Охладитель молока с аккумулятором холода

Международная патентная классификация:       A01J F25B F25D

Патент на изобретение №:      2175833

Автор:      Гусев В.Н., Заречкин Е.Ю., Рыжов А.А., Савичев А.П., Скиба В.В.

Патентообладатель:      Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно- производственное предприятие "Мотор"

Дата публикации:      20 Ноября, 2001

Начало действия патента:      6 Октября, 1999

Адрес для переписки:      450039, г.Уфа, ул. Сельская-Богородская, 2, ФГУП "НПП" "Мотор"

Изображения

Изобретение предназначено для использования в пищевой промышленности при холодильной обработке молока. Устройство для охлаждения молока содержит теплообменник с трактами теплоносителя и молока, источник искусственного холода в виде термоэлектрического блока с теплообменными трактами горячего и холодного спаев, источник естественного холода. Выход из тракта теплоносителя теплообменника соединен с входом в аккумулятор холода в виде изотермической емкости, заполненной теплоносителем с низкой температурой замерзания (плавления), и размещенными в ней сосудами с жидкостью, имеющей температуру замерзания (плавления) более высокую, чем у теплоносителя. Выход из аккумулятора холода сообщен с насосом, обеспечивающим подачу теплоносителя последовательно на вход в теплообменный тракт холодного спая термоэлектрического блока и на вход в тракт теплоносителя теплообменника. На выходе из аккумулятора холода установлен вентиль. Изобретение обеспечивает сокращение времени охлаждения молока за счет использования наряду с холодом, вырабатываемым термоэлектрическим блоком, холода, аккумулированного льдом с высокой удельной теплотой плавления. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к холодильной технике для пищевой промышленности. Известно устройство [1] для производства блочного льда. Основной его частью является рассольный бак, разделенный на две части: в одной его части находятся испарительные змеевики (испарительное отделение), а в другой размещены формы с водой, в которых образуется лед при отводе тепла от воды к рассолу (льдогенераторное отделение).

Циркуляция рассола в рассольном баке осуществляется при помощи мешалок.

Охлажденный рассол из испарительного отделения бака поступает в его льдогенераторное отделение, омывает формы с водой и отепленный поступает вновь на охлаждение в испарительное отделение бака.

Периодически формы с замерзшим льдом из бака вынимаются, после удаления льда и заполнения водой формы помещаются вновь в льдогенераторное отделение рассольного бака.

Известно устройство - термоэлектрический охладитель молока [2].

Устройство включает в себя источник искусственного холода - термоэлектрическую батарею (термоэлектрический блок) с подсоединенными к нему трубопроводами подвода воды для охлаждения коллектора горячих спаев термоэлектрического блока. Подлежащее охлаждению молоко омывает коллектор холодных спаев термоэлектрического блока и сливается в бидоны.

Известно устройство для охлаждения молока [3], содержащее теплообменник с подсоединенными к нему трубопроводами для подвода охлажденного и отвода отепленного теплоносителя, источники искусственного и естественного холода. Источник естественного холода в виде цилиндрической емкости имеет специальные устройства для распыливания, охлаждения и сбора охлажденного теплоносителя.

В связи с тем что мощности по производству и переработке молока, как правило, находятся на удалении друг от друга, возникает необходимость охлаждения молока до температуры 7...8oC перед его транспортировкой от производителя к переработчику.

Для наиболее полного сохранения свойств всех его компонентов необходимо, чтобы процесс охлаждения молока занимал минимально возможное время, что требует больших потребляемых мощностей энергии устройствами для охлаждения молока. Причем эти устройства включаются периодически, что приводит к нежелательным перегрузкам электросети.

Для снижения пиковых значений потребляемой мощности устройством для охлаждения молока и снижение затрат на энергию путем потребления ее в периоды с льготным тарифом целесообразно использование в устройстве охлаждения молока аккумулятора холода.

Наилучшие энергетические характеристики имеет аккумулятор холода на базе использования эффекта фазного перехода лед-жидкость с высокой удельной теплотой плавления льда. Кроме того, целесообразно, чтобы аккумулятор холода был принадлежностью устройства для охлаждения молока, а переход от режима аккумулирования холода к режиму его потребления был простым и не требовал изменения конфигурации устройства.

