RU125816U1

RU125816U1 - HEAT-REFRIGERATING SYSTEM FOR DAIRY GOODS

Info

Publication number: RU125816U1
Application number: RU2012144551/13U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Иванович Черноиванов; Рудольф Юрьевич Соловьев; Алексей Филиппович Конов
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-03-20

Abstract

Теплохолодильная система для молочно-товарных ферм, содержащая резервуар для молока, тепловой насос, подключенные к тепловому насосу теплообменные контуры с горячей и холодной водой, при этом теплообменный контур с холодной водой оснащен теплообменником, установленным в резервуаре для молока, и насосом для прокачки холодной воды, теплообменный контур с горячей водой оснащен насосом для прокачки горячей воды, многопозиционным переключающим устройством, к выходам которого подключены первая линия горячей воды, оснащенная первым теплообменником, охлаждаемым наружным воздухом, и вторая линия горячей воды с устройством для отбора горячей воды для технологических нужд, отличающаяся тем, что устройство для отбора горячей воды для технологических нужд оснащено резервуаром для горячей воды, а вторая линия горячей воды оснащена вторым теплообменником, установленным в резервуаре для горячей воды, при этом теплообменный контур с горячей водой оснащен подключенной к выходу многопозиционного переключающего устройства третьей линией горячей воды, оснащенной заглубленным в грунт третьим теплообменником. A heat-refrigerating system for dairy farms containing a milk tank, a heat pump, heat exchange circuits with hot and cold water connected to the heat pump, while the heat exchange circuit with cold water is equipped with a heat exchanger installed in the milk tank and a pump for pumping cold water , the hot water heat exchange circuit is equipped with a pump for pumping hot water, a multi-position switching device, the outputs of which are connected to the first hot water line equipped with the first heat exchanger a unit cooled by outside air, and a second hot water line with a hot water extraction device for technological needs, characterized in that the hot water extraction device for technological needs is equipped with a hot water tank, and the second hot water line is equipped with a second heat exchanger installed in a hot water tank, while the hot water heat exchange circuit is equipped with a third hot water line connected to the output of the multi-position switching device, equipped with a buried in the ground t third heat exchanger.

Description

Полезная модель относится к области охлаждения продукции сельского хозяйства, а именно к тепло-холодильным системам для молочно-товарных ферм, которые обеспечивают ферму холодом для охлаждения парного молока и сохранения его в охлажденном состоянии и теплой водой для технологических нужд, например для мойки доильных аппаратов и другого технологического оборудования и обогрева ферм в зимнее время.The utility model relates to the field of cooling agricultural products, namely to heat-refrigerating systems for dairy farms, which provide the farm with cold for cooling fresh milk and keeping it refrigerated and warm water for technological needs, for example, for washing milking machines and other technological equipment and heating farms in the winter.

