RU2423824C1

RU2423824C1 - Refrigerating plant for milk cooling using natural and artificial cold

Info

Publication number: RU2423824C1
Application number: RU2009143336/21A
Authority: RU
Inventors: Фридрих Григорьевич Марьяхин (RU); Фридрих Григорьевич Марьяхин; Александр Иванович Учеваткин (RU); Александр Иванович Учеваткин; Борис Петрович Коршунов (RU); Борис Петрович Коршунов; Алексей Борисович Коршунов (RU); Алексей Борисович Коршунов; Юрий Борисович Пржетишевский (RU); Юрий Борисович Пржетишевский; Николай Валентинович Романовский (RU); Николай Валентинович Романовский; Юрий Евгеньевич Ярославцев (RU); Юрий Евгеньевич Ярославцев
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-07-20
Also published as: RU2009143336A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention refers to agricultural industry. The proposed plant includes charging refrigerating machine, heat insulated impounding reservoir with evaporator located in it, water pump, milk heat exchanger, cooling agent heat exchanger, control unit, ambient air and cooling agent temperature sensors. Evaporator of charging refrigerating machine is combined and has additional coil consisting of tubes having thermal contact with heat exchange surfaces of evaporator. One end of additional coil is connected to input of cooling agent heat exchanger installed in open air with the fan arranged in front of it. Other end of coil is connected to lower part of heat insulated flash tank through cooling agent pump. Upper part of flash tank is connected to heat exchanger output for cold carrier, which is located in open air. Tank is filled with environmentally safe cold carrier with low freezing temperature, e.g. with water solution of calcium chloride or sodium chloride.

EFFECT: invention improves reliability and cooling efficiency of milk.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области охлаждения сельскохозяйственных продуктов, в том числе молока, и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве, пищевой промышленности, а также при обработке и хранении продуктов.The invention relates to the field of cooling agricultural products, including milk, and can be used in agricultural production, food industry, as well as in the processing and storage of products.

Известны установки для охлаждения сельхозпродукции, в частности молока, с использованием природного холода (См., например, «Установка для охлаждения молока», А.С. СССР №1124167, Б.И. №42 от 15.11.84), содержащая теплообменник, приемник естественного холода, насос для циркуляции хладоносителя, трубопроводы, вентили.Known installation for cooling agricultural products, in particular milk, using natural cold (See, for example, "Installation for cooling milk", AS USSR No. 1124167, BI No. 42 of 11/15/84), containing a heat exchanger, natural cold receiver, coolant circulation pump, pipelines, valves.

Недостатком этих устройств являются низкая аккумулирующая способность, надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха и большая материалоемкость.The disadvantage of these devices is the low storage capacity, reliability in conditions of negative outside temperatures and high material consumption.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является «Охлаждающее устройство для ферм» (Патент РФ №2081564, БИ №17, 1997). Устройство содержит подзарядную холодильную машину, теплоизолированный аккумулирующий резервуар с расположенным в нем испарителем, насос для воды, теплообменник для молока, теплообменник для хладоносителя, состоящий из распылительной трубы с аэродинамическим пластинами, находящимися внутри направляющего цилиндра, краны, блок управления, датчики температуры.Of the known devices, the closest in technical essence to the proposed invention is the “Cooling device for farms” (RF Patent No. 2081564, BI No. 17, 1997). The device contains a rechargeable refrigeration machine, a heat-insulated storage tank with an evaporator located in it, a water pump, a milk heat exchanger, a coolant heat exchanger consisting of a spray tube with aerodynamic plates located inside the guide cylinder, taps, a control unit, temperature sensors.

Недостатками этого устройства являются низкие хладопроизводительность, аккумулирующая способность и надежность в условиях отрицательных температур наружного воздуха, а также высокая материалоемкость.The disadvantages of this device are low refrigeration performance, storage capacity and reliability in conditions of negative outside temperatures, as well as high material consumption.

Задачей изобретения является повышение аккумулирующей способности, хладопроизводительности и надежности в условиях отрицательных температур наружного воздуха, а также снижение материалоемкости.The objective of the invention is to increase the storage capacity, refrigerating capacity and reliability in conditions of negative outside temperatures, as well as reducing material consumption.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что 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 распложенным 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 и др.), верхняя часть которого соединена с выходом теплообменника для хладоносителя, расположенного на открытом воздухе, а датчик температуры наружного воздуха и вентилятор электрически соединены с блоком управления, причем входные и выходные трубопроводы секции хладоносителя теплообменника для молока соединены трубопроводом с установленным на нем вентилем.The above technical result is achieved in that the evaporator of the rechargeable refrigeration machine, housed in a heat-insulated storage tank, is combined and has an additional coil consisting of pipes having thermal contact with the heat-exchanging surfaces of the evaporator, connected at one end to the inlet of the outdoor heat exchanger installed with in front of it is a fan, and the other end with a coolant pump located in the production room and from the bottom I have a thermally insulated expansion tank filled with an environmentally friendly coolant with a low freezing temperature (for example, an aqueous solution of calcium chloride or sodium, etc.), the upper part of which is connected to the outlet of the heat exchanger for a coolant located outdoors, and the outdoor temperature sensor and fan are electrically connected to the control unit, and the input and output pipelines of the refrigerant section of the heat exchanger for milk are connected by a pipe with installed valve on it.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид установки для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода.The invention is illustrated by the drawing, which shows a General view of the installation for cooling milk using natural and artificial cold.

