Холодильные установки и танки-охладители

Лабораторная работа 22

Цель работы – изучить назначение, устройство, работу и регулировки холодильных установок и танков-охладителей.

Задания к самостоятельной работе:

- изучить основные операции первичной обработки молока и факторы, влияющие на сохранность молока [12, с. 438];

- расшифровать и привести в рабочих тетрадях технические характеристики следующего оборудования: РПО-2,5; МВТ-14; ТХУ-14.

Содержание работы

В состав технологической линии первичной обработки молока входят насосы для перекачки молока, холодильные машины, очистители и охладители молока, резервуары для хранения, а также установки для его сепарирования и пастеризации.

Теплохолодильная установка ТХУ-14

Теплохолодильная установка ТХУ-14 предназначена для охлаждения до температуры 2ºС воды, используемой затем в емкостных и проточных охладителях молока, и одновременного нагрева ее до 25…30, 40…45 или 60…65ºС для санитарно-технологических нужд молочнотоварных ферм или пунктов первичной обработки молока. Температура холодной и нагретой воды поддерживается автоматически в указанных пределах.

Установка состоит из бессальникового компрессора 1 (рис. 101), конденсатора 19 водяного охлаждения, кожухотрубного испарителя 23, щита управления, трех теплообменников 7, 8 и 32, фильтра-осушителя 31, приборов автоматики и контроля. В составе установки насос для хладоносителя 25, блок емкостей для холодной 27 и горячей 11 воды, коммуникация трубопроводов и рукавов. Для получения горячей воды с постоянной заданной температурой установка имеет электронагреватель 14 с тремя нагревателями мощностью 5,25 кВт (включаются одновременно три или один мощностью 1,25 кВт).

Газообразный холодильный агент (хладон) всасывается работающим компрессором 1 из испарителя 23 и теплообменника 32, сжимается и горячим через теплообменники 7 и 8 подается в конденсатор 19. В нем он охлаждается и конденсируется, отдавая теплоту поступающей из водопровода воде температурой 9…11ºС. Из конденсатора 19 жидкий хладон поступает в регенеративный теплообменник 32, а затем в фильтр-осушитель 31, в котором осушается и очищается от примесей. Через мембранный запорный вентиль 29 с электромагнитным приводом он подается в терморегулирующий вентиль 22.

Проходя вентиль 22, жидкий хладон дросселируется в разреженное пространство испарителя 23, где кипит, поглощая теплоту и охлаждая хладоноситель (воду). Пары хладона из испарителя 23 через регенеративный теплообменник 32 отсасываются компрессором. Далее цикл непрерывно повторяется.

Холодная вода (хладоноситель) циркулирует в системе охладителей молока. Нагретая в конденсаторе 19 вода на выходе из него разделяется на два потока, один из которых поступает на теплообменники 7 и 8 для дальнейшего подогрева.

Рис.101. Схема работы теплохолодильной установки ТХУ-14:

1 – компрессор 1ПБ10-2-024; 2, 6, 16, 17 – термометровые гильзы; 3, 5 – мановакуумметры; 4 – датчик-реле давления Д220-11; 7, 8 – проточный и конвективный теплообменники; 9, 13 – краны Ду15; 10 – кран Ду25; 11 – емкость горячей воды; 12 – вентиль; 14 – электроводонагреватель; 15 – термометр сопротивления; 18 – водорегулирующий клапан с сильфонным пневмоприводом; 19 – конденсатор; 20, 21 – вентили; 22 – термо-регулирующий вентиль 22TPB-16; 23 – испаритель; 24 – гофрированный рукав; 25 – водяной насос; 26 – датчик-реле температуры; 27 – бак холодной воды; 28 – смотровое устройство; 29 – мембранный вентиль с электромагнитным приводом; 30 – проходной запорный вентиль; 31 – фильтр-осушитель; 32 – регенеративный теплообменник;

М – электродвигатель

Проточный теплообменник 7 через 10…15 мин после включения машины обеспечивает нагрев воды до 45ºС. Эта вода применяется для санитарной обработки вымени коров и других целей.