Известно устройство для охлаждения молока на животноводческих фермах, содержащее резервуар для молока, имеющий водяную теплообменную рубашку, корпус распылителя с установленными в верхней части и закрепленными радиально на вращающейся обойме распылительными трубами с расположенными по их образующей распылительными отверстиями и установленными на обойме аэродинамическими пластинами, и резервуар для холодной воды. Известное устройство снабжено тепловым насосом с входным и выходным патрубками канала теплой воды и входным и выходным патрубками канала холодной воды, соединительной полостью, нижний срез которой размещен в нижней части резервуара для холодной воды, а верхний срез - в днище корпуса распылителя, причем в верхней части стенки соединительной полосы выполнено сливное отверстие, ниже которого в противоположной верхней части резервуара для холодной воды размещен сливной желоб, соединенный наклонной трубой непосредственно с верхней частью водяной рубашки резервуара для молока и выходным патрубком канала холодной воды теплового насоса, а нижняя часть резервуара через водяной насос соединена с входным патрубком канала теплой воды, при этом входной патрубок канала холодной воды теплового насоса соединен через водяной насос с рубашкой резервуара для молока, а выходной патрубок канала теплой воды связан с распылительными трубами и с системой горячего водоснабжения фермы, причем в стенке нижней части корпуса распылителя выполнены отверстия, а в качестве теплового насоса использован эжектор (см. патент РФ на изобретение №2155476 A01J 9/04 от 10.09.2000)A device for cooling milk on livestock farms is known, comprising a milk tank having a water heat-exchange jacket, a spray housing with spray pipes mounted in the upper part and mounted radially on a rotating cartridge with spray holes located along their generatrix and mounted on a cartridge, and a tank for cold water. The known device is equipped with a heat pump with inlet and outlet nozzles of a warm water channel and inlet and outlet nozzles of a cold water channel, a connecting cavity, the lower slice of which is located in the lower part of the cold water tank, and the upper slice is in the bottom of the atomizer body, and in the upper part a drain hole is made below the wall of the connecting strip, below which, in the opposite upper part of the cold water tank, there is a drain trough connected by an inclined pipe directly to the upper part one jacket of the milk tank and the outlet pipe of the heat pump cold water channel, and the lower part of the tank through the water pump is connected to the inlet pipe of the warm water channel, while the inlet pipe of the cold water channel of the heat pump is connected through the water pump to the jacket of the milk tank, and the output the warm water channel nozzle is connected to the spray pipes and to the farm's hot water supply system, and holes are made in the wall of the lower part of the atomizer body, and it is used as a heat pump zovan ejector (see. RF patent for the invention No. 2155476 A01J 9/04 of 09/10/2000)

В известном устройстве, как и во всех других известных комбинированных системах для получения на ферме горячей и охлажденной воды нет полного согласования режимов работы теплового насоса и текущих потребностей фермы в охлажденной воде (при температуре воды 0-10 С) и горячей воде. Это связано с тем, что максимальная потребность в охлажденной воде имеет место при дойке коров, но в это время все заняты на обслуживании доильных аппаратов и приеме молока и другое технологическое оборудование, например, оборудование для мойки, используется при минимальной нагрузке. Таким образом возникает проблема, куда деть избыточное тепло, особенно в летнее время, когда температура воздуха в этот момент может достигать 30С и выше. При этом следует иметь в виду, что используемое в патенте №2155476 воздушное охлаждение будет при таких температурах весьма неэффективно. Следует также иметь в виду, что для эффективной работы теплового насоса в режиме с повышенным выходом охлажденной воды требуется постоянная сравнительно низкая температура воды на входе в тепловой насос. Кроме того, в патенте №2155476 горячая вода передается в технологические системы непосредственно из теплового насоса и попытка изменять температуру горячей воды в соответствии с потребностями технологических систем вызовет отклонение температуры охлажденной воды.In the known device, as in all other known combined systems for producing hot and chilled water at a farm, there is no full coordination of the heat pump operating modes and the current farm needs for chilled water (at a water temperature of 0-10 C) and hot water. This is due to the fact that the maximum demand for chilled water occurs when milking cows, but at this time everyone is busy servicing milking machines and receiving milk and other technological equipment, for example, washing equipment, are used at a minimum load. Thus, the problem arises where to put excess heat, especially in the summer, when the air temperature at this moment can reach 30C and higher. It should be borne in mind that the air cooling used in patent No. 2155476 will be very ineffective at such temperatures. It should also be borne in mind that for the efficient operation of the heat pump in a mode with an increased output of chilled water, a constant, relatively low temperature of the water at the inlet to the heat pump is required. In addition, in patent No. 2155476, hot water is transferred to the technological systems directly from the heat pump, and an attempt to change the temperature of the hot water in accordance with the needs of the technological systems will cause a chilled water temperature deviation.

Целью полезной модели является разработка тепло-холодильной системы для молочно-товарных ферм, в которой можно обеспечить постоянные оптимальные характеристики охлажденной воды в любое время года, в том числе летом при повышенной температуре воздуха при соблюдении переменных требований к температуре горячей воды.The purpose of the utility model is to develop a heat-refrigeration system for dairy farms, in which it is possible to provide constant optimal characteristics of chilled water at any time of the year, including in summer at elevated air temperatures, subject to variable requirements for hot water temperature.

