1.1.2. Установка для охлаждения молока.
Охлаждение молока ниже температуры окружающей среды возможно только с помощью холодильных установок. Однако, на более высокой ступени наводятся теплохолодильные установки, которые еще называют тепловыми насосами.
Тепловые насосы представляют собой повышающие трансформаторы (термотрансформаторы), использующие теплоту низкого потенциала для теплоснабжения. Они делятся на компрессионные и термоэлектрические (полупроводниковые). Принцип действия теплового насоса (далее ТН) обратен холодильнику. ТН отбирает теплоту из окружающей среды (воздуха, воды, почвы и т.д.) и передает ее в ограниченное пространство потребителю. Принципиальная схема ТН показана на (рис.3).
Отвод тепла от охлаждаемой среды
Рис. Э. Принципиальная схема компрессионного теплового насоса. 1(И)- испаритель; 2 (КМ)- компрессор; 3(К)- конденсатор; 4(ТРВ)-терморегулирующий вентиль; 5- тепловой потребитель.
В испарителе 1 хладагент (хладон или аммиак) испаряются при низкой температуре, отбирая при этом теплоту от низкопотенциального источника. Компрессор 2 отсасывает из испарителя пары хладагента, сжимает их до определенного давления, при котором происходит повышение температуры. Сжатые пары поступают в конденсатор 3, конденсируются и отдают теплоту воде, используемой для технологических ' нужд, отопления зданий или горячего водоснабжения. Конденсат хладагента поступает через дроссель 4 опять в испаритель и цикл повторяется.
Теплообменник (тепловой потребитель 5) получает, таким образом, кроме теплоты, эквивалентной затраченной работе на привод компрессора, значительнее количество теплоты, отбираемой от окружающей среды (например, воды).
Показателем экономичности работы теплового насоса является коэффициент преобразования, представляющий собой отношение количества полезной использованной теплоты (сообщенной тепловому потребителю) к затраченной работе на привод компрессора:
(1)
где: l-холодильный коэффициент;
А - затраченная работа, кВт/ч;
Q0 - количество тепла от молока, кВт/ч,
Значение μ всегда больше единицы и зависит от температурных условий, в которых работает холодильная машина. Чем выше температура источника (например, воды в водоеме) и ниже температура приемника (например; воды в системе отопления), тем выше холодильный коэффициент преобразования. У существующих ТН, работающих в некоторых средних условиях, μ=3...5. Это значит, что затратив 1 кВт/час электроэнергии на привод компрессора ТН, потребитель получает в 3-5 раз больше энергии в виде теплоты. Наиболее целесообразно использовать ТН при потребности в теплоте и холоде одновременно.
Теплохододильная установка ТХУ-14 предназначена для охлаждения воды, используемой в качестве промежуточного хладоносителя в емкостях и проточных охладителях молока, и одновременного нагрева воды для санитарно-технологических нужд животноводческих и молочно-товарных ферм.
Области применения установки ТХУ-14: молочно-товарные фермы, пункты первичной обработки молока. Установка работает в комплекте с резервуаром-охладителем молока емкостью 2,5 м3 или проточным охладителем молока со средней интенсивностью потока до 0.11 м/с (400 л/ч).
Установка состоит из холодильной машины, блока емкостей и щита управления водонагревателя (электрического).
Холодильная машина скомпонована из компрессора, конденсатора водяного охлаждения, кожухотрубного испарителя, щита управления, трех теплообменников, фильтра-осушителя, приборов КИП и А.
Блок емкостей объединяет емкости холодной и горячей воды, электронагреватель. При недостаточной тепловой нагрузке на испаритель, для обеспечения заданных параметров воды на выходе потребителю на установке предусмотрен электронагреватель ЭН, Щит управления ЭН обеспечивает поддержание температуры воды на выходе к потребителю включением и отключением нагревателя мощностью 1,25 кВт или нагревателей мощностью 2,25 кВт.
Испаритель-горизонтальный кожухотрубный теплообменник, состоящий из корпуса и двух крышек. Корпус состоит из обечайки, к концам которой приварены трубные розетки с развальцованными в них теплообменными трубками. Теплообменные трубки медные, внутриоребренные со звездообразными сердечниками. К трубным решеткам прикрепляются литые чугунные крышки.