Известна установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов [4] (ближайший аналог).

Установка содержит теплообменник, сообщенный соединительным и подающим трубопроводами через насос с резервуаром аккумулятора холода, средство для охлаждения хладоносителя, размещенное в резервуаре аккумулятора и выполненное в виде короба или цилиндра, внутри которого в тепловом контакте с наружными теплообменными поверхностями установлены сдвоенные термоэлектрические элементы, разделенные теплоизолирующей перегородкой.

При работе термоэлектрические элементы подключаются к электропитанию, при этом наружные теплообменные панели охлаждаются, охлаждая хладоноситель - воду, находящуюся в резервуаре. На наружных теплообменных поверхностях начинает образовываться дед. Тепло от горячих термоэлементов отводится в окружающую среду. Лед, намораживаемый на наружных теплообменных поверхностях, накапливаясь, уменьшает хладопроизводительность термоэлементов. По команде реверсирующего блока системы управления меняется полярность электропитания термоэлементов, наружные, теплообменные поверхности начинают подогреваться, лед под действием тепла отделяется от них и всплывает, освобождая наружные теплообменные поверхности. Реверсирующий блок системы управления выдает команду на изменение полярности электропитания термоэлементов и процесс льдообразования продолжается по новому циклу.

Использование аккумулированного холода осуществляется путем прокачки насосом охлажденной воды из резервуара аккумулятора через теплообменник, в котором осуществляется охлаждение молока.

Данное устройство работает в циклическом режиме, определяемом реверсирующим блоком системы управления, что энергетических менее эффективно по сравнению с устройством, работающим непрерывно из-за затрат времени и энергии на отделение льда. Кроме того, сложно обеспечить отсутствие фрагментов льда из двухфазной среды лед-вода на входе в насос, что может приводить к его повреждению и снижению эффективности. Предполагаемое использование воды в качестве хладоносителя, имеющей температуру замерзания 0oC, значительно снижает возможный температурный перепад между охлаждаемым молоком и хладоносителем по сравнению с использованием жидкостей с более низкой температурой замерзания (например, растворы солей, спиртов и т.п.) и, следовательно, более низкую эффективность теплообменника.

Данным изобретением решается задача расширения арсенала технических средств для охлаждения молока.

На фиг.1 представлена схема охладителя молока с аккумулятором холода, на фиг. 2 - схема аккумулятора холода, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг. 2.

Охладитель молока с аккумулятором холода содержит теплообменник 1 с трактами теплоносителя и молока. Тракт молока теплообменника со стороны входа соединен с расходной емкостью 2, насосом 3 и приемной емкостью 4, а со стороны выхода - с изотермической накопительной емкостью 5.

Термоэлектрический блок 6 прямого преобразования электрической энергии в холод имеет теплообменные тракты подвода тепла к холодному спаю и отвода тепла от горячего спая. Тракт теплоносителя теплообменника 1 соединен трубопроводами с трактом подвода тепла к холодному спаю термоэлектрического блока 6, насосом 7, аккумулятором холода 8 и вентилем 9. Тракт отвода тепла от горячего спая термоэлектрического блока 6 соединен трубопроводами с источником естественного холода, включающего в себя воздушно-жидкостный теплообменник 10 с вентилятором 11, насос 12 и расширительный бак 13.

Термоэлектрический блок 6 подключен к блоку питания 14.

Аккумулятор холода 8 представляет из себя изотермическую емкость с патрубками подвода и отвода теплоносителя, заполненную теплоносителем с низкой температурой замерзания, в которой размещены контактирующие между собой и с внутренней поверхностью изотермической емкости сосуды 15 в форме параллелепипедов, заполненные жидкостью 16, имеющей температуру замерзания (плавление) более высокую, чем теплоноситель.

Сосуды 15 имеют плоскую верхнюю поверхность и гофрированную нижнюю поверхность. Плоская верхняя и нижняя гофрированная поверхности соседних контактирующих между собой сосудов 15 образуют каналы 17 для прохода теплоносителя.