Для решения поставленных задач предлагается тепло-холодильная система для молочно-товарных ферм, содержащая резервуар для молока, тепловой насос, подключенные к тепловому насосу теплообменные контуры с горячей и холодной водой, при этом теплообменный контур с холодной водой оснащен теплообменником, установленным в резервуаре для молока, и насосом для прокачки холодной воды, теплообменный контур с горячей водой оснащен насосом для прокачки горячей воды, многопозиционным переключающим устройством, к выходам которого подключены первая линия горячей воды, оснащенная первым теплообменником, охлаждаемым наружным воздухом, и вторая линия горячей воды с устройством для отбора горячей воды для технологических нужд, в которой устройство для отбора горячей воды для технологических нужд оснащено резервуаром для горячей воды, а вторая линия горячей воды оснащена вторым теплообменником, установленным в резервуаре для горячей воды, при этом теплообменный контур с горячей водой оснащен подключенной к выходу многопозиционного переключающего устройства третьей линией горячей воды, оснащенной заглубленным в грунт третьим теплообменником.To solve the tasks, a heat-cooling system for dairy farms is proposed, containing a milk tank, a heat pump, heat exchange circuits with hot and cold water connected to the heat pump, while the heat exchange circuit with cold water is equipped with a heat exchanger installed in the milk tank , and a pump for pumping cold water, the heat exchange circuit with hot water is equipped with a pump for pumping hot water, a multi-position switching device, to the outputs of which the first a hot water line equipped with a first heat exchanger cooled by outside air and a second hot water line with a hot water drawer for technological needs, in which a hot water drawer for technological needs is equipped with a hot water tank, and the second hot water line is equipped with a second a heat exchanger installed in the hot water tank, while the hot water heat exchange circuit is equipped with a third hot water line connected to the output of the multi-position switching device s equipped recessed into the ground the third heat exchanger.

Указанные факторы, а именно наличие отдельного резервуара для горячей воды с собственным теплообменником, и двух разных теплообменников для сброса избыточного тепла дает возможность независимо поддерживать оптимальные характеристики по температуре как для охлаждения молока, так и для поддержания оптимальной температуры системы горячего водоснабжения.These factors, namely the presence of a separate hot water tank with its own heat exchanger, and two different heat exchangers for discharging excess heat makes it possible to independently maintain optimal temperature characteristics both for cooling milk and maintaining the optimum temperature of the hot water supply system.

Полезная модель поясняется рисунком, на котором схематично показана предлагаемая тепло-холодильная система для молочно-товарных ферм.The utility model is illustrated in the figure, which schematically shows the proposed heat-cooling system for dairy farms.

Основой тепло-холодильной системы является тепловой насос 1. К тепловому насосу 1 подключен теплообменный контур с холодной водой для охлаждения молока, включающий в себя переключающее устройство 2, насос 3 и теплообменник 4, установленный в резервуаре 5 для приема и охлаждения молока и хранения охлажденного молока. К тепловому насосу 1 подключен также теплообменный контур с горячей водой. Теплообменный контур с горячей водой оснащен насосом 6 для прокачки горячей воды и переключающим устройством 7, к выходам которого подключены три линии теплообменного контура горячей воды. Первая линия 8 предназначена для сброса избыточного тепла в атмосферу и содержит первый теплообменник 9, обдуваемый вентилятором 10. Вторая линия 11 обслуживает устройство для отбора горячей воды для технологических нужд и содержит второй теплообменник 12, установленный в резервуаре 13 для хранения горячей воды. Третья линия 14 предназначена для сброса избыточного тепла в грунт и содержит заглубленный в грунт третий теплообменник 15 и два вентиля 16 и 17 для подключения теплообменника 15.The basis of the heat-refrigerating system is the heat pump 1. A heat exchange circuit with cold water for cooling milk is connected to the heat pump 1, including a switching device 2, pump 3 and a heat exchanger 4 installed in the tank 5 for receiving and cooling milk and storing chilled milk . A heat exchange circuit with hot water is also connected to the heat pump 1. The hot water heat exchange circuit is equipped with a pump 6 for pumping hot water and a switching device 7, the outputs of which are connected to three lines of the hot water heat exchange circuit. The first line 8 is designed to discharge excess heat into the atmosphere and contains a first heat exchanger 9, blown by a fan 10. The second line 11 serves a device for the selection of hot water for technological needs and contains a second heat exchanger 12 installed in the tank 13 for storing hot water. The third line 14 is designed to discharge excess heat into the soil and contains a third heat exchanger 15 buried in the soil and two valves 16 and 17 for connecting the heat exchanger 15.