Теплообменник конвективного типа 8 за цикл работы (3,25 ч) в емкости 11 нагревает 0,15 м³ воды до температуры 65ºС. Эта вода поступает на мойку молочного оборудования. Остальная вода, выходящая из конденсатора 19 (температура ее до 30ºС), может использоваться для поения скота и других технологических нужд. Таким образом, ТХУ-14 на номинальном режиме обеспечивает нагрев воды в заданных температурных уровнях без включения электронагревателя.

Технологический процесс. В процессе охлаждения молока теплота, отнимаемая от него, передается циркулирующему хладоносителю (воде); в испарителе 23 от воды – циркулирующему в холодильной машине хладону, от которого в конденсаторе 19 – поступающей водопроводной воде, нагревая ее (первый уровень температуры). В проточном теплообменнике 7 часть теплоты паров хладона передается протекающей подогретой воде (второй уровень температуры), а в конвективном теплообменнике другая часть теплоты – нагретой воде, циркулирующей в контуре теплообменник 8 – емкость 11 (третий уровень температуры).

Для получения горячей воды раньше окончания цикла охлаждения молока или при неработающей холодильной машине в случае недостаточной тепловой нагрузки на испаритель включают электронагреватель 14, который автоматически поддерживает заданную температуру включением или отключением одного или трех трубчатых нагревателей.

Система управления установкой, смонтированная в щитах управления холодильной машины и электронагревателя, обеспечивает возможность работы ТХУ-14 в автоматическом и ручном режимах. Автоматическое управление предусматривает работу установки в течение цикла охлаждения, защиту от аварийных режимов работы, световую сигнализацию и поддержание заданных параметров по температурам молока, холодной и горячей воды. Ручное управление используют в случае наладки, ревизии и выявления неисправностей при аварийном отключении установки.

Холодопроизводительность установки – 16,86 кВт. Мощность электродвигателя компрессора – 6 кВт, а электродвигателя насоса хладоносителя – 1,5 кВт. Теплопроизводительность – 21,5 кВт. При температуре нагреваемой воды 25…30ºС ее расход составляет 600…700 л/ч, при 40…45ºС – 160…170 л/ч. За цикл охлаждения, равный 3,25 ч, в резервуаре РПО-2,5 охлаждается 1250 л молока до температуры 3…5ºС и нагревается в емкости 150 л воды до температуры 60…65ºС. В случае работы с проточным охлаждением приведенные показатели по нагреву воды достигаются при подаче молока в охладитель, равной 200…400 л/ч. Количество хладона в установке – 11 кг. Общая мощность трех трубчатых нагревателей воды – 5,25 кВт.

Водоохлаждающая установка АВ-30

Водоохлаждающая установка АВ-30 предназначена для получения холодной воды, используемой в качестве хладоносителя для охлаждения молока. АВ-30 обеспечивает охлаждение за час 2400 л молока с 35 до 17ºС. Тепловая мощность холодильного агрегата 34,89 кВт.

Установка (рис. 102) состоит из компрессора ФВ-20 с приводом, кожухотрубного конденсатора 6, ресивера 7, оросительного змеевикового испарителя 14, размещенного в баке-емкости 15 хладоносителя, фильтра-осушителя 12, регенеративного кожухозмеевикового теплообменника 11, шкафа управления, приборов автоматического регулирования, терморегулирующего вентиля 13, датчика-реле давления 9, датчиков-реле разности давлений 10. Для обеспечения оборотного водоснабжения конденсатора с установкой АВ-30 поставляются вентиляторная градирня 2, насос оборотной воды 4 и другие элементы оборотного водоснабжения.

Технологический процесс. Установка АВ-30 работает по замкнутому циклу. Пары хладона отсасываются компрессором 8 из испарителя, сжимаются до давления конденсации и нагнетаются в конденсатор, где, охлаждаясь водой, подающейся из градирни 2, превращаются в жидкий хладон.

Жидкий хладон поступает в ресивер и, проходя через фильтр-осушитель и теплообменник, дросселируется в терморегулирующем вентиле (ТРВ) до давления испарения.

Парожидкостная смесь поступает в испаритель, где хладон отбирает тепло от хладоносителя, орошающего поверхность испарения.

