ФЕРМ Российский патент 2003 года по МПК A23C3/04 A01J9/04 F25D3/00 

Изобретение относится к тепловой обработке сельскохозяйственных продуктов и может быть использовано на предприятиях в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов. Наиболее эффективно установка может быть использована на животноводческих фермах молочного направления.

В качестве теплохолодильных установок на фермах используются холодильные машины с водяным охлаждением конденсатора. Это машины АВ-30, МКТ-20 (см., например, Ковалев Ю.Н. Молочное оборудование животноводческих ферм и комплексов. -М.: Россельхозиздат, 1987, с.267...274).

Недостатком этих установок является большой расход электроэнергии, высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являются теплохолодильные установки типа ТХУ (ТХУ-11; ТХУ-14; ТХУ-23; ТХУ-37), содержащие теплообменники, насосы, холодильные агрегаты, запорно-регулирующую арматуру, блоки управления, вентили (см., например, Цой Ю.А., Зеленцов А.И., Данилов В.Р. Система машин для охлаждения молока на фермах. -М.: Холодильная техника, 1, 1989).

Недостатком этих устройств являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, большие удельные затраты энергии на охлаждение молока и при регенерации энергии.

Задачей изобретения является снижение капитальных и эксплуатационных затрат, сокращение удельных затрат энергии на охлаждение молока и утилизацию тепла.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что теплообменник выполнен в виде двух секций: первой и второй, причем входное отверстие канала для молока первой секции теплообменника соединено с молочным насосом, а выходное отверстие канала для молока первой секции теплообменника соединено с входным отверстием канала для молока второй секции теплообменника, а канал для хладоносителя первой секции теплообменника соединен трубопроводами с герметизированным резервуаром, разделенным по оси внутри двумя группами чередующихся между собой теплоизолированных перегородок на секции, причем одна группа перегородок установлена таким образом, что ее перегородки образуют отверстия между двумя соседними секциями над верхней кромкой, а расположенные между ними перегородки другой группы образуют отверстия между двумя соседними секциями под нижней кромкой, причем верхняя часть крайней секции, ограниченной перегородкой второй группы соединена трубопроводами через вентиль с системой водоснабжения и через вентиль и насос с входным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника, а нижняя часть противоположной крайней секции герметизированного резервуара трубопроводом соединена с выходным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника и через вентили с потребителями теплой воды и тепловым доводчиком и через вентиль с потребителями нагретой воды различных температурных уровней, а оба отверстия канала для хладоносителя второй секции теплообменника соединены с приемниками-аккумуляторами естественного холода и водоохлаждающими доводчиками через переключающие краны, а датчики уровней, установленные в релизере, насосы для молока и хладоносителя, датчики температуры электрически соединены с блоком управления.

Сущность изобретения, поясняется чертежом, на которой изображена схема теплохолодильной установки для ферм.

Теплообменник 1 выполнен в виде двух секций: первой 2 и второй 3, причем входное отверстие канала для молока 4 первой секции 2 теплообменника 1 соединено с молочным насосом 5, а выходное отверстие канала для молока 4 первой секции 2 теплообменника 1 соединено с входным отверстием канала для молока 6 второй секции 3 теплообменника 1, а канал для хладоносителя 7 первой секции 2 теплообменника 1 соединен трубопроводами с герметизированным резервуаром 8, разделенным по оси внутри двумя группами чередующихся между собой теплоизолированных перегородок на секции, причем одна группа перегородок 9 установлена таким образом, что ее перегородки образуют отверстия между двумя соседними секциями над верхней кромкой, а расположенные между ними перегородки другой группы 10 образуют отверстия между двумя соседними секциями под нижней кромкой, причем верхняя часть крайней секции, ограниченной перегородкой второй группы 10 соединена трубопроводами через вентиль 11с системой водоснабжения и через вентиль 12 и насос 13 с входным отверстием канала для хладоносителя 7 первой секции 2 теплообменника 1, а нижняя часть противоположной крайней секции герметизированного резервуара 8 трубопроводом соединена с выходным отверстием канала для хладоносителя 7 первой секции 2 теплообменника 1 и через вентили 14 с потребителями теплой воды и тепловым доводчиком 15 и через вентиль 16 с потребителями нагретой воды различных температурных уровней, а оба отверстия канала для хладоносителя 17 второй секции 3 теплообменника 1 соединены с приемниками-аккумуляторами естественного холода и водоохлаждающими доводчиками 18 через переключающие краны 19 и 20, а датчики уровней 21, установленные в релизере 22, насос для молока 5 и хладоносителя 13, датчики температуры 23 и 24 электрически соединены с блоком управления 25. Релизер 22 соединен с вакуумным насосом 26 и доильными аппаратами 27.

Теплохолодильная установка для ферм работает следующим образом.

