Терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях
Терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях.
Устройство относится к холодильной технике и может быть использовано автомобилями - рефрижераторами для перевозки молока из молочной фермы до молочного завода или для охлаждения любой другой жидкости, например питьевой воды в теплое время года.
Задача - повышение срока хранения молока и соответственно его качества путем поддержания заданного температурного режима молока при его перевозке на автомобиле.
Поставленная задача решается путем использования в устройстве моторного топлива - сжиженного газа, который применяется в качестве хладагента. Холодильная установка состоит из холодильной камеры, находящейся в системе моторного топлива и замкнутого контура теплоносителя, подключенного как к холодильной камере, так и к цистерне с молоком при помощи теплообменника - змеевика.
Во время работы двигателя рефрижератора начинает работать газовая холодильная установка, при этом жидкость замкнутого контура охлаждается в холодильной камере и направляется в цистерну с молоком, где происходит теплообмен между змеевиком жидкостного контура и молоком и его температура доводится до заданного значения. При этом газовая холодильная установка работает без потребления электрической энергии. Устройство также имеет датчик температуры и электронный блок управления. Блок управления в зависимости от температуры молока включением электродвигателя с насосом управляет работой замкнутого жидкостного контура.
Таким образом, предлагаемое устройство, поддерживая заданную температуру, позволяет повысить срок хранения и соответственно качество молока при его перевозке на автомобиле.
Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано автомобильным транспортом - рефрижераторами для перевозки молока в летнее время года, а также любой другой жидкости, например питьевой воды.
Известно устройство «Автомобильные рефрижераторы и кондиционеры на сжиженном природном газе» [2]. Данное устройство содержит сжиженный газ, который применяется и в качестве моторного топлива, и в качестве хладагента. Устройство содержит криогенный бак со сжиженным природным газом, трубопроводы подачи газа, газификатор, дроссельный вентиль, холодильную камеру, магистраль холодного потока, магистраль теплого потока, нагреватель, двигатель рефрижератора, систему охлаждения, включающая радиатор и жидкостный насос. При работе двигателя сжиженный газ расширяется, затем дросселируется и поступает в холодильную камеру, где и охлаждает внутреннюю среду. Однако данное устройство не может быть использовано для регулирования температуры молока при его перевозке на автомобиле.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является «Устройство для терморегулирования молока при его транспортировке» [1]. Данное устройство содержит цистерну с молоком, термоэлектрические элементы, теплообменники холодных и горячих спаев, датчик температуры, замкнутый контур теплоносителя и блок управления.
Однако данное устройство имеет ряд недостатков. В этом устройстве термоэлектрическая холодильная установка, несмотря на простоту устройства и надежности в работе термодинамически весьма несовершенна, т.е. эта установка имеет низкую эффективность и высокую стоимость. Кроме того, термоэлектрические элементы потребляют электроэнергию,
вырабатываемую генератором, установленным на автомобильном двигателе. Расчеты и экспериментальные исследования показывают, что для эффективной работы термоэлектрической холодильной установки в устройстве для регулирования температуры молока при его транспортировке потребуется 0,6-1 кВт электроэнергии. Это отрицательно может повлиять на работу других потребителей автомобиля, особенно при работе двигателя на частичных нагрузках: электрическое освещение, зарядка аккумулятора, стартер, контрольно-измерительные приборы и т.д.
Заявляемая модель решает задачу создания терморегулирующего устройства для перевозки молока на автомобилях с эффективной холодильной установкой, работающей без потребления электроэнергии.
Техническим результатом при этом является уменьшение себестоимости терморегулирующего устройства молока путем использования в качестве хладагента моторного топлива - сжиженного газа, повышение надежности, упрощение конструкции и поддержание заданного оптимального температурного режима при его перевозке на автомобиле.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащем цистерну с молоком; датчик температуры; блок управления; замкнутый контур теплоносителя, включающий теплообменник - змеевик и жидкостный насос; систему моторного топлива - сжиженного газа, дополнительно содержит холодильную установку, включающей в себя холодильную камеру, установленной в системе моторного топлива с возможностью теплообмена замкнутым контуром теплоносителя, вход которого подключен к холодильной камере, выход связан с цистерной молока через теплообменник - змеевик.