Сосуды 15 установлены таким образом, что с внутренней поверхностью изотермической емкости контактируют три боковых поверхности каждого сосуда 15, а между четвертой боковой поверхностью и внутренней поверхностью изотермической емкости имеется зазор 18, который сообщается с каналами 17. Взаимное расположение зазоров 18 обеспечивает последовательное соединение всех каналов 17.

Охладитель молока с аккумулятором холода имеет два режима работы: 1. Аккумулирование холода 2. Охлаждение молока При работе в режиме аккумулирования холода молоко в приемную емкость 4 не подается. Под действием подведенной к термоэлектрическому блоку 6 электрической энергии от блока питания 14 возникает разность температур между горячим и холодным спаем термоэлектрического блока. Тепло от горячего спая с помощью источника естественного холода, включающего в себя воздушно-жидкостный теплообменник 10 с вентилятором 11, насос 12 с расширительным баком 13, с помощью циркулирующего в нем теплоносителя отводится в окружающую среду. Теплоноситель с низкой температурой замерзания, циркулирующий с помощью насоса 7 через тракт подвода тепла к холодному спаю термоэлектрического блока 6, отбирает тепло от жидкости, заключенной в сосуды 15, и в конечном итоге замораживает ее. После замораживания жидкости в сосудах 15 охладитель готов к работе в режиме охлаждения молока.

При работе в режиме охлаждения молоко поступает в приемную емкость 4, откуда насосом 3 закачивается в расходную емкость 2 и поступает в теплообменник 1, а после его прохождения сливается в изотермическую накопительную емкость 5.

Теплоноситель, выходящий из теплообменника 1, поступает в аккумулятор холода 8 и, проходя по его каналам 17, отдает часть своего тепла плавящемуся (таящему) льду в сосудах 15, после чего насосом 7 прокачивается через тракт подвода тепла к холодному спаю термоэлектрического блока 6 и охлажденный поступает на вход в теплообменник 1. Тепло от горячего спая термоэлектрического блока отводится в окружающую среду с помощью источника естественного холода, работа которого описана выше.

Таким образом, предлагаемый охладитель молока с аккумулятором холода обеспечивает аккумулирование холода намораживанием льда в непрерывном (не циклическом) режиме перед охлаждением молока и сокращение времени охлаждения молока за счет использования дополнительно к холоду, вырабатываемому термоэлектрическим блоком при работе в режиме охлаждения молока, холода, аккумулированного льдом с высокой удельной теплотой плавления.

В соответствии с данным изобретением разработана рабочая конструкторская документация и ведется изготовление опытного образца охладителя молока с аккумулятором холода.

Как показывают расчеты, аккумулятор холода с намораживанием льда, выполненный в соответствии с данным изобретением, по объему в 6 раз меньше, чем такой же аккумулятор, аккумулирующий холод в охлажденной до +1...+2oC воде.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ 1. Курылев E. С. , Герасимов Н.А. "Холодильные установки", Ленинград, "Машиностроение", 1980 г.

2. Колонке Е. А. "Термоэлектрические охлаждающие приборы", Ленинград, "Наука", 1967 г.

3. Патент РФ N 2001363. Т.Г.Исмаилов, Ф.Г.Марьяхин, А.И.Учеваткин, А.М. Мусин, А.Я.Бойко, С.А.Лукин, Ю.А.Цой "Устройство для охлаждения молока".

4. Патент РФ N 2086114. Андреев П.А., Костин В.Д., Марьяхин Ф.Г., Учоваткин А.И., Коршунов Б.П. "Установка для охлаждения молока и других сельскохозяйственных продуктов".

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения молока, содержащее теплообменник с трактом молока и трактом теплоносителя, выход из которого соединен со входом аккумулятора холода, термоэлектрический блок с теплообменными трактами холодного и горячего спаев, последний из которых соединен с источником естественного холода, отличающееся тем, что аккумулятор холода выполнен в виде изотермической емкости, заполненной теплоносителем с низкой температурой замерзания (плавления) и размещенными в ней сосудами с жидкостью, имеющей температуру замерзания (плавления) более высокую, чем у теплоносителя, а выход аккумулятора холода сообщен с насосом, обеспечивающим подачу теплоносителя последовательно на вход в теплообменный тракт холодного спая термоэлектрического блока и на вход в тракт теплоносителя теплообменника.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе из аккумулятора холода установлен вентиль.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.10.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004

