RU2812110C1 - Установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для намораживания и использования природного холода для охлаждения жидких продуктов, таких как молоко. Установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока содержит теплоизолированный резервуар, водяной насос, водопроводную систему, ограничительную решётку в придонной части теплоизолированного резервуара, не позволяющую полностью заполнять льдом весь его объем, горловину в верхней части, с закрепленной на ней саморегулирующейся нагревательной лентой для отпайки ледяных пластов, вентилятор, установленный над теплоизолированным резервуаром для создания ветрового потока, оперативную емкость для воды, перетекающей из теплоизолированного резервуара в процессе образования ледяных пластов до полного заполнения льдом резервуара. Молоко перед подачей в теплообменник-охладитель проходит через тепловой насос на диоксиде углерода, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя и дросселя. Обеспечивается использование тепловой энергии молока для нагрева воды и дальнейшее использование этой воды в технических нуждах. 1 ил.

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для намораживания и использования природного холода для охлаждения жидких продуктов, таких как молоко.

Известно изобретение для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока (патент №2688287 опубликованное 21.05.2019г. бюл. №15) которое содержит теплоизолированный резервуар, водяной насос, водопроводную систему, ограничительную решётку в придонной части теплоизолированного резервуара, не позволяющую полностью заполнять льдом весь его объем, горловину в верхней части, с закрепленной на ней саморегулирующейся нагревательной лентой для отпайки ледяных пластов, вентилятор, установленный над теплоизолированным резервуаром для создания ветрового потока, оперативную емкость для воды, перетекающей из теплоизолированного резервуара в процессе образования ледяных пластов до полного заполнения льдом резервуара. Оперативная емкость имеет кран для возвращения воды в теплоизолированный резервуар перед началом нового периода намораживания.

Недостатками конструкции является то, что тепловая энергия, полученная от молока, не используется в технических нуждах, а возвращается в подледное пространство, нагревая эту воду, что приводит к подтаиванию уже намороженных слоев, тем самым увеличивает объем заготовленного льда. Еще одним недостатком является то, что весь процесс намораживания не автоматизирован.

Технический результат предполагаемого изобретения – использование тепловой энергии молока для нагрева воды и дальнейшее использование этой воды в технических нуждах (поение, мойка оборудования и т.д.). А так же автоматизация процесса намораживания.

Технический результат достигается тем, что установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока, содержащая теплоизолированный резервуар, водяной насос, водопроводную систему, ограничительную решётку в придонной части теплоизолированного резервуара, не позволяющую полностью заполнять льдом весь его объем, горловину в верхней части, с закрепленной на ней саморегулирующейся нагревательной лентой для отпайки ледяных пластов, вентилятор, установленный над теплоизолированным резервуаром для создания ветрового потока, оперативную емкость для воды, перетекающей из теплоизолированного резервуара в процессе образования ледяных пластов до полного заполнения льдом резервуара, отличающаяся тем, что молоко перед подачей в теплообменник-охладитель проходит через тепловой насос на диоксиде углерода, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя и дросселя, где передает часть тепловой энергии воде из скважины, которая в дальнейшем используется для технических нужд (поение, мойка оборудования и т.д.). Дополнительно установлены два датчика уровня воды и контролер включения и выключения насоса и саморегулирующей нагревательной ленты

Установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока состоит из теплоизолированного резервуара (1) (фиг. 1), водяного насоса (2), ограничительной решетки (3), саморегулирующейся нагревательной ленты (4), фиксаторов ледяных пластов (5), затопленного ледяного пласта (6), вентилятора (7), теплообменника-охладителя (8), крана теплообменника-охладителя (9), крана оперативной емкости (10), прозрачной измерительной трубы (11), оперативной емкости (12), компрессора (13), конденсатора (14), испарителя (15), дроссель (16), датчик уровня воды 17,датчик уровня воды 18, контролер 19.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. После завершения монтажных работ теплоизолированный резервуар 1 заполняется водой до середины его горловины. С наступлением морозного периода на поверхности воды в теплоизолированном резервуаре 1 начинает образовываться ледяной слой. С течением времени толщина слоя увеличивается. Для увеличения скорости намораживания льда включают вентилятор 7, создающий ветровой поток над поверхностью теплоизолированного резервуара 1. Поскольку толщина ледяного слоя растет вниз, то внутри теплоизолированного резервуара 1 возникает избыточное давление в связи с тем, что объем льда больше объёма воды, на которой он образовался (общеизвестный факт). Вода из теплоизолированного резервуара 1 через водяной насос 2 и напорный трубопровод перетекает в прозрачную измерительную трубу 11, в результате чего уровень ее повышается, сигнализируя о повышении давления в теплоизолированном резервуаре 1 и о росте толщины ледяного пласта. При достижении толщины слоя льда оптимальной величины, например, 10 см, срабатывает датчик уровня 17 который передает сигнал в контролер 19 который включает водяной насос 2 и откачивает небольшое количество воды из теплоизолированного резервуара 1 в оперативную емкость 12 так, чтобы уровень воды в горловине теплоизолированного резервуара 1 установился ниже фиксаторов ледяных пластов 5 на уровне датчика 18, образуя между пластом льда, примороженным к горловине, и водой вакуумметрическое давление. Одновременно с включением водяного насоса 2 контролер 19 включает саморегулирующуюся нагревательную ленту 4, которая отогревает пласт льда от стенок горловины теплоизолированного резервуара 1. После отпайки слой льда под действием собственного веса и вакуумметрического давления, созданного за счет оттока воды, отрывается от горловины и опускается на поверхность воды в теплоизолированном резервуаре 1, раздвигая фиксаторы ледяных пластов 4. Когда вода опускается, ниже датчика уровня 18 подается сигнал в контролер 19 и насос выключается вместе с саморегулирующейся нагревательной лентой. Вода самотеком перетекает из оперативной емкости 12 в теплоизолированный резервуар 1.Уровень воды в нем снова устанавливается на первоначальной отметке, а фиксаторы ледяных пластов 5 будут удерживать затопленный ледяные пласты 6 от всплытия. Далее процесс циклически повторяется.

Молоко для предварительного охлаждения попадает в диоксидно углеродный тепловой насос, в котором происходит следующий процесс. Хладагент R744 всасывается компрессором, где происходит его резкое сжатие с выделением большого количества тепловой энергии, перегретый газ попадает в конденсатор, в нем температура хладагента падает выделяемая тепловая энергия передается воде из скважины, хладагент конденсируется и поступает в дроссельный вентиль , где происходит резкое снижение давления и температуры хладагента, после чего жидкий хладагент попадает в испаритель, в нем происходит интенсивное испарение хладагента за счет притока тепловой энергии через стенки охладителя от охлаждающей среды (молока). Температура охлаждающей среды уменьшается. Далее цикл повторяется. Дальнейшее охлаждение молока до нужных температур происходит в теплообменнике охладителе 8 за счет циркуляции холодной воды из теплоизолированного резервуара 1 с помощью водяного насоса 2. Управление работой теплообменника-охладителя 8 осуществляется краном теплообменника-охладителя 9.

Claims (1)

1. Установка для послойного намораживания и использования природного льда при охлаждении молока, содержащая теплоизолированный резервуар, водяной насос, водопроводную систему, ограничительную решётку в придонной части теплоизолированного резервуара, не позволяющую полностью заполнять льдом весь его объем, горловину в верхней части, с закрепленной на ней саморегулирующейся нагревательной лентой для отпайки ледяных пластов, вентилятор, установленный над теплоизолированным резервуаром для создания ветрового потока, оперативную емкость для воды, перетекающей из теплоизолированного резервуара в процессе образования ледяных пластов до полного заполнения льдом резервуара, отличающаяся тем, что молоко перед подачей в теплообменник-охладитель проходит через тепловой насос на диоксиде углерода, состоящий из компрессора, конденсатора, испарителя и дросселя, где передает часть тепловой энергии воде из скважины, а также автоматизирована система намораживания льда.