Устройство для охлаждения молока и нагрева воды на животноводческих фермах

 

Изобретение предназначено для использования в сельскохозяйственном производстве и пищевой промышленности. Установка содержит резервуар для молока с водяной теплообменной рубашкой, корпус распылителя с распылительными трубами, резервуар для холодной воды, сообщенный специальной полостью с корпусом распылителя. Установка имеет тепловой насос в виде эжектора, соединенный каналами холодной и теплой воды с распылителем, резервуаром для молока и с системой горячего водоснабжения фермы. Изобретение обеспечивает повышение надежности установки, снижение эксплуатационных затрат и экологическую чистоту при эксплуатации. 1 ил.

Изобретение относится к области охлаждения жидких продуктов, в частности молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении молока и других пищевых продуктов.

Известна установка для охлаждения молока на животноводческих фермах, содержащая источник искусственного холода, теплообменник, насос, датчики температуры, блок управления (SU 1124896; А 01 J 9/04, 23.11.1984 г.).

Недостатком указанной установки является большой расход электроэнергии на охлаждение молока.

Известна установка для охлаждения молока на базе водоэжекторных тепловых насосов, содержащая эжектор, входной и выходной патрубки каналов теплой и холодной воды, водяной насос, резервуар для молока с водяной рубашкой (В.С. Щербаков, М.А. Марканов. Холодильная техника N 5,1994, с.23-26).

Наиболее близкой по технической сущности является установка для охлаждения молока, содержащая резервуар для молока, имеющий водяную теплообменную рубашку, корпус распылителя с установленными в верхней части и закрепленными радиально на вращающейся обойме распылительными трубами с расположенными по их образующей распылительными отверстиями и установленными на обойме аэродинамическими пластинами, и резервуар для холодной воды (SU 1793858 A3, А 01 J 9/04, 07.02.93).

Недостатком этого устройства является низкая надежность и большие эксплуатационные издержки, особенно при эксплуатации их на фермах, когда используют для охлаждения парокомпрессорную холодильную установку.

Задачей изобретения является повышение надежности и эффективности охлаждающих систем, снижение эксплуатационных затрат, особенно при эксплуатации на животноводческих фермах.

Для достижения этого технического результата установка для охлаждения молока на животноводческих фермах, содержащая резервуар для молока, имеющий водяную теплообменную рубашку, корпус распылителя с установленными в верхней части и закрепленными радиально на вращающейся обойме распылительными трубами с расположенными по их образующей распылительными отверстиями и установленными на обойме аэродинамическими пластинами, и резервуар для холодной воды, отличается тем, что она снабжена тепловым насосом с входным и выходным патрубками канала теплой воды и входным и выходным патрубками канала холодной воды, соединительной полостью, нижний срез которой размещен в нижней части резервуара для холодной воды, а верхний срез - в днище корпуса распылителя, причем в верхней части стенки соединительной полости выполнено сливное отверстие, ниже которого в противоположной верхней части резервуара для холодной воды размещен сливной желоб, соединенный наклонной трубой непосредственно с верхней частью водяной рубашки резервуара для молока и выходным патрубком канала холодной воды теплового насоса, а нижняя часть резервуара через водяной насос соединена с входным патрубком канала теплой воды, при этом входной патрубок канала холодной воды теплового насоса соединен через водяной насос с рубашкой резервуара для молока, а выходной патрубок канала теплой воды связан с распылительными трубами и с системой горячего водоснабжения фермы, причем в стенке нижней части корпуса распылителя выполнены отверстия, а в качестве теплового насоса использован эжектор.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид установки для охлаждения молока и нагрева воды на животноводческих фермах.

Установка содержит резервуар 1 для молока, имеющий водяную теплообменную рубашку 2, корпус 3 распылителя с установленными в его верхней части и закрепленными радиально на вращающейся обойме 4 распылительными трубами 5 с расположенными по их образующей распылительными отверстиями 6. На обойме 4 установлены аэродинамические пластины 7. В стенке нижней части корпуса 3 распылителя выполнены отверстия 8, а в днище корпуса 3 расположен верхний срез соединительной полости 9, нижний срез которой находится в нижней части резервуара 10 для холодной воды. В стенке соединительной полости 9 в ее верхней части выполнено сливное отверстие 11, ниже которого в противоположной верхней части резервуара 10 для холодной воды размещен сливной желоб 12.

Установка снабжена тепловым насосом 13 с входным и выходным патрубками соответственно 14,15 канала теплой воды и входным и выходным патрубками соответственно 16,17 канала холодной воды. В качестве теплового насоса 13 использован эжектор. Сливной желоб 12 соединен наклонной трубой 18 через расширительный бачок 19 непосредственно с верхней частью водяной теплообменной рубашки 2 резервуара 1 для молока и выходным патрубком 17 канала холодной воды теплового насоса 13 в виде эжектора, а нижняя часть резервуара 10 через водяной насос 20 соединена с входным патрубком 14 канала теплой воды эжектора. Водяная рубашка 2 резервуара 1 для молока через водяной насос 21 и кран 22 соединена с входным патрубком 16 канала холодной воды. Выходной патрубок 15 канала теплой воды связан через краны 23, 24 с распылительными трубами 5 и с системой горячего водоснабжения фермы.

На трубопроводе, связывающем корпус резервуара 10 с системой водоснабжения фермы, установлен датчик 25 уровня. Блок 26 управления электрически соединен с водяными насосами 20 и 21, датчиком 25 уровня и датчиком 27 температуры. В резервуаре 10 установлена вертикальная перегородка 28, верхняя часть которой совпадает по высоте с верхним краем сливного желоба 12, а нижняя часть образует щель с днищем резервуара 10.