Извещение опубликовано: 10.05.2004

Популярные патенты:

2494588 Лемех плуга

... между собой и нанесение износостойкого покрытия на режущую носовую часть может быть осуществлено в стационарных условиях (на заводе или в специализированной мастерской) с использованием универсальных сварочных станков с контролируемым режимом работы, что гарантирует высокое качество сварного шва и нанесенного покрытия, обеспечивая таким образом высокий ресурс службы лемеха.Изобретение поясняется рисунками. На фиг.1 общий вид лемеха в плане, на фиг.2 показано сечение А-А на фиг.1.В качестве примера рассматривается конструкция лемеха со сменным долотом, однако, подобная конструкция может быть распространена и на цельнометаллические лемеха. Лемех плуга включает в себя несущую часть 1 ...

2440712 Автоматизированная система для хранения в поле, возможности оперативного контроля и выгрузки убранных продуктов урожая из уборочной машины

... вид и компоновку компонентов могут быть внесены различные изменения. Описанный здесь вид является просто его пояснительным вариантом осуществления. Последующая формула изобретения предназначена для охвата и включения таких изменений. Формула изобретения 1. Устройство для сбора убранного продукта урожая, содержащее: выполненный непрерывным гибкий контейнер для сбора убранного продукта, при этом выполненный непрерывным гибкий контейнер является непрерывным листом гибкого материала, который выполнен с возможностью запечатывания, исредство для возможности оперативного контроля для обеспечения возможности отслеживания убранного продукта, содержащегося внутри контейнера, ...

2172085 Способ управления групповым вождением машин

... обратное преобразование кода n/k путем обращения к таблице, записанной в постоянном запоминающем устройстве ПЗУ, где каждому значению n/k есть соответствующее значение k/n. За счет того, что ведущая машина дополнительно излучает переменный визуальный и звуковой сигналы о положении ведомой машины относительно линии симметрии ведущей машины через соответствующие элементы индикации, а ведомая машина ориентирует по дополнительно полученным сигналам свое движение в направлении, перпендикулярном основному движению ведущей машины до полного их соприкосновения, сокращается время стыковки, упрощается процесс управления вождением машин и расширяются функциональные возможности управления ...

2157603 Способ послепосевного прикатывания озимых культур и каток для его осуществления

... радиусов основного цилиндра и выступов не позволяет эффекту волнистости превысить целесообразную глубину заделки семян. Например, для озимой пшеницы (в зависимости от типа почв) максимальная глубина заделки - 8-10 см. Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов - устройство "Каток почвоуплотнительный" используется для осуществления другого заявленного объекта группы - "Способа послепосевного прикатывания озимых культур", при этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого ...

2057432 Биологический состав кузнецова для подсочки деревьев, в том числе каучуконосов (варианты), и способ его приготовления

... сезонного плана 2000 кг. Участок был оборудован 200-граммовыми смолоприемниками и при незначительной высоте установки все они контролировались визуально при последующих очередных обходах, что было удобно, поскольку емкости были малы и малейшее колебание в выходе живицы регистрировалось автоматически. Кроме того, для наблюдения были выделены отдельные запоминающиеся деревья. В результате за 9 обходов участка с 15 июня по 18 августа, включая протяжку усов, было получено 6 бочек живицы, средний вес которых составлял 130 кг, что, в общем, составило 650 кг живицы. Во второй декаде августа наступил холодный циклон, и в данном регионе леса отказали в работе ССБ, СДБ и дрожжевой ...

Еще из этого раздела:

2139657 Инсектицидная композиция

2060659 Установка для переработки органического субстрата в биогумус

2195801 Картофелекопатель швыряльного типа

2407282 Способ выращивания корнесобственных саженцев винограда и машина для его осуществления

2113779 Агромост

2027341 Бункер для сыпучих материалов

2064741 Устройство для обработки почвы

2230467 Добавка к пищевым продуктам, биоцидный препарат, 2-(1-окси- 4-гидроксифенилен)-бензохинон (варианты) и способ его получения

2040900 Фунгицидное средство

2090040 Машина для возделывания корнеклубневых культур

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Охладитель молока с аккумулятором холода

Изображения

Формула изобретения