RU2086114C1

RU2086114C1 - Apparatus for cooling milk and other agricultural products

Info

Publication number: RU2086114C1
Application number: RU95115793A
Authority: RU
Inventors: П.А. Андреев; В.Д. Костин; Ф.Г. Марьяхин; А.И. Учеваткин; Б.П. Коршунов
Original assignee: Республиканский научный хозрасчетный инновационный центр агропромышленного комплекса
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: agriculture and food-processing industry. SUBSTANCE: apparatus has cold accumulator formed as reservoir and box-shaped or cylindrical panel positioned within reservoir and open at top. Dual thermoelectric members are mounted within panel in heating contact with outer heat-exchanging surfaces. Thermoelectric members are separated one from another by heat-insulated divider and electrically connected one with another and with reversible unit of control system. Guides are positioned perpendicular to reservoir walls. Heat-insulating shields are mounted on guides for sliding along them. Inner cavity of panel is divided by vertical flat or cylindrical wall defining together with panel bottom slit-type opening. Fan is mounted in upper part of panel cavity. Pipelines are positioned at both sides of divider within panel cavity and communicated with water supply systems of farm. Pipelines are provided with spraying openings and manual and remote control valves and electrically connected with control system program unit. Apparatus has heat-exchanger connected via pipelines with cold accumulating reservoir. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and enhanced reliability in operation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к охлаждению 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. The invention relates to the cooling of liquid products, in particular milk, and can be used in agricultural production, the food industry, as well as in the processing and storage of milk and other food products.

Известно устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах, содержащее источник искусственного холода, теплообменник, насос, датчики температуры, блок управления [1]
Известны также устройства, использующие для аккумулирования холода эффект Плетье, т.е. термоэлектрические явления, обусловленные наличием связи между тепловыми и электрическими процессами. При перемене направления тока изменяется и нагрев спаев [2] Особенностями этих устройств является большая материалоемкость и недостаточно высокая удельная хладопроизводительность.A device for cooling milk on livestock farms containing a source of artificial cold, a heat exchanger, a pump, temperature sensors, a control unit [1]
Also known are devices that use the Scourge effect to accumulate cold, i.e. thermoelectric phenomena due to the presence of a connection between thermal and electrical processes. When the current direction changes, the junctions heating also changes [2]. The features of these devices are high material consumption and insufficiently high specific refrigerating capacity.

Известна установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, содержащая теплообменник, сообщенный соединительным и подающим трубопроводами через насос с резервуаром аккумулятора холода, средство для охлаждения хладоносителя в резервуаре аккумулятора в теплое время и систему управления процессом охлаждения хладоносителя [3] Средство для охлаждения хладоносителя в резервуаре содержит испаритель холодильной машины. A known installation for cooling milk and other agricultural products, comprising a heat exchanger communicated by connecting and supply pipelines through a pump with a cold storage tank, means for cooling the coolant in the battery tank in warm time and a control system for cooling the coolant [3] Means for cooling the coolant in the tank contains the evaporator of the refrigeration machine.

Недостатком этого устройства является большая материалоемкость и большие удельные затраты на охлаждение сельхозпродукции. The disadvantage of this device is the large consumption of materials and large unit costs for cooling agricultural products.

Задачей изобретения является увеличение времени работы устройства в годовом цикле (до 100%), уменьшение его материалоемкости, удельных затрат на охлаждение сельхозпродукции, повышение надежности и эффективности охлаждающих систем. The objective of the invention is to increase the operating time of the device in the annual cycle (up to 100%), reduce its material consumption, unit costs for cooling agricultural products, increase the reliability and efficiency of cooling systems.

