Устройство для охлаждения жидкости

 

Использование: в пищевой промышленности для охлаждения молока, соков, водных растворов. Сущность : устройство для охлаждения жидкости содержит емкость с патрубком подвода теплоносителя, теплоизолированный сосуд для низкотемпературного теплоносителя, узел дозирования теплоносителя, трубопровод с распылительной головкой, подсоединенный к трубопроводу и расположенный в полости емкости, дренажное средство, размещенное в верхней зоне емкости. Распылительная головка выполнена в виде по меньшей мере одного коллектора, установленного на поплавке. На дополнительном поплавке размещены датчики температуры жидкости и газовой среды в емкости. Распылительная головка может быть выполнена в виде установленных на поплавках по меньшей мере двух коллекторов. Устройство снабжено гребным винтом с приводом, установленным в емкости ниже предполагаемого уровня жидкости. Дренажное средство на входном участке имеет горизонтальные входные каналы. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится, в основном, к пищевой промышленноcти, к оборудованию для охлаждения молока, соков, водных растворов.

Известно устройство для охлаждения молока (1), содержащее емкость для молока, теплоизолированный сосуд с низкокипящим теплоносителем, связанный с охлаждающей распылительной головкой, дозатор жидкого теплоносителя с исполнительным механизмом. Верхняя полость емкости для молока снабжена термореле для измерения температуры газовой подушки и термереле для измерения температуры молока. Через термореле включены вентилятор и дозатор.

Устройство имеет невысокую надежность и низкую экономичность из-за больших тепловых потерь в емкости, вентиляторе и магистралях.

Частично недостатки устраняются в устройстве для охлаждения жидкости (2), состоящем из емкости для охлаждения жидкости, теплоизолированного сосуда с низкокипящим теплоносителем, узла для дозирования теплоносителя, включающего вентилятор с приводом и исполнительный механизм для подачи теплоносителя, патрубок, соединяющий верхнюю полость емкости с сосудом, трубопровод с распылительной головкой, соединенный с нагнетательной стороной вентилятора, трубопровод для забора паров теплоносителя, связанный с всасывающей стороной вентилятора, два термореле, установленных внутри емкости, -одно в газовой среде, а другое в жидкости, управляющие, соответственно, вентилятором и исполнительным механизмом для подачи теплоносителя.

Исполнительный механизм для подачи теплоносителя установлен на нагнетательной линии вентилятора, при этом один конец дополнительного патрубка соединен с исполнительным механизмом для подачи теплоносителя, а другой расположен в верхней части емкости.

Устройство имеет невысокую экономичность из-за больших тепловых потерь в вентиляторе, в верхней полости емкости и в магистралях.

Основной задачей изобретения является снижение тепловых потерь, т.е. повышение экономичности устройства. Предлагается устройство для охлаждения жидкости, содержащее емкость для жидкости с патрубком подвода теплоносителя, теплоизолированный сосуд для низкотемпературного теплоносителя, узел дозирования теплоносителя с исполнительным механизмом и блоком управления, трубопровод с распылительной головкой, подсоединенный к патрубку и расположенный в полости емкости. В верхней зоне емкости размещено дренажные средство для отвода тепловых паров теплоносителя.

Для контроля температуры охлаждаемой жидкости и газовой среды в емкости имеются датчики температуры. Для снижения тепловых потерь распылительная головка выполнена в виде, по меньшей мере одного коллектора, установленного на поплавке, при этом датчики температуры размещены на дополнительном поплавке и контактируют вблизи поверхности раздела сред один с газовой средой, другой- с жидкостью.

В предпочтительном варианте выполнения коллекторы установлены минимум на двух поплавках для сохранения горизонтального положения каналов подачи теплоносителя.

Для ускорения охлаждения жидкости устройство может быть снабжено гребным винтом с приводом, установленным в емкости ниже предполагаемого уровня жидкости.

Для отвода нагретого теплоносителя из верхнего слоя газовой подушки дренажное средство на входном участке имеет горизонтальные входные каналы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема устройства для охлаждения жидкости; на фиг.2-вариант коллектора, размещенного на двух поплавках.

Устройство для охлаждения жидкости состоит из емкости для жидкости 1, покрытой слоем теплоизоляции 2. В верхней части емкости установлен патрубок 3, к которому присоединен гибкий трубопровод 4, сообщающий патрубок 3 с коллектором 5, прикрепленным к поплавку 6. Сосуд 7 с низкокипящим теплоносителем сообщен трубопроводами с патрубком 3. Трубопроводы имеют исполнительные механизмы: для подачи жидкосного теплоносителя -электромагнитный клапан 8, для подачи газообразного теплоносителя электромагнитный клапан 9. Давление теплоносителя, превышающее норму, сбрасывается через электромагнитный клапан 10. В верхней части емкости 1 установлено дренажное устройство 11 с электромагнитным клапаном 12 и входной частью 13 с горизонтальными входными каналами. На поплавке 14 установлены датчик температуры газовой среды 15 и датчик температуры жидкости 16. Под слоем жидкости установлен гребной винт с приводом 17. Блок управления 18 электрически связан с клапанами 6,9,10 и 12, датчиками температуры 15 и 16 и датчиками давления 19 и 20, установленными соответственно в сосуде 7 с теплоносителем и емкости 1 с жидкостью. Емкость 1 имеет люк 21 для заправки ее жидкостью и обслуживания внутренней полости. Сливное устройство не показано.