Установка для охлаждения молока и нагрева воды на животноводческих фермах работает в двух основных режимах в зависимости от температуры наружного воздуха: 1. В холодное время года.

2. В теплое время года.

Процесс охлаждения молока осуществляется в резервуаре 1 для молока.

В холодное время года хладоноситель (вода) из водяной рубашки 2 резервуара 1 для молока водяным насосом 21, управляемым с блока 26 управления, подается через краны 22 и 24 на вращающуюся обойму 4 в распылительные трубы 5, закрепленные на вращающейся обойме 4, которые приходят во вращательное движение от реактивных струй. Приходят во вращение и аэродинамические пластины 7, создающие поток воздуха, направленный навстречу распыляемому хладоносителю и интенсивно охлаждающий его. Холодный встречный поток воздуха, поступающий через отверстия 8, охлаждает корпус 3 распылителя и воду. Охлажденная распыленная вода, стекая по корпусу 3 распылителя, по соединительной полости 9 поступает в нижнюю часть резервуара 10, установленного на открытом воздухе. Далее вода проходит через щель, образованную нижним краем перегородки 28 и днищем резервуара 10, дополнительно охлаждается о стенки и, поднимаясь вверх, переливается через край желоба 12 и по наклонной трубе 18 непосредственно или через расширительный бачок 19 попадает в теплообменную водяную рубашку 2 резервуара 1 для молока, охлаждает через стенку молоко и затем попадает в насос 21 и цикл повторяется. Если вода в резервуаре 10 замерзла, то она вытекает из сливного отверстия 11, растекается и протекает пленкой по поверхности льда, охлаждается и переливается в желоб 12 и далее по наклонной трубе 18 через расширительный бачок 19 в водяную рубашку 2, а далее - как описывалось выше. Контроль температуры хладоносителя в водяной рубашке 2 осуществляется датчиком 27 температуры.

В теплое время года с блока 26 управления включаются оба водяных насоса 20 и 21. Водяным насосом 21 вода из теплообменной водяной рубашки 2 через кран 22 подается во входной патрубок 16 канала холодной воды теплового насоса 13 в виде эжектора, проходит через него и через выходной патрубок 17 канала холодной воды подается непосредственно или через расширительный бачок 19 в теплообменную водяную рубашку 2 и охлаждает молоко в резервуаре 1 для молока. Поступая в канал холодной воды теплового насоса в виде эжектора, вода в нем охлаждается в результате испарения. Образуемые при испарении пары воды отсасываются в другой контур теплового насоса - канал теплой воды, в котором они конденсируются, выделяя тепло. За счет теплоты конденсации нагревается прокачиваемая водяным насосом 20 оборотная вода (до температуры 20...25^oC), при этом нагретая вода, поступая из выходного патрубка 15 канала теплой воды через кран 23 может поступать либо в систему горячего водоснабжения фермы, либо в корпус 3 распылителя и далее в резервуар 10, охлаждаясь, как описывалось выше. В этом случае корпус 3 распылителя выполняет роль градирни. Датчик 25 уровня, установленный на трубопроводе, соединенном с системой водоснабжения фермы, регулирует уровень воды, компенсируя потери воды от испарений или подачи ее в систему горячего водоснабжения фермы. Как указывалось выше, из резервуара 10 вода водяным насосом 20 подается во входной патрубок 14 канала теплой воды и цикл замыкается.

Улучшение энергетического баланса установки происходит за счет комбинированного охлаждения молока вакуумным способом и естественным холодом в течение длительного времени года, при этом энергозатраты на охлаждение молока сокращаются за счет применения естественного холода.

Кроме того, значительная часть электроэнергии экономится за счет использования тепловых насосов в виде эжекторов, удельная хладопроизводительность которых в 1,5...2 раза превышает аналогичный параметр фреоновых водоохлаждающих машин.

Данная установка обладает экологической чистотой, азонобезопасностью и высокой надежностью вследствие отсутствия компрессора и из-за исключения применения традиционных хладоагентов - фреона, аммиака и других.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах, содержащее резервуар для молока, имеющий водяную теплообменную рубашку, корпус распылителя с установленными в верхней части и закрепленными радиально на вращающейся обойме распылительными трубами с расположенными по их образующей распылительными отверстиями и установленными на обойме аэродинамическими пластинами, и резервуар для холодной воды, отличающееся тем, что оно снабжено тепловым насосом с входным и выходным патрубками канала теплой воды и входным и выходным патрубками канала холодной воды, соединительной полостью, нижний срез которой размещен в нижней части резервуара для холодной воды, а верхний срез - в днище корпуса распылителя, причем в верхней части стенки соединительной полосы выполнено сливное отверстие, ниже которого в противоположной верхней части резервуара для холодной воды размещен сливной желоб, соединенный наклонной трубой непосредственно с верхней частью водяной рубашки резервуара для молока и выходным патрубком канала холодной воды теплового насоса, а нижняя часть резервуара через водяной насос соединена с входным патрубком канала теплой воды, при этом входной патрубок канала холодной воды теплового насоса соединен через водяной насос с рубашкой резервуара для молока, а выходной патрубок канала теплой воды связан с распылительными трубами и с системой горячего водоснабжения фермы, причем в стенке нижней части корпуса распылителя выполнены отверстия, а в качестве теплового насоса использован эжектор.

РИСУНКИ

Рисунок 1