RU179014U1

RU179014U1 - REFRIGERATING INSTALLATION OF COOLING OF MILK ON FARMS WITH HEATING OF TECHNOLOGICAL WATER

Info

Publication number: RU179014U1
Application number: RU2017118824U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Зефиров; Владимир Александрович Сухляев; Константин Валерьевич Тюрмаков
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-04-25

Abstract

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может применяться для охлаждения молока и подогрева технологической воды на фермах и животноводческих комплексах с использованием воды из артезианских источников и холодильной установки работающей в режиме теплового насоса, для подогрева воды.Предлагаемое устройство состоит из линии доения, рекуперативного теплообменника охлаждения молока, насоса подачи ледяной воды, пластинчатого теплообменника охлаждения молока, танка-охладителя, термоизолированной емкости двора фермы, компрессора холодильной установки, конденсатора холодильной установки, испарителя холодильной установки, терморегулирующего вентиля, насоса подачи воды из артезианской скважины.Технический результат - уменьшение затрат энергии за счет использование холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса, снижение материалоемкости устройства при охлаждении молока артезианской и ледяной водой и подогреве технологической воды, используемой на технологические нужды.The utility model relates to agriculture and can be used for cooling milk and heating process water on farms and livestock complexes using water from artesian sources and a refrigeration unit operating in the heat pump mode to heat water. The proposed device consists of a milking line, a regenerative cooling heat exchanger milk, ice water pump, plate heat exchanger for milk cooling, cooling tank, thermally insulated capacity of the farm yard, compress a refrigeration unit, a condenser of a refrigeration unit, an evaporator of a refrigeration unit, a thermostatic valve, a water supply pump from an artesian well. The technical result is a reduction in energy costs due to the use of a refrigeration unit operating in the heat pump mode, reducing the material consumption of the device when milk is cooled with artesian and ice water and heating process water used for technological needs.

Description

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может применяться для охлаждения молока и подогрева технологической воды на фермах и животноводческих комплексах с использованием воды из артезианских источников и холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса для подогрева воды.The utility model relates to agriculture and can be used for cooling milk and heating process water on farms and livestock complexes using water from artesian sources and a refrigeration unit operating in the heat pump mode to heat water.

Известна установка для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода (патент РФ № 2423824 от 20.07.2011 г., Ф.Г. Марьяхин, А.И. Учеваткин, Б.П. Коршунов, А.Б. Коршунов, Ю.Б. Пржетишевски, Н.В. Романовский, Ю.Е. Ярославцев), содержащая подзарядную холодильную машину, теплоизолированный аккумулирующий резервуар с расположенным в нем испарителем, насос для воды, теплообменники для молока и хладоносителя, блок управления, датчики температуры наружного воздуха и хладоносителя, испаритель подзарядной холодильной машины, размещаемый в теплоизолированном аккумулирующем резервуаре, выполнен комбинированным и имеет дополнительный змеевик, состоящий из труб, имеющих тепловой контакт с теплообменными поверхностями испарителя, соединенный одним концом с входом установленного на открытом воздухе теплообменника хладоносителя с размещенным перед ним вентилятором, а другим концом с расположенным в производственном помещении насосом хладоносителя и с нижней частью теплоизолированного расширительного бачка, заполненного экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания, например водным раствором хлористого кальция или натрия, верхняя часть которого соединена с выходом теплообменника для хладоносителя, расположенного на открытом воздухе.A known installation for cooling milk using natural and artificial cold (RF patent No. 2423824 from 07.20.2011, F.G. Maryakhin, A.I. Uchevatkin, B.P. Korshunov, A.B. Korshunov, Yu.B. Przhetiszewski, N.V. Romanovsky, Yu.E. Yaroslavtsev), containing a rechargeable refrigeration machine, a heat-insulated storage tank with an evaporator located in it, a water pump, heat exchangers for milk and a refrigerant, a control unit, outdoor temperature and coolant temperature sensors, recharger of a recharging chiller, place located in a heat-insulated storage tank, is made combined and has an additional coil, consisting of pipes having thermal contact with the heat exchange surfaces of the evaporator, connected at one end to the inlet of the coolant heat exchanger installed in the open air with the fan located in front of it, and the other end located in the production room a coolant pump and with the lower part of a thermally insulated expansion tank filled with an environmentally friendly coolant with a bottom oh freezing point, for example aqueous sodium or calcium chloride, the upper part of which is connected to the output of the heat exchanger for the coolant, situated outdoors.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и отсутствие подогрева технологической воды в холодильной установке, работающей в режиме теплового насоса, сложность и большая материалоемкость.The disadvantages of this device are the complexity of the design and the lack of heating of the process water in the refrigeration unit operating in the heat pump mode, the complexity and high consumption of materials.