Рис.102. Технологическая схема водоохлаждающей установки АВ-30:

1 – молокоохладитель; 2 – градирня; 3 – фильтр; 4 – насос оборотной воды; 5 – насос молочный; 6 – конденсатор; 7 – ресивер; 8 – компрессор; 9 – датчик-реле давления; 10 – датчик разности давлений; 11 – теплообменник; 12 – фильтр-осушитель; 13 – терморегулирующий вентиль; 14 – испаритель; 15 – бак-емкость хладоносителя

Далее пары хладона поступают в теплообменник, где происходит их перегрев за счет теплообмена с жидким хладоном, идущим из ресивера. Из теплообменника пары хладона засасываются компрессором, и цикл повторяется.

Из бака охлажденный хладоноситель подается насосом на молокоохладитель 1, откуда нагретым поступает на испаритель.

Регулирование заполнения испарителя хладоном путем автоматического поддержания заданного перегрева пара, выходящего из испарителя, осуществляется терморегулирующим вентилем. При настройке вентиля добиваются, чтобы температура всасывания превышала температуру кипения хладона в испарителе на 15…20ºС.

Реле давления служит для защиты компрессора от возможного повышения давления нагнетания (норма – 1,2 МПа) и понижения давления всасывания (норма 0,04 МПа). При срабатывании приборов защиты установка выключается.

Регулирование температуры хладоносителя на выходе из бака осуществляется датчиком-реле температуры, термобаллон которого установлен в гильзе на выходном трубопроводе хладоносителя. Датчик-реле температуры настраивается на отключение компрессора при температуре хладоносителя 0,5ºС. Установка может работать в автоматическом и полуавтоматическом режимах.

Холодильная установка МВТ-14

Водоохлаждающая холодильная установка МВТ-14 предназначена для получения холодной воды температурой 1…2ºС, используемой при охлаждении молока на фермах, в системах кондиционирования воздуха, охлаждения, хранения и переработки сырья и продуктов на предприятиях агропромышленного комплекса.

Холодильные машины типа МВТ выполнены в виде моноблока, что упрощает их монтаж. Они могут работать как в комплекте с резервуарами-охладителями типа РПО, так и с проточными пластинчатыми охладителями молока.

Компоновка машин выполнена в ряд по вертикали на сварном каркасе, оснащенном быстросъемными щитками обшивки, что сокращает занимаемую оборудованием площадь.

Рис.103. Схема холодильной установки МВТ-14:

1, 3 – мановакуумметры; 2 – компрессор; 4 – бак для воды; 5 – датчик реле давления; 6 – испаритель; 7 – терморегулирующий вентиль; 8 – соленоидный вентиль; 9 – фильтр-осушитель; 10 – ресивер;

11 – вентилятор; 12 – конденсатор

Холодильная машина МВТ-14 (рис. 103) состоит из бессальникового компрессора 2, испарителя 6, конденсатора 12 с воздушным охлаждением, фильтра-осушителя 9, терморегулирующего 7 и соленоидного 8 вентилей, мановакуумметров 1 и 3 и щита управления.

Испаритель выполнен в виде горизонтального теплообменного аппарата. Для интенсификации теплообмена между хладагентом и трубками внутри него имеются алюминиевые звездообразные сердечники, которые делят внутренний объем трубок на десять секторов-каналов.

Технологический процесс аналогичен процессу холодильных установок типа ТХУ. Машина работает по замкнутому циклу. Компрессор 2 отсасывает пары хладона из испарителя 6 и нагнетает в конденсатор 12. Здесь хладон под высоким давлением охлаждается воздухом и конденсируется. Жидкий хладон поступает в ресивер 10 и через фильтр-осушитель 9, вентиль 8 направляется к терморегулирующему вентилю 7, который дросселирует и снижает давление хладона до начала его испарения. Такая парожидкостная смесь поступает в испаритель, где, испаряясь, отбирает тепло от воды, циркулирующей в межтрубном пространстве. Пары хладона из испарителя 6 отсасываются компрессором 2, и процесс работы машины повторяется.