Релизер 22 вакуумируется вакуумным насосом 26 и молоко из доильных аппаратов 27 попадает в него. Датчики уровней 21 последовательно включают и отключают универсальный молочный насос 5 при достижении уровня молока датчиков уровня 22. Молоко насосом 5 подается в канал для молока 4 первой секции 2 теплообменника 1, а затем в канал для молока 6 второй секции 3 теплообменника 1. Таким образом, молоко по каналам для молока 4 и 6 первой 2 и второй 3 секций теплообменника 1 движется дискретно "импульсами". Герметизированный резервуар 8 через вентиль 11 заполняется водой из системы водоснабжения фермы. С блока управления 25 синхронно с молочным насосом 5 включается насос для хладоносителя (воды) 13 и холодная вода через вентиль 12 поступает в канал для хладоносителя 7 первой секции 2 теплообменника 1 и возвращается по трубопроводу в нижнюю крайнюю секцию герметизированного резервуара 8, образованную боковой стенкой этого резервуара и теплоизолированной перегородкой группы теплоизолированных перегородок 9. Граница нагретого и холодного хладоносителя будет подниматься по мере перекачки хладоносителя в секции, перейдет над кромкой перегородки в соседнюю секцию, начнет опускаться в этой секции, потом перейдет под нижней кромкой теплоизолированной перегородки 10 в соседнюю секцию и так далее, пока теплая вода не заполнит весь резервуар 8. Но в это время и в период между дойками нагретая вода из крайней нижней секции будет через вентили 14 и 16 расходоваться на бытовые и технологические нужды: на поение животных, подмыв вымени, промывку технологического оборудования, санитарную обработку.

Догрев воды до высокого уровня осуществляется при помощи теплового доводчика 15. Таким образом холод, поступающий с водой из источников водоснабжения используется для предварительного охлаждения молока и регенерации тепловой энергии. Окончательное охлаждение молока производится во второй секции 3 теплообменника 1. Молоко, протекающее по каналу для молока 6, охлаждается хладоносителем (водой), протекающей по каналу для хладоносителя 17. Охлажденный хладоноситель поступает в этот канал из приемника-аккумулятора естественного холода или доводчика 18.

Подключение источника холода осуществляется кранами 19 и 20 с блока управления 25 по сигналам датчиков температуры 23 и 24. Так как в предлагаемом типе теплохолодильной установки установленная мощность доводчика 18 не превышает 25...30% от номинальной мощности холодильной установки по традиционной технологии, то в качестве доводчика-охладителя 18 может быть использован в теплое время года значительно более надежный источник холода, например, парокомпрессионная холодильная установка с герметичным компрессором или термоэлектрические батареи высокой надежности, работающие на эффекте Пельтье.

Испытания показали, что применение теплохолодильной установки для ферм предлагаемого типа экономит большое количество энергии, уменьшает капитальные и эксплуатационные затраты, повышает надежность системы. Например, при вместимости резервуара 8 равным одной тонне более 300 кг молока, полученного при одной дойке может быть охлаждено до 8...12^oС уже на предварительном этапе. В холодное время для охлаждения 1 т молока потребуется не более 3 кВт•ч/т, а при охлаждении традиционными, применяемыми на фермах системами охлаждения удельные затраты энергии на 1 т молока составляют 28... 30 кВт. ч/т. При этом регенерируется энергия для нагрева воды для технологических нужд.

Изобретение предназначено для использования в сельскохозяйственном производстве, на животноводческих фермах молочного направления и в пищевой промышленности при обработке молока. Установка содержит двухсекционный теплообменник с каналами для молока и хладоносителя, герметизированный резервуар. Последний разделен двумя группами чередующихся перегородок на секции. Первая группа перегородок установлена с образованием переточных отверстий над верхней кромкой. У второй группы перегородок отверстия образованы под нижней кромкой. Верхняя часть крайней секции, ограниченной перегородкой второй группы, соединена с системой водоснабжения и с входным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника. Нижняя часть противоположной крайней секции резервуара соединена с выходным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника и через тепловой доводчик с потребителями нагретой воды различных температурных уровней. Канал для хладоносителя второй секции теплообменника соединен с приемниками-аккумуляторами естественного холода и водоохлаждающими доводчиками. Датчики уровней, установленные в релизере, насосы для молока и хладоносителя, датчики температуры электрически соединены с блоком управления. Изобретение обеспечивает снижение капитальных и эксплуатационных затрат и утилизацию тепла. 2 з.п.и ф-лы, 1 ил.

1. Теплохолодильная установка для ферм, содержащая теплообменник с каналами для молока и хладоносителя, вентили, насосы для молока и хладоносителя, отличающаяся тем, что установка снабжена герметизированным резервуаром, разделенным внутри двумя группами чередующихся между собой теплоизолированных перегородок на секции, причем одна группа перегородок установлена с образованием над их верхней кромкой отверстий между двумя соседними секциями, а расположенные между ними перегородки второй группы образуют отверстия между двумя соседними секциями под нижней кромкой, при этом теплообменник выполнен в виде двух секций и верхняя часть крайней секции резервуара, ограниченной перегородкой второй группы, соединена трубопроводами через вентиль с системой водоснабжения и через вентиль и насос с входным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника, а нижняя часть противоположной крайней секции герметизированного резервуара трубопроводом соединена с выходным отверстием канала для хладоносителя первой секции теплообменника и через вентили с потребителями теплой воды, причем оба отверстия канала для хладоносителя второй секции теплообменника соединены с приемником-аккумулятором естественного холода, а входное и выходное отверстия канала для молока первой секции соединены соответственно с насосом для молока и входным отверстием канала для молока второй секции. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит тепловой и водоохлаждающий доводчики, первый из которых связан с нижней частью крайней секции герметизированного резервуара и через вентиль с потребителями нагретой воды различных температурных уровней, а второй доводчик через переключающие краны соединен с обоими отверстиями канала для хладоносителя второй секции теплообменника. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена релизером с установленными в нем датчиками уровня, датчиками температуры, при этом датчики и насосы для молока и хладоносителя соединены с блоком управления.