Известно изобретение (патент РФ № 2214707 от 27.10.2003 г., М.М. Орлов), которое принято за прототип устройство, которого наиболее близкое к заявляемой полезной модели. Способ охлаждения молока на фермах, предусматривающий снижение температуры парного молока непосредственно после дойки с использованием в качестве хладагента воды из скважины, подаваемой противотоком молоку, подачу молока с резко пониженной температурой в накопительную емкость, при этом снижение температуры парного молока до подачи его в накопительную емкость осуществляют до 25…30°С в течение 4…8 с после дойки, а из накопительной емкости молоко подают в охладительную емкость и смешивают с ранее охлажденным молоком до температуры 8…12°С, при этом в качестве воды из скважины используют артезианскую воду.The invention is known (RF patent No. 2214707 from 10.27.2003, M. M. Orlov), which is taken as a prototype device, which is closest to the claimed utility model. A method of cooling milk on farms, providing for lowering the temperature of fresh milk immediately after milking using water as a coolant from the countercurrent milk, supplying milk with a sharply reduced temperature to the storage tank, while lowering the temperature of the fresh milk before feeding it to the storage tank to 25 ... 30 ° C for 4 ... 8 s after milking, and from the storage tank, milk is fed into the cooling tank and mixed with previously chilled milk to a temperature of 8 ... 12 ° C, while artesian water is used as water from the well.

Достоинствами этого изобретения являются использование холодной воды из артезианских источников, а недостатком является смешивание парного молока, охлажденного до 25…30°С после дойки, с ранее охлажденным молоком до температуры 8…12°С, что отрицательно влияет на бактериальную обсемененность молока, то есть на его качество.The advantages of this invention are the use of cold water from artesian sources, and the disadvantage is the mixing of fresh milk, cooled to 25 ... 30 ° C after milking, with previously cooled milk to a temperature of 8 ... 12 ° C, which negatively affects the bacterial contamination of milk, that is on its quality.

Задачей изобретения является компактность устройства за счет работы холодильной установки в режиме теплового насоса, что позволяет одновременно охлаждать молоко, не смешивая его с ранее охлажденным, и подогревать технологическую воду при снижении энергозатрат.The objective of the invention is the compactness of the device due to the operation of the refrigeration unit in the heat pump mode, which allows you to simultaneously cool the milk without mixing it with previously cooled, and heat the process water while reducing energy consumption.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что после охлаждения молока в рекуперативном теплообменнике артезианской водой дальнейшее снижение температуры молока до подачи его в танк-охладитель осуществляется в пластинчатом теплообменнике ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки, при этом артезианская вода, подогретая теплотой молока в рекуперативном теплообменнике охлаждает хладагент в конденсаторе холодильной установки, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки, и теплоту компрессора холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса, за счет чего вода нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермыThe above technical result is achieved by the fact that after cooling the milk in a recuperative heat exchanger with artesian water, a further decrease in the temperature of the milk before it is fed to the tank cooler is carried out in a plate heat exchanger with ice water obtained in the evaporator of the refrigeration unit, while the artesian water heated by the heat of milk in the regenerative heat exchanger cools the refrigerant in the condenser of the refrigeration unit, taking the heat taken from the cooling of milk with ice water obtained in ispa cooler, and the heat of the compressor of the refrigeration unit operating in the heat pump mode, due to which water is heated and enters the thermally insulated capacity of the farm yard

