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
Рабочий процесс ТХУ-14
Холодильный агент сжимается компрессором 2 (рис. ) до давления нагнетания и через теплообменники 3 и 4 подается в конденсатор 5, где охлаждается и конденсируется, отдавая тепло проточной воде. Из конденсатора 5 жидкий агент поступает в регенеративный теплообменник 8, затем в фильтр-осушитель 6, где осушается и очищается от примесей. Далее через мембранный вентиль с электромагнитным приводом АИС подается на терморегулирующии вентиль ТРВ-7. Проходя ТРВ хладагент дросселируется до соответствующего давления кипения и температуры и поступает в испаритель. В испарителе хладагент кипит, поглощая тепло и охлаждая теплоноситель. Пары хладона из испарителя через регенеративный теплообменник отсасываются компрессором, далее цикл повторяется.
Рис. Принципиальная схема теплохолодильной установки ТХУ-14: 1- испаритель; 2- Компрессор; 3- теплообменник проточный; 4- теплообменник конвективный; 5- конденсатор; 6- фильтр-осушитель; 7- терморегулирующии вентиль; 8- теплообменник регеративный; 9- бак-накопитель.
Холодная вода - хладоноситель, совершает замкнутый цикл в системе охлаждения молока.
Теплая вода на выходе из конденсатора 5 разделяется на два потока: часть ее (до водорегулирующего вентиля ВНР) поступает на теплообменники 3 и 4 для дальнейшего подогрева. Подогрев воды в теплообменниках осуществляется за счет теплообмена с горячими парами хладагента, движущегося противотоком: для проточного теплообменника в межтрубном пространстве, для теплообменника конвективного контура - в змеевике.
Протечной теплообменник через 10-15 мин после включения машины обеспечивает нагрев до Т=40±5°С.
Теплообменник конвективного контура 4 за цикл работы 3,25 ч нагревает воду в емкости 0,15 м3 до Т=60±5 °С.
Остальная часть воды конденсатора с Т=25±5 °С может быть-использована для поения скота и других технологических нужд. Схема утилизации тепла молока
Лабораторная установка по утилизации тепла при первичной обработке молока, принципиальная схема которой показана на (рис. 5) состоит из доильно-молочного блока, молокопроводной системы, автоматизированной пластинчатой пастеризационной установки и ТХУ-14.
Рис. 5.
1 - доильно-молочный бак; 2- блок промывки молокопроводной системы; 3- бак-ревнитель; 4- электропневмоклапан; 5- пластинчатый теплообменник; 6- выдерживатель; 7-сепаратор-молокоочиститель; 8- молочный насос; 9- танк-охладитель; 10- бак-аккумулятор; 11- испаритель; 12- водный насос; 13- конденсатор; 14- проточный теплообменник; 15- конвективный теплообменник; 16- проточный электроводоподагревятель; 17- подмыв вымени; 18- промывка доильных аппаратов; 19-поение; 20- канализация; 21- водопроводная вода.
Молоко из доильной установки 1 подается в уравнительный бак 3 проточного охладителя ОПФ-1 для равномерного заполнения молочного насоса 8, создающего давление для работы проточного охладителя. После насоса молоко предварительно нагревается в секции III пластинчатого теплообменника 5 и подается в сепаратор-молокоочиститель 7. Очищенное молоко нагревается в секции I пластинчатого теплообменника до температуры пастеризации.
Нагретое молоко проходит температурный контроль и через электропневмоклапан 4 подается в трубчатый выдерживатель для выдерживания молока при температуре пастеризации заданное время. Молоко, температура которого ниже технологической, посредством электропневмоклапана возвращается в уравнительный бак для повторного цикла.
Пастеризованное молоко после выдерживателя последовательно проходит секции предварительного охлаждения водопроводной водой и окончательного охлаждения – ледяной водой.
Охлажденное молоко собирается в танке-охладителе 9, в котором оно хранится до транспортировки к месту сбыта.
Ледяная вода, необходимая для охлаждения молока в проточном охладителе и танке-охладителе, вырабатывается теплохолодильной установкой ТХУ-14 в испарителе И. Линия охлаждения состоит из последовательно подключенных к испарителю теплового насоса по ходу холодной воды секции холодной воды бака-аккумулятора 10, рубашки охлаждения танка-охладителя, секции V пластинчатого теплообменника и водяного насоса 12.
Заполнение линии охлаждения осуществляется из водопроводной системы 21 непосредственно в бак-аккумулятор. В процессе охлаждения молока утилизированное тепло аккумулируется в виде горячей воды в баке-аккумуляторе. Теплонасосная установка подогревает воду до трех температурных уровней. Вода Т=25-30°С после конденсатора 13 используется для поения животных 19. Вода Т=38-40°С после проточного теплообменника 14 используется для промыва вымени животных перед доением 18. Вода 60°С подогревается в баке-аккумуляторе конвективным теплообменником 15 и используется в агрегате для промывки молокопроводов и доильной установки. При недостаточной температуре вода догревается в проточном электроводонагревателе 16. Заполнение системы горячей воды происходит из водопровода через конденсатор теплового насоса и конвективный теплообменник.
Часовой расход холода для охлаждения молока определяют по формуле:
где GM - количество молока, которое необходимо охладить в течении 1 ч, кг; См-теплоемкость молока, кДж/кг°С; tH-tK - соответственно, начальная и конечная температура молока, °С; q - потери холода в окружающую среду, кДж/ч (q =5... 10% от GMCM(tH-tK)).
Значения величин tH и tK принимаются по технической характеристике холодильной установки; См по справочным данным; Gм - задается преподавателем.