В тепло-холодильной системе можно использовать любые известные тепловые насосы, но предпочтительно использовать тепловые насосы типа, описанного в патенте РФ №2153133.In the heat-refrigerating system, any known heat pumps can be used, but it is preferable to use heat pumps of the type described in RF patent No. 2153133.

В предлагаемой тепло-холодильной системе целесообразно оснастить резервуар 5 для приема молока мешалкой (на чертеже не показано), а также теплоизолировать резервуар 5 для приема молока и резервуар 13 для хранения горячей воды. Для этого могут использоваться любые известные решения.In the proposed heat-refrigerating system, it is advisable to equip the reservoir 5 for receiving milk with a stirrer (not shown in the drawing), as well as insulate the reservoir 5 for receiving milk and the reservoir 13 for storing hot water. For this, any known solutions may be used.

Предлагаемая тепло-холодильная система работает следующим образом.The proposed heat-refrigerating system operates as follows.

Основным режимом работы является охлаждение молока поступающего в резервуар 5 для хранения молока.The main mode of operation is the cooling of milk entering the tank 5 for storing milk.

Вода, охлажденная в тепловом насосе 1 до заданной температуры 0-10 С (обычно называется «ледяная» вода), через открытое переключающее устройство 2 поступает в насос 3 и прокачивается насосом 3 с заданным расходом через теплообменник 4, охлаждая молоко, поступающее в резервуар 5 до заданной температуры. Тепловой насос 1 в этом режиме настраивается на обеспечение быстрого охлаждения поступающего молока.Water cooled in the heat pump 1 to a predetermined temperature of 0-10 C (usually called “ice” water), through an open switching device 2, enters the pump 3 and is pumped by the pump 3 at a predetermined flow rate through the heat exchanger 4, cooling the milk entering the tank 5 to the set temperature. The heat pump 1 in this mode is configured to provide quick cooling of the incoming milk.

Сброс избыточного тепла, вырабатываемого тепловым насосом 1, может осуществляться несколькими путями.The excess heat generated by the heat pump 1 can be discharged in several ways.

При малых расходах «ледяной» воды достаточно сброса избыточного тепла в устройство для отбора горячей воды для технологических нужд. В этом режиме, используя переключающее устройство 7, подключают к насосу 6 вторую линию 11 и прокачивают горячую воду через теплообменник 12 в резервуаре 13 для горячей воды.At low consumption of "ice" water, it is sufficient to discharge excess heat into a device for the selection of hot water for technological needs. In this mode, using the switching device 7, a second line 11 is connected to the pump 6 and hot water is pumped through the heat exchanger 12 in the hot water tank 13.

Если теплообменник 12 не может обеспечить полный сброс избыточного тепла, то используют две другие линии.If the heat exchanger 12 cannot provide a complete discharge of excess heat, then two other lines are used.

При достаточно низких температурах наружного воздуха, используя переключающее устройство 7, подключают первую линию 8 и сбрасывают избыточное тепло через теплообменник 9 в атмосферу.At sufficiently low outdoor temperatures, using the switching device 7, connect the first line 8 and dump excess heat through the heat exchanger 9 into the atmosphere.