Установка для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода содержит подзарядную холодильную машину 1, теплоизолированный аккумулирующий резервуар 2 с расположенным в нем испарителем 3, насос для воды 4, теплообменник для молока 5, блок управления 6, датчик температуры наружного воздуха 7, датчик температуры хладоносителя 8, причем испаритель 3 выполнен комбинированным и имеет дополнительный змеевик 9, состоящий из труб, имеющих тепловой контакт с теплообменными поверхностями испарителя 3, соединенный одним концом с входом установленного на открытом воздухе теплообменника хладоносителя 10 с размещенным перед ним вентилятором 11, а другим концом с распложенным в производственном помещении насосом хладоносителя 12 и с нижней частью теплоизолированного расширительного бачка 13, заполненного экологически безопасным хладоносителем с низкой температурой замерзания (например, водным раствором хлористого кальция или натрия и др.), верхняя часть которого соединена с выходом теплообменника для хладоносителя 10, расположенного на открытом воздухе, на котором установлен датчик температуры наружного воздуха 7 и вентилятор 11, электрически соединенные с блоком управления 6, причем входные и выходные трубопроводы секции хладоносителя теплообменника для молока 5 соединены трубопроводом с установленным на нем вентилем 14.An installation for cooling milk using natural and artificial cold contains a recharge refrigeration machine 1, a heat-insulated storage tank 2 with an evaporator 3 located in it, a water pump 4, a milk heat exchanger 5, a control unit 6, an outdoor temperature sensor 7, a coolant temperature sensor 8, and the evaporator 3 is made combined and has an additional coil 9, consisting of pipes having thermal contact with the heat exchange surfaces of the evaporator 3, connected to one end m with the inlet of the installed coolant heat exchanger 10 with the fan 11 located in front of it, and the other end with the coolant pump 12 located in the production room and with the bottom of the insulated expansion tank 13 filled with an environmentally friendly coolant with a low freezing temperature (for example, an aqueous solution calcium chloride or sodium, etc.), the upper part of which is connected to the outlet of the heat exchanger for coolant 10, located in the open air, on which ohm installed outside air temperature sensor 11, the fan 7 and electrically connected to the control unit 6, the input and output pipes of the heat exchanger coolant section 5 are connected to the milk conduit mounted with a valve 14.

Установка для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода (далее установка) работает следующим образом.Installation for cooling milk using natural and artificial cold (hereinafter installation) works as follows.

Теплоизолированный аккумулирующий резервуар 2 с расположенным в нем испарителем 3 подзарядной холодильной машины 1 заполняется водой, а теплоизолированный расширительный бачок 13 и дополнительный змеевик 9 заполняются экологически безопасной жидкостью с низкой температурой замерзания. Установка работает в режиме аккумуляции холода от источников естественного и искусственного холода в виде намораживаемого льда, ледяной воды и выдачи ее для охлаждения молока во время цикла охлаждения. В холодное время года при отрицательной температуре наружного воздуха по команде датчика температуры наружного воздуха 7 включается насос хладоносителя 12 и вентилятор 11. Жидкость с низкой температурой замерзания из теплоизолированного расширительного бачка 13 поступает в дополнительный змеевик 9 испарителя 3, а оттуда - в теплообменник хладоносителя 10, охлаждается и поступает обратно в теплоизолированный расширительный бачок 13, в насос хладоносителя 12, дополнительный змеевик 9 и цикл замыкается. При этом вода в аккумулирующем резервуаре 2, куда помещен испаритель 3, охлаждается через общие теплообменные поверхности, например поверхности панелей, ребер и другие поверхности, с которыми теплообменник секции хладагента и дополнительного змеевика 9 комбинированного испарителя 3 имеют тепловой контакт. На общих теплообменных поверхностях испарителя 3 намораживается лед.The heat-insulated storage tank 2 with the evaporator 3 located in it of the recharging chiller 1 is filled with water, and the heat-insulated expansion tank 13 and the additional coil 9 are filled with an environmentally friendly liquid with a low freezing temperature. The unit operates in the mode of accumulation of cold from sources of natural and artificial cold in the form of freezing ice, ice water and dispensing it to cool milk during the cooling cycle. In the cold season, at a negative outside temperature, at the command of the outside temperature sensor 7, the coolant pump 12 and fan 11 are turned on. The liquid with a low freezing temperature from the heat-insulated expansion tank 13 enters the additional coil 9 of the evaporator 3, and from there to the coolant heat exchanger 10, it is cooled and fed back to a thermally insulated expansion tank 13, to a coolant pump 12, an additional coil 9 and the cycle closes. In this case, the water in the storage tank 2, where the evaporator 3 is placed, is cooled through common heat exchange surfaces, for example, the surfaces of panels, fins and other surfaces with which the heat exchanger of the refrigerant section and the additional coil 9 of the combined evaporator 3 have thermal contact. On the common heat transfer surfaces of the evaporator 3, ice freezes.