В результате использования изобретения за счет аккумуляции как естественного, так и искусственного холода в виде холодной воды и льда, повышается надежность и эффективность охлаждающих систем, уменьшаются материалоемкость, удельные затраты на охлаждение сельхозпродукции. As a result of the use of the invention due to the accumulation of both natural and artificial cold in the form of cold water and ice, the reliability and efficiency of cooling systems are increased, material consumption, unit costs for cooling agricultural products are reduced.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что средство для охлаждения хладоносителя в резервуаре аккумулятора холода содержит размещенную в резервуаре панель, выполненную в виде короба или цилиндра, открытого в верхней части, внутри которой в тепловом контакте с наружными теплообменными поверхностями установлены сдвоенные термоэлектрические элементы, разделенные теплоизолирующей перегородкой, электрически соединенные между собой и с реверсирующим блоком системы управления, а на стенках резервуара перпендикулярно к ним укреплены направляющие, на которых с возможностью перемещения по ним установлены теплоизолирующие щиты. Полость между внутренними стенками панели может быть разделена вертикальной перегородкой плоской или цилиндрической формы с образованием щелевого отверстия между перегородкой и днищем панели. В верхней части полости с одной стороны от перегородки установлен вентилятор. В полостях между внутренними стенками панели и перегородкой установлены трубопроводы, соединенные с системами водоснабжения фермы, при этом на трубопроводах выполнены распылительные отверстия и установлены клапаны, управляемые вручную или дистанционно, и электрически соединенные с программным блоком системы управления. The above technical result is achieved in that the means for cooling the coolant in the reservoir of the cold accumulator comprises a panel located in the reservoir, made in the form of a box or cylinder, open in the upper part, inside which double thermoelectric elements are installed in thermal contact with external heat-exchange surfaces, separated by a heat-insulating partition electrically connected to each other and with the reversing block of the control system, and on the walls of the tank perpendicular to them guides are mounted on which heat-insulating shields are installed with the possibility of moving along them. The cavity between the inner walls of the panel can be divided by a vertical partition of a flat or cylindrical shape with the formation of a slit hole between the partition and the bottom of the panel. A fan is installed in the upper part of the cavity on one side of the partition. In the cavities between the inner walls of the panel and the partition, pipelines are connected to the farm's water supply systems, while spray holes are made on the pipelines and valves are installed that are manually or remotely controlled and are electrically connected to the control unit software.

На фиг.1 представлена установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов, поперечный разрез; на фиг.2 то же, продольный разрез. Figure 1 shows the installation for cooling milk and other agricultural products, a cross section; figure 2 is the same, a longitudinal section.

Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов содержит аккумулятор холода, включающий резервуар 1, в котором размещено средство для охлаждения хладоносителя в теплое время. Это средство содержит размещенную в резервуаре 1 панель 2, выполненную в виде короба или цилиндра, открытого в верхней части, внутри которой в тепловом контакте с наружными теплообменными поверхностями устанавливаются сдвоенные термоэлектрические элементы 3 и 4, разделенные теплоизолирующей перегородкой 5, электрически соединенные между собой и с реверсирующим блоком 6, а нижняя часть резервуара 1 соединена соединительным трубопроводом 7 с насосом 8, теплообменником 9 и с подающим трубопроводом 10, соединяющим насос 8 с верхней частью резервуара 1 аккумулятора холода. На стенках резервуара 1 перпендикулярно укреплены направляющие 11, на которых с возможностью перемещения по ним установлены теплоизолирующие щиты 12. Полость между внутренними стенками панели разделена вертикальной перегородкой 13 плоской и цилиндрической формы, образующей щелевое отверстие с днищем панели, а в верхней части полости с одной стороны от перегородки 13 установлен вентилятор 14. Причем в полостях между внутренними стенками панели и перегородкой 13 установлены трубопроводы 15, соединенные с системами водоснабжения фермы и потребителями теплой воды, а на этих трубопроводах 15 выполнены распылительные отверстия 16 и установлены клапаны 17 с ручным или дистанционным управлением, электрически соединенные с программным блоком 18 системы 19 управления процессом охлаждения хладоносителя, соединенной с датчиком 20 температуры. Панель 2 может накрываться крышкой 21. Installation for cooling milk and other agricultural products contains a cold accumulator, including a reservoir 1, in which there is a means for cooling the coolant in warm time. This tool contains a panel 2 located in the tank 1, made in the form of a box or cylinder, open in the upper part, inside of which, in thermal contact with external heat-exchange surfaces, dual thermoelectric elements 3 and 4 are installed, separated by a heat-insulating partition 5, electrically connected to each other and reversing unit 6, and the lower part of the tank 1 is connected by a connecting pipe 7 to a pump 8, a heat exchanger 9 and a supply pipe 10 connecting a pump 8 to the upper part of the reserve Var 1 battery cold. On the walls of the tank 1, guides 11 are perpendicularly fixed, on which heat-insulating panels 12 are mounted with the possibility of moving along them. The cavity between the inner walls of the panel is divided by a vertical partition 13 of a flat and cylindrical shape, forming a slotted hole with the bottom of the panel, and on the one side in the upper part of the cavity a fan 14 is installed from the partition 13. Moreover, in the cavities between the inner walls of the panel and the partition 13, pipelines 15 are connected to the farm’s water supply systems and warm water boilers, and spray pipes 16 are made on these pipelines 15 and manual or remote control valves 17 are installed that are electrically connected to the program unit 18 of the refrigerant cooling process control system 19 connected to the temperature sensor 20. Panel 2 may be covered with a cover 21.

Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов работает следующим образом. Installation for cooling milk and other agricultural products is as follows.

Аккумулятор естественного и искусственного холода может устанавливаться как в помещении, так и на открытом воздухе. The battery of natural and artificial cold can be installed both indoors and outdoors.

При установке на открытом воздухе в холодное время года теплоизолирующие щиты 12 отодвигаются по направляющим 11, и хладоноситель, например, вода, размещаемая в резервуаре 1, охлаждается через его теплопроводящие стенки с возможным образованием льда. В теплое время года щиты 12 придвигаются к стенкам и изолируют резервуар 1. В этом случае по команде датчика 20 температуры, связанного с системой 19 управления, включается реверсивный блок 6, который подключает сдвоенные термоэлектрические элементы 3 и 4, выполняющие роль холодных и горячих спаев термоэлектрической системы. При этом наружные теплообменные поверхности панели начинают охлаждаться, охлаждая хладоноситель воду, находящуюся в резервуаре 1. На внешних теплообменных поверхностях панели 2 начинает образовываться лед. Тепло от горячих термоэлементов 4 может отводиться либо воздухом (при этом запускаются вентиляторы 14), либо водой при помощи трубопроводов 15, соединенных с системами водоснабжения фермы, либо наиболее рентабельным комбинированным способом. При этом один из клапанов 17 закрывается и вода через трубопроводы 15 подается во внутреннее пространство панели 2 и распыляется через распылительные отверстия 16 на поверхностях нагретых термоэлементов 4, смачивая их. После этого подача воды прекращается по сигналу программного блока 18 при помощи клапана 17. Воздух, перемещаемый вентиляторами 14, усиливает отбор тепла от нагретых поверхностей, испаряя влагу с их поверхности. Испарение влаги фиксируется индикатором, например, контролирующим электропроводность поверхности. После испарения или по временному сигналу поступает новая порция воды. При этом расход воды минимизируется. Лед, намораживаемый на наружных поверхностях панели 2, накапливаясь, уменьшает фактическую хладопроизводительность термоэлементов, так как служит термоизолятором и препятствует дальнейшему охлаждению воды. Для устранения этого явления по команде реверсирующего блока 6 изменяется направление тока через термоэлектрические элементы 3 и 4 и "холодный" термоэлемент 3 становится "горячим", а "горячий" термоэлемент 4 "холодным". При этом лед с наружных поверхностей панели 2 отходит от нее и всплывает, освобождая наружные охлаждающие поверхности панели 2. Затем реверсирующий блок 6 по команде программного блока 18 восстанавливает прежнее направление тока и процесс льдообразования продолжается по новому циклу. Горячий и холодный термоэлементы 3 и 4 разделены теплоизолирующей перегородкой 5. When installed outdoors in the cold season, heat-insulating panels 12 are moved along the guides 11, and a coolant, for example, water placed in the tank 1, is cooled through its heat-conducting walls with the possible formation of ice. In the warm season, shields 12 move to the walls and isolate the tank 1. In this case, on the command of the temperature sensor 20 connected to the control system 19, a reversing unit 6 is turned on, which connects the dual thermoelectric elements 3 and 4, which act as cold and hot thermoelectric junctions system. In this case, the outer heat-exchange surfaces of the panel begin to cool, cooling the coolant water in the tank 1. On the external heat-exchange surfaces of the panel 2, ice begins to form. Heat from hot thermocouples 4 can be removed either by air (in this case, fans 14 are started), or by water using pipelines 15 connected to the farm's water supply systems, or in the most cost-effective combined way. In this case, one of the valves 17 is closed and water is supplied through pipelines 15 to the interior of panel 2 and sprayed through the spray holes 16 on the surfaces of the heated thermocouples 4, wetting them. After that, the water supply is stopped at the signal of the program unit 18 using the valve 17. The air moved by the fans 14, enhances the selection of heat from heated surfaces, evaporating moisture from their surface. Moisture evaporation is fixed by an indicator, for example, which controls the surface conductivity. After evaporation or at a temporary signal, a new portion of water arrives. At the same time, water consumption is minimized. The ice that freezes on the outer surfaces of panel 2, accumulating, reduces the actual refrigerating capacity of thermocouples, as it serves as a thermal insulator and prevents further cooling of the water. To eliminate this phenomenon, at the command of the reversing unit 6, the direction of the current through the thermoelectric elements 3 and 4 changes and the “cold” thermocouple 3 becomes “hot” and the “hot” thermocouple 4 “cold”. In this case, ice from the outer surfaces of panel 2 departs from it and floats, freeing the external cooling surfaces of panel 2. Then, the reversing unit 6, upon the command of program unit 18, restores the previous current direction and the ice formation process continues in a new cycle. Hot and cold thermocouples 3 and 4 are separated by a heat-insulating partition 5.