Для увеличения скорости теплоносителя и интенсивности теплообмена между кипящим в трубах хладоном и теплоносителем, движущимся в межтрубном пространстве, на теплообменные трубки установлены внутренние перегородки, разделяющие водяную полость испарителя на ряды ходов.
Конденсатор - горизонтальный кожухотрубный теплообменный аппарат, состоящий из корпуса и двух крышек. Корпус представляет собой стальную обечайку, к концам которой приварены стальные трубные решетки с развальцованными в них накатными латунными трубками. К трубным решеткам корпуса крепятся литые чугунные крышки с перегородками, разделяющими общее количество теплообменных трубок на ряды ходов. В одной из крышек имеются отверстия для входа и выхода охлажденной воды.
Парообразный холодильный агрегат после проточного и конвективного теплообменников поступает в межтрубное пространство конденсатора через клапан, охлаждается за счет теплообмена с проточной водой, циркулирующей в труба::, и выводится заборной трубкой из рессиверной части конденсатора через клапан.
Фильтр-осушитель состоит из металлического корпуса, в котором находится гильза, заполненная гранулированным селикагелем и сетчатого фильтра. Фильтр-осушитель предназначен для очистки и осушки полостей холодильной машины, заполненных хладоном. Случайно попавшая в систему грязь может привести к выходу из строя пар трения, клапанов, приборов автоматики. Влага вызовет коррозию и нарушит работу терморегулирующего вентиля,
Теплоооменник регенеративный для хладона выполнен на базе профилированной алюминиевой двухстенной трубы. Он состоит из теплообменной трубы с щелевыми каналами, по жидкости и пару, и фланцев. В теплообменнике одновременно с переохлаждением жидкого агента перед ТРВ происходит осушение и значительный перегрев всасываемого пара, что оказывает положительное влияние на работу компрессора и способствует увеличению хладопроизводительности агрегата.
Теплообменник проточный для нагрева воды состоит из корпуса и двух крышек. Корпус представляет собой обечайку, к концам которой приварены трубные решетки с развальцованными теплообменными трубами. Поступающая после конденсатора вода циркулирует в трубах и нагревается горячими парами хладагента, проходящими в межтрубном пространстве теплообменника.
Теплообменик конвективный состоит из стальной обечайки, змеевика, выполненного из латунной оребренной трубки, и донышек распределителей. При монтаже установки теплообменник соединяют с баком горячей воды трубопроводами. Горячие пары хладона движутся по змеевику. Вода, находящаяся в межтрубном пространстве корпуса, нагревается парами хладона и циркулирует в замкнутой системе «теплообменник-емкость» за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц воды. Процесс конвективного движения воды продолжается до выравнивания температур в емкости и теплообменнике.
Блок емкостей состоит из: емкости холодной воды, емкости горячей воды, электронагревателя с предохранительными клапанами и рамы. Конструктивно обе емкости расположены одна над другой, выполнены в виде цилиндров из алюминиевого листа, изолированы полистиролем, защищены обивкой и установлены в раме, которая имеет плиту для монтажа насоса при эксплуатации установки. Емкость холодной воды, вынесенная в верхнюю часть, служит для обеспечения равномерного заполнения водяной магистрали резервуара-охладителя молока и стабилизации работы водяного насоса. В крышку емкости вварен патрубок для первоначального заполнения емкости водой до включения установки в работу. Патрубок закрыт пробкой. Заполнение емкости водой контролируется переливной трубкой.
Емкость с горячей водой является накопителем воды с температурой 60±5°С, имеет два штуцера Ду-25 для присоединения к конвективному теплообменнику машины и штуцер Ду-155 - для выхода горячей воды к потребителю через электронагреватель.
Основные технические данные ТХУ-14
Холодопроизводительность, кВт/ккал/ч 16,86/14500
Мощность электропривода, кВт 7,5
Теплопроизводительность, кВт/к кал/ч 21,5
Температура хладоносителя на выходе из испарителя, °С 20,2
Количество циркулирующего хладоносителя, м3/ч 6,0
Количество нагреваемой воды за цикл
охлаждения 3,25ч до Т=60±5°С,м3 0,155
Расход нагреваемой в аппаратах воды
До Т =30±5°С, м3/ч 0,5-0,75
Т=40±5°С, м3/ч 0,166