Способ охлаждения молока холодом вечномерзлого грунта посредством батареи термосифонов Советский патент 1984 года по МПК A01J9/04 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам охлаждения молока, преимущественно в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Известен способ охлаждения молока в летнее время холодом, аккумулированным в ледяной яме, заглубленной в вечномерзлый грунт, заключающийся в том, что вода-хла доноситель циркулирует между аппаратом для охлаждения молока и ледяной ямой, забирая холод непрерывным омыванием поверхности оттаивающего льда 1.

Недостатками данного способа являются трудоемкость возведения гидроизолированных ледяных ям в толще вечномерзлого грунта и необходимость ежедневного зимнего послойного замораживания льда в яме после предварительного удаления из ямы оттаявшей за сезон воды из-за невозможности ее полного замораживания в условиях заглубленного в грунт резервуара.

Известен также способ охлаждения молока холодом вечномерзлого грунта, включающий замораживание грунта и подачу к охладителю молока хладоносителя из установленных з грунте цилиндрических теплообменников 2.

Недостатком этого способа является невысокая эффективность процесса охлаждения молока.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса охлаждения молока.

Цель достигается тем, что согласно способу охлаждения молока холодом вечномерзлого грунта посредством батареи термосифонов мерзлый грунт вокруг батареи термосифонов искусственно оттаивают, водонасыщают до полной влагоемкости и термосифонами замораживают до средней температуры, которая ниже температуры окружающего массива вечномерзлого грунта, причем теплообменники располагают по периферии зоны замораживания грунта термосифонами.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, реализующего данный способ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (стрелками показано направление теплообмена) .

Устройство содержит установленную в вечномерзлом грунте батарею жидкостных или оарожидкостных термосифонов I для зимнего замораживания грунта. По средней расчетной границе 2 замораживания грунта вокруг батареи термосифонов установлено п теплообменников 3 в виде скважин-сосудов, заполненных жидким хладоносителем 4 только в летнее время при охлаждении парного молока на фермах. Водонасыщенный талый грунт в зимнее время замораживают в льдогрунтовый цилиндр 5 со средней температурой более низкой, чем

температура окружающего массива вечноMep3jioro грунта 6. Сверху цилиндр 5 покрыт теплоизоляцией 7, жидкий хладоноситель циркулирует по замкнутой системе трубопроводов 8 с помощью насоса 9 между теплообменниками 3, вокруг которых образуется зона 10 наиболее интенсивного оттаивания, и охладителем 11 для молока.

Охлаждение молока в летнее время производится следующим образом.

При наличии теплоизоляции 7 надземной поверхности льдогрунтового цилиндра 5 значительная часть холода, выделяемого при оттайке льдогрунтового цилиндра 5, передается в радиальном направлении зонам 10 наиболее интенсивного оттаивания мерзлого грунта, образующихся вокруг теплообменников 3 и обладающих более высокой температурой, чем льдогрунтовый

цилиндр 5 и окружающий массив вечномерзлых грунтов 6. Молоко охлаждается циркуляцией жидкого хладоносителя 4 по замкнутой системе трубопроводов 8 с помощью насоса 9 между определенным количеством теплообменников 3 и охладителем 11 молока. Причем теплообменники 3 используются поочередно через определенные циклы охлаждения молока так, что отработавщий жидкий хладоноситель 4 в них остывает за счет охлаждения оттаявщей толщи грун0 та при температурном градиенте между зоной 10 наиболее интенсивного бттаива-ния мерзлого грунта и толщей льдогрунтового цилиндра 5.

После окончания первого летнего сезона

использования льдогрунтового цилиндра 5 оттаявший грунт в последующих сезонах повторно не водонасыща тся, а зимнее замораживание проводится аналогично вышеописанному.

0 Пример. Толщу мерзлого песчаного грунта со средней температурой -2°С и суммарной влажностью 0,3 оттаивают горячей водой с одновременным водонасыщением в объеме 280 м вокруг батареи термосифонов 1, т. е. в объеме цилиндра с диаметром 6,0 м и высотой 10,0 м. Затем талый водонасыщенный грунт в течение зимы замораживают с помощью батареи термосифонов 1 до средней температуры -10°С. При замерзании водонасыщенного песка

0 гравитационная (свободная) вода отжимается от промерзающих столбиков вокруг термосифонов 1 наверх по средней расчетной границе замораживания грунта 2, однако остаточная суммарная влажность мерзлого грунта существенно повышается до

5 0,6-0,7, что характеризует собой образование льдогрунтового цилиндра 5 с расчетным запасом «холода ориентировочно 68,0 млн. кДж против 39,0 млн. кДж при

естественном состоянии толщи мерзлого песчаного грунта того же объема.

Использование предложенного способа позволит повысить эффективность охлаждения парного молока в летнее время холодом вечномерзлого грунта, снизить энергозатраты при аккумуляции холода в зимнее время за счет полного использования естественного холода.

СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЛОКА ХОЛОДОМ ВЕЧНОМЕРЗЛОГО ГРУНТА ПОСРЕДСТВОМ БАТАРЕИ ТЕРМОСИФОНОВ, включающий замораживание грунта и подачу к охладителю молока хладоносителя из установленных в грунте цилиндрических теплообменников, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса охлаждения молока, мерзлый грунт вокруг батареи термосифонов искусственно оттаивают, водонасыщают до полной влагоемкости и термосифонами замораживают до средней температуры, которая ниже температуры окружающего массива вечномерзлого грунта, причем теплообменники располагают по периферии зо,ны замораживания грунта термосифонами. (Л J го о 1чЭ СП

А-А

.2