Использование аккумулированного холода происходит следующим образом. Охлажденная вода или другой хладоноситель по соединительному трубопроводу 7 из нижней части резервуара насосом 8 подается к теплообменнику 9, охлаждая молоко или другую сельскохозяйственную продукцию, а затем по подающему трубопроводу 10 поступает в верхнюю часть резервуара 1, где охлаждается, и процесс повторяется. The use of accumulated cold is as follows. Chilled water or other coolant is passed through a connecting pipe 7 from the bottom of the tank to the heat exchanger 9 by pump 8, cooling milk or other agricultural products, and then through the supply pipe 10 it enters the top of the tank 1, where it is cooled, and the process is repeated.

Сельскохозяйственная продукция, помещаемая во фляги или контейнеры, может размещаться и непосредственно в резервуаре 1 аккумулятора холода. Agricultural products placed in jars or containers can also be placed directly in reservoir 1 of the cold accumulator.

Уменьшение материалоемкости, увеличение хладопроизводительности и эффективности данной установки обеспечивается наличием двух льдообразующих поверхностей панели 2 с термоэлементами и поверхности охлаждения резервуара 1, а также наличием системы управления процессом охлаждения хладоносителя, обеспечивающей заданный режим охлаждения. The decrease in material consumption, increase in refrigerating capacity and efficiency of this installation is ensured by the presence of two ice-forming surfaces of the panel 2 with thermocouples and the cooling surface of the tank 1, as well as the presence of a control system for the cooling process of the coolant that provides the specified cooling mode.

Claims

1. Installation for cooling milk and other agricultural products, comprising a heat exchanger communicated by connecting and supply pipelines through a pump with a cold storage tank, means for cooling the coolant in the battery tank in warm time, and a control system for the cooling process of the coolant, characterized in that the means for cooling the refrigerant contains a panel located in the tank, made in the form of a box or cylinder, open in the upper part, inside of which in the thermal circuit Double thermoelectric elements are installed along with external heat-exchange surfaces, separated by a heat-insulating partition, electrically connected between each other and with a reversing control system unit, and guides are mounted on the walls of the tank perpendicular to them, on which heat-insulating shields are mounted.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the cavity between the inner walls of the panel is divided by a vertical partition of a flat or cylindrical shape with the formation of a slit hole between the partition and the bottom of the panel, and a fan is installed in the upper part of the cavity on one side of the partition.

3. Installation according to claims 1 and 2, characterized in that in the cavities between the inner walls of the panel and the partition there are installed pipelines connected to the farm's water supply systems, while the pipes have spray holes and installed valves controlled manually or remotely and electrically connected with the program unit of the control system.