Сущность устройства заключается в отличие от прототипа использованием холодильной установки, работающей в режиме теплового насоса, при этом молоко после рекуперативного теплообменника охлаждения молока артезианской водой охлаждается ледяной водой с температурой 2…4°С, получаемой в испарителе холодильной установки, а артезианская вода, отобрав часть теплоты молока в рекуперативном теплообменнике, подогревается в конденсаторе холодильной установки, работающей по принципу теплового насоса. Коэффициент преобразования теплоты у современных тепловых насосов достигает пяти, что показывает экономическую целесообразность данного устройства. Помимо этого сущность устройства поясняется фигурой, на которой изображена схема установки охлаждения молока на фермах с подогревом технологической воды. Устройство состоит из рекуперативного теплообменника 2, куда поступает молоко из линии доения 1 и вода из артезианской скважины насосом 11. Предварительно охлажденное молоко поступает в пластинчатый теплообменник 4, где оно охлаждается ледяной водой, получаемой в испарителе холодильной установки 9, и далее охлажденное молоко поступает в танк-охладитель 5. Компрессор 7 холодильной установки подает хладагент в конденсатор 8, и далее хладагент через терморегулирующий вентиль 10 поступает в испаритель холодильной установки. Вода из рекуперативного теплообменника 2 охлаждает хладагент в конденсаторе, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока в испарителе, и теплоту компрессора холодильной установки, где нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермы и далее используется на технологические нужды.The essence of the device is in contrast to the prototype using a refrigeration unit operating in the heat pump mode, while the milk after a recuperative heat exchanger cooling the milk with artesian water is cooled with ice water with a temperature of 2 ... 4 ° C, obtained in the evaporator of the refrigeration unit, and artesian water, having selected heat of milk in a recuperative heat exchanger, is heated in the condenser of the refrigeration unit, operating on the principle of a heat pump. The heat conversion coefficient of modern heat pumps reaches five, which shows the economic feasibility of this device. In addition, the essence of the device is illustrated by a figure, which shows a diagram of a milk cooling installation on farms with heated process water. The device consists of a recuperative heat exchanger 2, which receives milk from the milking line 1 and water from an artesian well with a pump 11. Pre-chilled milk enters the plate heat exchanger 4, where it is cooled by ice water obtained in the evaporator of the refrigeration unit 9, and then the cooled milk enters cooler tank 5. The compressor 7 of the refrigeration unit delivers the refrigerant to the condenser 8, and then the refrigerant through the thermostatic valve 10 enters the evaporator of the refrigeration unit. Water from the recuperative heat exchanger 2 cools the refrigerant in the condenser, taking the heat taken during the cooling of the milk in the evaporator and the heat of the compressor of the refrigeration unit, where it is heated and supplied to the thermally insulated capacity of the farm yard and then used for technological needs.

Использование воды из артезианской скважины в качестве хладагента способствует более эффективному охлаждению молока на стадии транспортировки от участка доения до участка первичной обработки, т.к. вода из артезианской скважины более холодная, и температура составляет 7…9°С. Кроме того, использование воды из артезианской скважины позволяет сократить расходы на применение дорогостоящих хладагентов и является дешевым и доступным источником охлаждения в условиях малых ферм.The use of water from an artesian well as a refrigerant contributes to a more efficient cooling of milk at the stage of transportation from the milking section to the primary processing section, as water from an artesian well is colder, and the temperature is 7 ... 9 ° C. In addition, the use of water from an artesian well reduces the cost of using expensive refrigerants and is a cheap and affordable source of cooling in small farms.