При повышении температуры наружного воздуха и хладоносителя в аккумулирующем резервуаре 2 подключается подзарядная холодильная машина 1. При этом хладагент поступает в секцию хладагента испарителя 3 и доохлаждает хладоноситель. Температура хладоносителя контролируется датчиком температуры хладоносителя 8.When the temperature of the outdoor air and the coolant rises in the storage tank 2, a recharging chiller 1 is connected. The refrigerant enters the refrigerant section of the evaporator 3 and cools the coolant. The temperature of the coolant is monitored by the temperature sensor of the coolant 8.

При охлаждении хладоносителя до околонулевой температуры и подаче молока для охлаждения в теплообменнике для молока 5 по сигналу, поступающему с датчика температуры хладоносителя 8, включается насос для воды 4 и хладоноситель подается на теплообменник для молока 5, где молоко охлаждается. Нагретый хладоноситель возвращается для охлаждения в теплоизолированный аккумулирующий резервуар 2. Аккумуляция холода в аккумулирующем резервуаре 2 может происходить практически непрерывно, в т.ч. в ночное время.When the coolant is cooled to near zero temperature and milk is supplied for cooling in the milk heat exchanger 5, the signal for the water pump 4 is turned on by the signal from the coolant temperature sensor 8 and the coolant is supplied to the milk heat exchanger 5, where the milk is cooled. The heated coolant is returned for cooling to the heat-insulated storage tank 2. The accumulation of cold in the storage tank 2 can occur almost continuously, including at night time.

При ограничении или прекращении поступления природного холода в теплое время года отключается насос хладоносителя 12, вентилятор 11 и подключается подзарядная холодильная машина 1. При этом хладагент подается в секцию хладагента комбинированного испарителя 3, теплообменные поверхности которого имеют тепловой контакт с дополнительным змеевиком 9. Таким образом, теплообменные поверхности испарителя 3 являются общими и работают в течение всего года как с источниками естественного, так и искусственного холода.When limiting or stopping the flow of natural cold in the warm season, the refrigerant pump 12, fan 11 are turned off and the recharging chiller 1 is connected. In this case, the refrigerant is supplied to the refrigerant section of the combined evaporator 3, the heat exchange surfaces of which have thermal contact with an additional coil 9. Thus, the heat exchange surfaces of evaporator 3 are common and work throughout the year with both sources of natural and artificial cold.

Во время обслуживания теплообменника для молока 5 вентиль 14 открывается и поток хладоносителя из теплоизолированного резервуара 2 идет в обход по трубопроводу, соединяющему вход и выход теплообменника для молока 5. Поступающие и отводящие трубы при этом перекрываются.During maintenance of the milk heat exchanger 5, the valve 14 opens and the coolant flow from the heat-insulated tank 2 is bypassed through a pipeline connecting the inlet and outlet of the milk heat exchanger 5. The incoming and outgoing pipes are blocked.

Наличие дополнительного змеевика 9, заполненного хладоносителем с низкой температурой замерзания, имеющего тепловой контакт с теплообменными поверхностями испарителя 3, общими для источников искусственного и естественного холода, позволяет увеличить эффективность использования поверхности теплообмена и массы испарителя 3, повысить аккумулирующую способность, хладопроизводительность и надежность охлаждающей системы при отрицательных температурах наружного воздуха и тем самым повысить эффективность работы всей установки для охлаждения молока с использованием естественного и искусственного холода.The presence of an additional coil 9 filled with a coolant with a low freezing temperature, having thermal contact with the heat exchange surfaces of the evaporator 3 common to sources of artificial and natural cold, allows to increase the efficiency of using the heat exchange surface and the mass of the evaporator 3, to increase the storage capacity, refrigerating capacity and reliability of the cooling system at negative outside temperatures and thereby increase the efficiency of the entire installation for cooling denia milk using natural and artificial cold.

Claims

1. Installation for cooling milk using natural and artificial cold, containing a recharge 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 refrigerant sensors, characterized in that the evaporator of the rechargeable refrigeration machine, placed in a heat-insulated storage tank, is combined and has an additional coil, consisting from pipes having thermal contact with the heat exchange surfaces of the evaporator, connected at one end to the inlet of the installed coolant heat exchanger with a fan located in front of it, and the other end - with the coolant pump located in the production room and with the lower part of the insulated expansion tank filled with an environmentally friendly low freezing point refrigerant, for example, an aqueous solution of calcium chloride or sodium, the upper part of which is connected yield exchanger for coolant located outdoors.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the outdoor temperature sensor and the fan are electrically connected to the control unit.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet pipelines of the refrigerant section of the heat exchanger for milk are connected by a pipe to a valve mounted on it.