На прилагаемом чертеже представлено терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях. Устройство содержит: криогенный бак 13 со сжиженным природным газом; трубопровод 14 с регулирующим клапаном 15; газификатор 12; дроссельный вентиль 9; газовую холодильную установку, включающей в себя холодильную камеру 5 и замкнутый контур
теплоносителя, состоящий из канала 19, жидкостного насоса 20 с электродвигателем 21, теплообменника - змеевика 18; цистерну для молока 17; вихревую трубу 1; магистраль 6 холодного потока; магистраль 2 горячего потока; нагреватель 3; промежуточную камеру 7; двигатель 16 рефрижератора; магистраль 4 его отработавших газов; систему охлаждения 11 двигателя, включающая радиатор 8 и жидкостный насос 10. Позиции 18, 19, 20 образуют замкнутый контур теплоносителя холодильной установки, который подключен к холодильной камере 5. По этому контуру циркулирует охлаждающая жидкость, например раствор соли СаСl 2 или NaCl, которая в результате теплообмена с природным газом в холодильной камере 5 охлаждается и поступает в теплообменник - змеевик 18, где в результате теплообмена с молоком, находящегося в цистерне 17 его температура доводится до заданного значения. При этом текущее значение температуры молока контролируется с помощью датчика температуры 22 и через канал 23, блок сравнения 24 связан с блоком управления 26. Задатчик температуры 25 служит для задания требуемой температуры и подключен к блоку сравнения 24. В заданном устройстве электрические элементы как датчик температуры 22, задатчик 25, блок сравнения 24, блок управления 26, электродвигатель 21 питаются от генератора, навешанного на двигатель внутреннего сгорания 16 или от аккумулятора (генератор и аккумулятор на рисунке не показаны).
Терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях работает следующим образом.
При работе двигателя 16 жидкость из системы охлаждения 11 подводиться к газификатору 12, в который из криогенного бака 13 через регулирующий клапан 15 поступает сжиженный газ. Здесь он испаряется и расширяется, затем дросселируется в вентиле 9 и идет в холодильную камеру 5, где в результате теплообмена охлаждает жидкость замкнутого контура. При этом газ сам нагревается, и его давление повышается. Под действием этого давления он проникает в вихревую трубу 1, где разделяется на два потока - холодный и теплый. Первый по магистрали 6 возвращается в
холодильную камеру 5, а второй по магистрали 2 проходит через нагреватель 3, где за счет теплообмена с отработавшими газами двигателя, поступающими по магистрали 4, нагревается еще больше и поступает в промежуточную камеру 7, а оттуда в двигатель 16 уже как топливо.
Система охлаждения двигателя тоже работает не совсем обычно. Охлаждающая жидкость с помощью насоса 10 подается сначала в газификатор 12, а затем в радиатор 8, то есть тепловая энергия этой жидкости не просто отводиться в окружающую среду, а в своей значительной части используется для испарения сжиженного газа.
Одновременно жидкость замкнутого контура холодильной установки под действием насоса 20 поступает в холодильную камеру 5, где в результате теплообмена с газом охлаждается и по змеевику 18 направляется в емкость 17. Здесь происходит теплообмен между молоком и жидкостью замкнутого контура холодильной установки. При работе данного устройства сигналы от датчиков температуры 22 и задатчика 25 поступают в блок сравнения, где происходит сравнение этих сигналов. Полученный сигнал рассогласования в блоке сравнения 24, определяющий отклонение температуры молока от требуемого значения, подается в блок управления 26, который управляет работой электродвигателя 21 и соответственно насоса 20. При этом начинает работать холодильная установка и в результате теплообмена тепообменника - змеевика 18 с молоком его температура доводится до заданного значения.
Холодильная установка, работающая на сжиженном природном газе, гораздо дешевле в эксплуатации: не нужны затраты на обслуживание и ремонт холодильного агрегата; не расходуется электроэнергия на работу газовой холодильной установки.
Таким образом, поддерживая температуру молока на заданном уровне, терморегулирующее устройство позволяет повысить срок хранения молока и соответственно его качество при перевозке в теплое время года, например из молочной фермы, до молочного завода.
Информация
1. Патент на полезную модель №31637, Россия, МКИ F 25 В 21/02. Устройство для регулирования температуры молока при его транспортировке (В.Н.Тимофеев, Г.Е.Чекмарев, Н.А.Галкина и др. (Россия); Опубликовано в БИ №23 20.08.03 г.
2. Кириллов Н.Г. Автомобильные рефрижераторы и кондиционеры на сжиженном природном газе // Автомобильная промышленность. 2002. №10. C.11-12.
Терморегулирующее устройство для перевозки молока на автомобилях, содержащих цистерну с молоком, включающее датчик температуры, блок управления, замкнутый контур теплоносителя, включающий теплообменник-змеевик и жидкостный насос, систему моторного топлива - сжиженного газа, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит газовую холодильную установку, включающую в себя холодильную камеру, установленную в системе моторного топлива с возможностью теплообмена с замкнутым контуром теплоносителя, вход которого подключен к холодильной камере, выход связан с цистерной молока через теплообменник-змеевик.