Достоинством данной установки является использование холодильной установки в режиме теплового насоса, что позволяет использовать теплоту молока для подогрев технологической воды без дополнительных затрат. При этом установка компактна с низким энергопотреблением.The advantage of this installation is the use of a refrigeration unit in the heat pump mode, which allows the use of the heat of milk to heat the process water without additional costs. At the same time, the installation is compact with low power consumption.

На фигуре приведено устройство системы охлаждения молока при дойке с подогревом технологической воды.The figure shows the device of the milk cooling system during milking with heating of process water.

Предлагаемое устройство состоит из линии доения 1, рекуперативного теплообменника охлаждения молока 2, насоса подачи ледяной воды 3, пластинчатого теплообменника охлаждения молока 4, танка-охладителя 5, термоизолированной емкости двора фермы 6, компрессора холодильной установки 7, конденсатора холодильной установки 8, испарителя холодильной установки 9, терморегулирующего вентиля 10, насоса подачи воды из артезианской скважины 11.The proposed device consists of a milking line 1, a recuperative milk cooling heat exchanger 2, an ice water supply pump 3, a plate cooling milk heat exchanger 4, a cooling tank 5, a thermally insulated capacity of the farm yard 6, a compressor of the refrigeration unit 7, a condenser of the refrigeration unit 8, an evaporator of the refrigeration unit 9, thermostatic valve 10, a pump for supplying water from an artesian well 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Молоко из линии доения 1 поступает в рекуперативный теплообменник 2, где охлаждается водой из артезианской скважины, подаваемой насосом 11. Предварительно охлажденное молоко поступает в пластинчатый теплообменник 4, где оно охлаждается ледяной водой, подаваемой насосом 3, получаемой в испарителе холодильной установки 9, и далее охлажденное молоко поступает в танк-охладитель 5. Компрессор 7 холодильной установки подает хладагент в конденсатор 8, и далее хладагент через терморегулирующий вентиль 10 поступает в испаритель холодильной установки 9. Вода из рекуперативного теплообменника 2 охлаждает хладагент в конденсаторе 8, забирая теплоту, отнятую при охлаждении молока в испарителе 9, и теплоту компрессора холодильной установки 7, за счет чего нагревается и поступает в термоизолированную емкость двора фермы 6 и далее используется на технологические нужды. Работа холодильной установке в режиме теплового насоса позволяет использовать энергию охлаждаемого молока на нагрев технологической воды, что позволяет снизить энергопотребление устройства.The proposed device operates as follows. Milk from milking line 1 enters a recuperative heat exchanger 2, where it is cooled by water from an artesian well supplied by a pump 11. Pre-chilled milk enters the plate heat exchanger 4, where it is cooled by ice water supplied by a pump 3, obtained in the evaporator of a refrigeration unit 9, and then chilled milk enters the cooler tank 5. The compressor 7 of the refrigeration unit delivers the refrigerant to the condenser 8, and then the refrigerant through the thermostatic valve 10 enters the evaporator of the refrigeration unit 9. Water from the regenerative heat exchanger 2 cools the coolant in the condenser 8, taking heat taken away during cooling of milk in the evaporator 9, and heat of the compressor of the refrigeration unit 7, whereby the heated and fed in a thermally insulated container farmyard 6 and further used for process needs. The work of the refrigeration unit in the heat pump mode allows you to use the energy of the cooled milk to heat the process water, which reduces the energy consumption of the device.

Claims

A device for cooling milk on farms containing a recuperative heat exchanger for cooling fresh milk with water from an artesian well supplied by a water supply pump, a plate heat exchanger to further reduce the temperature of milk with ice water produced in the evaporator of the refrigeration unit, with the possibility of further milk flow into the cooler tank, the device is designed in such a way that artesian water heated by the heat of milk in a recuperative heat exchanger has the ability to cool the refrigerant t in the condenser of the refrigeration unit, taking the heat taken away when milk is cooled with ice water obtained in the evaporator of the refrigeration unit and the heat of the compressor of the refrigeration unit operating in the heat pump mode, due to which the water is heated and enters the thermally insulated capacity of the farm yard for use in technological needs.