МВТ-14 работает в автоматическом режиме. При этом она должна иметь следующие параметры:

- температуру кипения хладона в испарителе на 4…6ºС ниже температуры выходящего из испарителя хладоносителя; температуру конденсации – постоянную;

- давление масла не менее чем на 50 кПа выше давления всасывания, а уровень его в картере компрессора – не ниже середины смотрового стекла;

- давление нагнетания паров хладона – не выше 1500 кПа;

- температуру цилиндров компрессора в верхней части – не более 125ºС, картера – 70ºС.

Основные регулировки. Реле давления Д 220-11 регулируют на размыкание контактов (реле высокого давления) при 1600 ± 50 кПа и при понижении давления (реле низкого давления) до 140 ± 20 кПа.

Датчик реле давления Д220-12 устанавливают так, чтобы один из электродвигателей привода вентиляторов конденсатора отключался при снижении давления конденсации до 500 ± 100 кПа, а датчик температуры воды – при уменьшении температуры на выходе из испарителя на 1 ± 2ºС.

Танк-охладитель молока ТОМ-2А

Танк-охладитель молока ТОМ-2А предназначен для сбора, охлаждения и хранения молока.

Техническая характеристика: вместимость молочной ванны, л – 1800; температура охлажденного молока, ºС – 6; продолжительность охлаждения молока с 36 до 6ºС, ч – 2,5; холодильная мощность, кВт – 11,5; установленная мощность электродвигателей, кВт – 12,07.

Молочный танк ТОМ-2А (рис. 104) состоит из корпуса 11, молочной ванны 17, оросителя 14, мешалки с приводом 18 и холодильной установки МХУ-12, вмонтированной в резервуар. Корпус имеет тепловую изоляцию.

Ороситель 14 изготовлен из труб, которые образуют замкнутые контуры около стенок молочной ванны и ее днища. Для подачи воды на стенки ванны в трубках просверлены отверстия диаметром 2 мм. Мешалка оборудована мотор-редуктором мощностью 0,27 кВт.

Рис.104. Схема танка-охладителя ТОМ-2А:

1 – компрессор; 2 – реле контроля смазки; 3 – реле давления; 4 – конденсатор; 5 – рама-ресивер; 6 – теплообменник; 7 – фильтр-осушитель; 8 – смотровое устройство; 9 – терморегулирующий вентиль; 10 – испаритель; 11 – корпус танка; 12 – водяной насос; 13 – фильтр водяной; 14 – система орошения; 15 – температурное реле; 16 – датчик температуры; 17 – ванна молочная; 18 – мешалка;
19 – привод мешалки; 20 – фильтр молочный; 21 – горловина с фильтром для заливки молока; 22 – сливной кран;

23 – контрольный патрубок

Кроме танка-охладителя ТОМ-2А на молочных фермах используются резервуары-охладители РНО-1,6 и РНО-2,5 непосредственного охлаждения.

Они имеют вмонтированные в их молочную ванну испарители. Холодильные агрегаты (УВ-10 или АВ-30) выполнены в виде отдельных сборочных единиц.

Технологический процесс. При включении в работу ТОМ-2А начинают работать холодильная установка, система орошения и мешалка. Холодная вода из аккумулятора холода засасывается водяным насосом 12 и нагнетается в систему орошения 14. Вода, вытекая из отверстий оросителя, охлаждает стенки молочной ванны, стекает вниз в аккумулятор холода и снова охлаждается хладоном от испарителя.

При достижении заданной температуры охлажденного молока водяной насос и мешалка отключаются, а компрессор продолжает работать, пока на поверхности испарителя не наморозится лед для последующего охлаждения молока.

Резервуары-охладители молока РПО-1,6 и РПО-2,5

Резервуары-охладители молока с промежуточным хладоносителем предназначены для сбора, охлаждения и кратковременного хранения молока на животноводческих фермах и комплексах. Например, для фермы в 200 коров достаточно одного резервуара-охладителя РПО-1,6.