На фиг. 2 приведен вариант с двумя поплавками, на которых установлены коллекторы, соединенные трубопроводом 22. Исполнительные механизмы -электромагнитные клапаны 8 и 9 с блоком управления 18 составляют узел дозирования. В зависимости от применяемых исполнительных механизмов (клапанов) блок управления может быть электрическим, как в приводимом примере, гидравлическим, пневматическим, механическим или комбинированным в любом сочетании.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Охлаждаемую жидкость заправляют в емкость 1 через люк 21. На пульте блока управления 18 устанавливают время выдачи одной дозы теплоносителя в зависимости от количества заправленной жидкости, предельное значение температуры газовой подушки в непосредственной близости от поверхности раздела сред, контролируемую температуру жидкости у ее поверхности, период времени, через который выдается повторная доза теплоносителя. Допустим, предельная температура газовой подушки составляет 0^oС, контролируемая температура жидкости 5^oС, время выдачи одной дозы теплоносителя 5 секунд, период времени между выдачами доз теплоносителя 5 минут. Расход теплоносителя определяется дроссельной шайбой и давлением в сосуде 7. Поплавок 6 с коллектором 5 покоится на поверхности жидкости, причем выходные отверстия коллектора находятся в газовой среде в непосредственной близости от поверхности жидкости. Гибкий трубопровод 4 позволяет поплавку 6 отслеживать уровень жидкости в емкости 1.

После заправки емкости датчики температуры 15 и 16, размещенные на поплавке 14, производят замер температуры газовой среды (датчик 15) и жидкости (датчик 16) у поверхности раздела сред. Блок управления 18, получив сигнал о температуре газовой подушки, имеющей значение выше предельно допустимой (0^oС), и температуре жидкости выше контролируемой (+5^oС), включает подачу теплоносителя с помощью электромагнитного клапана 8. За 5 секунд (время выдачи дозы теплоносителя) через патрубок 3, гибкий трубопровод 4 в коллектор 5 натекает порция холодного теплоносителя, который испаряется в коллекторе 5 и, частично, в патрубке 3 и трубопроводе 4. Холодный пар теплоносителя растекается по поверхности жидкости и за счет стратификации удерживается некоторое время у ее поверхности. В процессе теплопередачи и конвективного теплообмена газовая подушка прогревается от теплой жидкости. При постоянно открытом клапане 12 прогретая газовая фаза, собирающаяся в верхней части емкости, отводится через дренажное устройство 11 с горизонтальными каналами 13. Горизонтальное положение каналов 13 позволяет отводить пoслойно самую теплую часть газовой подушки, которую, затем можно использовать для наружного регенеративного охлаждения емкости 1. Если емкость позволяет работать под повышенным давлением, то клапан 12 открывается по достижении заданного предельно допустимого рабочего давления, измеряемого датчиком давления 20, и закрывается при падении давления до минимального рабочего.

Через 5 минут, если температура газовой подушки у поверхности жидкости превышает 0^oС, а температура жидкости выше +5^oС, цикл выдачи дозы теплоносителя повторяется. Так продолжается до тех пор, пока температура жидкости не достигнет контролируемого значения +5^oС. При этом некоторые циклы выдачи теплоносителя могут пропускаться, если температура газовой продукции поверхности жидкости к моменту выдачи дозы теплоносителя ниже 0^oС.

При превышении установленного уровня давления газа в сосуде 7 в блок управления 18 от датчика давления 19 поступает сигнал, и, в зависимости от температуры газовой подушки у поверхности жидкости и температуры самой жидкости блок управления включает дренажные клапаны 10 или 9. При включении клапана 10 пары теплоносителя отводятся в атмосферу или регенеративную систему охлаждения емкости 1, а при включении клапана 9 эти пары поступают в коллектор 5 и растекаются по поверхности жидкости.

В необходимых случаях, когда требуется быстрое охлаждение жидкости, включается гребной винт 17, интенсифицирующий перемешивание жидкости и теплообмен ее с газовой средой.

В режиме охлаждения и хранения за счет использования стратификации газовой фазы появляется возможность надежно сохранять запасенный жидкостью холод, снизить расход теплоносителя, а выполнение распылительной головки в виде коллектора, установленного на поплавках, отслеживающем уровень жидкости, позволяет подавать холодный теплоноситель непосредственно на поверхность охлаждаемой жидкости без перемешивания нагретых слоев теплоносителя.

1. Авторское свидетельство СССР N 1097240, кл. A 01 J 9/04, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 1535481, кл. A 01 J 9/04, 1987.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения жидкости, содержащее емкость для жидкости с патрубком подвода теплоносителя, теплоизолированный сосуд для низкотемпературного теплоносителя, узел дозирования теплоносителя с исполнительным механизмом и блоком управления, трубопровод с распылительной головкой, подсоединенный к парубку и расположенный в полости емкости, дренажное средство, размещенное в верхней зоне емкости, датчики температуры жидкости и газовой среды в емкости, отличающееся тем, что распылительная головка выполнена в виде по меньшей мере одного коллектора, установленного на поплавке, при этом датчики температуры размещены на дополнительном поплавке для контакта их с газовой средой и с жидкостью вблизи поверхности раздела сред.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распылительная головка выполнена в виде установленных на поплавках по меньшей мере двух коллекторов.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено гребным винтом с приводом, установленным в емкости ниже предполагаемого уровня жидкости.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что дренажное средство на входном участке имеет горизонтальные входные каналы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2