В условиях жаркого лета теплообменник 9 не может обеспечить эффективный сброс избыточного тепла в атмосферу при высоких температурах наружного воздуха, используя переключающее устройство 7, подключают третью линию 14 и сбрасывают избыточное тепло, например в подземные водоносные слои. Вентили 16 и 17 дают возможность при необходимости полностью отключить теплообменник 15.In hot summers, the heat exchanger 9 cannot provide an effective discharge of excess heat into the atmosphere at high outdoor temperatures, using a switching device 7, connect the third line 14 and discharge excess heat, for example, into underground aquifers. Gates 16 and 17 make it possible, if necessary, to completely turn off the heat exchanger 15.

В описанном варианте осуществления многопозиционное переключающее устройство 7 представлено как устройство, подключающее какую либо одну линию 8, 11 или 14, но можно использовать переключающие устройства, одновременно подключающие две линии, например, лини 8 и 11, или линии 11 и 14.In the described embodiment, the multi-position switching device 7 is presented as a device connecting any one line 8, 11 or 14, but you can use switching devices that simultaneously connect two lines, for example, lines 8 and 11, or lines 11 and 14.

Таким образом, предлагаемая тепло-холодильная система обеспечивает эффективную работу по охлаждению молока при всех условиях эксплуатации.Thus, the proposed heat-refrigeration system provides effective work for cooling milk under all operating conditions.

В предлагаемой тепло-холодильной системе тепловой насос 1 функционально может использоваться как классический тепловой насос с обслуживанием двух потребителей (охлаждение молока и подогрев технологической горячей воды) или только как холодильник (охлаждение молока) со сбросом тепла во внешнюю среду.In the proposed heat-refrigerating system, the heat pump 1 can functionally be used as a classic heat pump with two consumers (milk cooling and technological hot water heating) or only as a refrigerator (milk cooling) with heat discharged into the external environment.

Следует понимать, что приведенное описание не ограничивает объема защиты конкретной описанной выше схемой и могут быть сделаны различные видоизменения в системе в пределах объема формулы полезной модели.It should be understood that the above description does not limit the scope of protection to the particular circuit described above, and various modifications to the system can be made within the scope of the utility model formula.

Claims

Теплохолодильная система для молочно-товарных ферм, содержащая резервуар для молока, тепловой насос, подключенные к тепловому насосу теплообменные контуры с горячей и холодной водой, при этом теплообменный контур с холодной водой оснащен теплообменником, установленным в резервуаре для молока, и насосом для прокачки холодной воды, теплообменный контур с горячей водой оснащен насосом для прокачки горячей воды, многопозиционным переключающим устройством, к выходам которого подключены первая линия горячей воды, оснащенная первым теплообменником, охлаждаемым наружным воздухом, и вторая линия горячей воды с устройством для отбора горячей воды для технологических нужд, отличающаяся тем, что устройство для отбора горячей воды для технологических нужд оснащено резервуаром для горячей воды, а вторая линия горячей воды оснащена вторым теплообменником, установленным в резервуаре для горячей воды, при этом теплообменный контур с горячей водой оснащен подключенной к выходу многопозиционного переключающего устройства третьей линией горячей воды, оснащенной заглубленным в грунт третьим теплообменником.

A heat-refrigerating system for dairy farms containing a milk tank, a heat pump, heat exchange circuits with hot and cold water connected to the heat pump, while the heat exchange circuit with cold water is equipped with a heat exchanger installed in the milk tank and a pump for pumping cold water , the heat exchange circuit with hot water is equipped with a pump for pumping hot water, a multi-position switching device, the outputs of which are connected to the first hot water line equipped with the first heat a unit cooled by outside air, and a second hot water line with a hot water extraction device for technological needs, characterized in that the hot water extraction device for technological needs is equipped with a hot water tank, and the second hot water line is equipped with a second heat exchanger installed in a hot water tank, while the heat exchange circuit with hot water is equipped with a third hot water line connected to the output of the multi-position switching device, equipped with a buried in the ground t third heat exchanger.