Его техническая характеристика: рабочая вместимость молочной ванны, л – 1680; минимальный объем охлаждаемого молока, л – 320; мощность привода, кВт – 1,28; продолжительность (цикл) охлаждения молока от начальной температуры (35ºС) до конечной (4ºС) при температуре охлажденного воздуха 25ºС и 50%-ном заполнении резервуара, ч – 3; автоматически поддерживаемая температура молока при хранении, ºС – 4 ± 1; габариты, мм – 2150×1600×1340; масса, кг – 400.

Резервуар-охладитель РПО-2,5 имеет рабочую вместимость 2500 л и рассчитан на ферму с бóльшим поголовьем.

В качестве источника холода используется водоохлаждающая установка холодильной мощностью в РПО-1,6 – 11 кВт, а в РПО-2,5 – 15 кВт при интенсивности подачи воды от 7 до 9 м³/ч.

Резервуары РПО-1,6 и РПО-2,5 (рис. 105) выполнены в форме усеченного в верхней части горизонтального цилиндра. Резервуар-охладитель содержит молочную ванну 9 с двойными стенками, между которыми протекает охлажденная в холодильной установке вода, теплоизоляцию 10, мешалку с приводом 11, молочный насос 1 и шкаф управления 8.

Молочная ванна выполнена из нержавеющей стали и оборудована двумя крышками 4 и 7, на которых имеются люки для заливки молока.

Мешалка представляет собой прямоугольную лопасть, насаженную на полый вал, соединенный с редуктором и электродвигателем мощностью 0,18 кВт. Частота вращения мешалки 0,83 с^–1. Привод мешалки сблокирован с крышками молочной ванны – при поднятой или снятой крышке мешалка не работает.

Молочная ванна оборудована сливным краном 2 шиберного типа и мерной линейкой 12 для ориентировочного определения количества молока в резервуаре.

Резервуар имеет моечное устройство для полуавтоматической промывки молочной ванны, которое состоит из насоса 1, соединяющегося всасывающим патрубком со сливным краном 2 ванны и нагнетательным патрубком с полым валом мешалки.

С помощью трубопроводов резервуар соединяется с водоохлаждающей холодильной установкой, уровень воды в которой должен быть на 150…500 мм выше уровня патрубка для выпуска воздуха из рубашки молочной ванны.

Технологический процесс. Резервуары типа РПО действуют по принципу отсасывания воды из водоохлаждающей установки через полость охлаждения (рубашки) молочной ванны. Подача воды в эту полость под давлением запрещена. Молоко от доильной установки подается в резервуар молочным насосом доильной установки и стекает по стенке молочной ванны. За счет принудительной циркуляции хладагента (воды) в системе молоко охлаждается до температуры 4 ± 1ºС, которая автоматически поддерживается в этих пределах во время хранения молока.

Перед доением молочную ванну резервуара прополаскивают теплой водой с помощью моющего устройства. Включают в работу водяной насос холодильной установки и заполняют резервуар молоком в режиме автоматического управления мешалкой.

Перед опорожнением резервуара молоко перемешивают в течение 10 мин в ручном режиме работы мешалки.

Резервуар опорожняют через сливной кран с помощью молочного насоса всасыванием в автомобильную молочную цистерну или свободным сливом. После слива резервуар промывают.

Рис.105. Танк-охладитель РПО-2,5:

1 – молочный насос НМУ-6; 2 – сливной кран; 3 – сбрасыватель; 4, 7 – крышка резервуара; 5 – термометрический прибор; 6 – привод мешалки; 8 – шкаф управления; 9 – ванна молочная; 10 – термоизоляция; 11 – лопасть мешалки; 12 – мерная линейка

Контрольные вопросы

1. Из каких частей состоит установка ТХУ-14? Каково их назначение?

2. Объясните принцип действия холодильной установки.

3. Как работает терморегулирующий вентиль?

4. Объясните принцип действия реле давления.

5. Охарактеризуйте установку АВ-30.

6. Чем отличаются установки МВТ-14, МВТ-20, ТХУ-14?

7. Из каких частей состоит танк-охладитель ТОМ-2А? Опишите процесс его работы.

8. Объясните устройство и работу резервуаров для охлаждения молока типа РПО-1,6, РПО-2,5.

9. Как контролируются заполнение резервуара и температура молока в нем?

Дата добавления: 2014-11-29