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.
Сепарирование молока. Сепараторы, их устройство и принцип разделения молока на сливки и обратно.
Устройство сепаратора – молокоочистителя.
Упрощённая схема сепаратора-молокоотчистителя: 1. Подача неочищенного молока 2. Выход очищенного молока 3. Примеси 4. Слизь
Сепаратор для очистки молока представляет собой центрифугу, в которой под воздействием центробежных сил происходит разделение молока от примесей (очистка молока).
Цельное молоко подаётся в сепаратор сверху и стекает по полому каналу, который служит осью вращения стояку с дисками. Стояк с дисками представляет собой набор соосно соединённых дисков конической формы (тарелки), которые вращаясь производят разгонку молока.
Молоко в пространство между дисками (межтарелочное пространство) поступает с периферии.
Центробежная очистка молока в сепараторе становится возможной за счёт разной плотности между частицами плазмы молока и посторонними примесями. Посторонние примеси с более высокой плотностью, чем у плазмы молока, центробежной силой отбрасываются к стенками вращающегося барабана, выдавливая более лёгкую плазму к центру.
Посторонние примеси при вращении барабана оседают на внутренней поверхности корпуса сепаратора в виде слизи, которая после окончания очистки молока удаляется при разборке барабана[1].
Устройство сепаратора – сливкоочистителя.
Упрощённая схема сепаратора-сливкоотделителя: 1. Подача цельного молока 2. Выход сливок 3. Выход обрата
Устройство сепаратора-сливкоотделителя конструктивно схоже с сепаратором-молокоотчистителем, за исключением того, что в конических дисках (тарелках) имеются отверстия, по которым молоко поднимается в верхнюю часть комплекта тарелок и растекается между ними. Также зазор между дисками в сравнении с сепаратором-молокоотчистителем очень мал.
Между дисками создаётся малый зазор, в котором и будет происходить разделение фракций под воздействием центробежной силы и гравитации. Молоко разгоняется во вращательное движение и его скорость достигает скорости вращения дисков.
Небольшой зазор между тарелками создаёт относительно тонкий слой перемешиваемого молока, в котором жировые шарики быстрее и чаще сталкиваются друг с другом образуя цельную фракцию.
В небольшом зазоре между коническими дисками (тарелками) вращающиеся вокруг оси барабана жировые шарики, как более легкая фракция молока движутся к центру барабана по внутренней части конических дисков, далее по зазору между кромкой тарелки и тарелкодержателем поднимаются вверх и поступают в камеру для сливок.
Нежирная фракция (обрат) собирается у наружной части барабана. Сливки и обрат поднимаются соответственно по внутренней и наружной частям стояка с дисками.
Процесс разделения молока на фракции в сепараторе подчиняется закону Стокса:
В случае если молочный сепаратор имеет ручной привод, для создания высокой частоты вращения барабана, в нём применяется мультипликатор.
Сепаратор - это машина, предназначенная для разделения цельного молока на две фракции – сливки и обезжиренное молоко (обрат).
Процесс сепарирования представляет собой механическое разделение молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование применяют для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, а также для его очистки от механических и естественных (кровь, слизь и т. п.) примесей. Кроме этого при сепарировании из сыворотки выделяют белки, получают высокожирные сливки, отделяют микроорганизмы от молока (бактериоотделение) и др. Под действием центробежной силы молоко разделяется благодаря различию плотностей фракций: плотность дисперсной фазы (жира) меньше, чем дисперсионной среды (плазмы молока), или плотность дисперсионной среды (плазмы молока) меньше, чем дисперсной фазы (частиц механических и естественных примесей).
Сепарирование молока осуществляется в специальных машинах — сепараторах. Сепараторы, предназначенные для разделения молока на сливки и обезжиренное молоко, называют сепараторами-сливкоотделителями, а для очистки молока — сепараторами молокоочистителями.
Скорость выделения жировой фазы из молока зависит от конструктивных особенностей сепаратора (угловой скорости барабана, числа и размеров разделительных тарелок), размеров жировых шариков и степени их дисперсности, плотности разделяемых фракций и вязкости молока. Кроме этого на эффективность выделения жировой фазы из молока влияют его чистота, кислотность, особенности количественного и качественного состава молока коров различных пород и другие свойства.
Увеличение угловой скорости вращения барабана сепаратора очень эффективно для повышения скорости выделения жировой фазы из молока. Однако требования прочности конструкции, надежности, безопасности, а также соображения износа, увеличения потерь на трение, конструктивные трудности ограничивают возрастание угловой скорости вращения барабана сепаратора. Все современные сепараторы работают на сверхкритической частоте вращения барабана — 100—150 с-1. Изменить частоту вращения барабана сепаратора можно только на заводе-изготовителе. Сепарирование молока на предприятиях начинают при поступлении молока в количестве, обеспечивающем непрерывную работу сепаратора в течение 20—30 мин, и достижении барабаном рабочей частоты вращения. Продолжительность разгона для сепараторов производительностью 1000—2000 л/ч составляет 3— 5 мин, а для сепараторов большей производительности — 6— 10 мин.
Массу сливок (кг), полученных при сепарировании, можно определить по формуле
Мся = Мм (Жм — Ж0) (100 — П) / 100 (Жся — Ж0),
Где Я— потери при сепарировании, %; Ж, м — массовая доля жира в сливках, %.
Эффективность сепарирования зависит от содержания жира в молоке, размеров и дисперсности жировых шариков. Чем крупнее шарики, тем быстрее они выделяются. Механическое и тепловое воздействия на молоко приводят к перераспределению в нем жировых шариков. Часть шариков агрегируется, образуя комочки, а крупные шарики дробятся на множество мелких. Поэтому необходимо сохранять исходные размеры жировых шариков и избегать больших механических воздействий на молоко до сепарирования при транспортировании его насосами, перемешивании, встряхивании, охлаждении, подогреве, пастеризации и т. п. Наименьшие потери жира с обезжиренным молоком наблюдаются при сепарировании парного молока, не подвергшегося механическому или тепловому воздействию.
Наряду с этим температурным режимом применяют и более жесткий — 60—90 "С. Высокотемпературное сепарирование целесообразно для получения высокожирных сливок с массовой долей жира до 82 %, так как сепарируют сливки 30—40%-ной жирности. Кроме этого сепарирование при высокой температуре упрощает технологическую схему переработки молока. Получаемые сливки и обезжиренное молоко можно использовать для дальнейшей переработки без пастеризации. Однако при высокотемпературном сепарировании усиливается дробление жировых шариков, образуется большое количество молочной слизи, резко повышается вспенивание молока, сливок и обезжиренного молока. Как следствие этого, возрастают потери жира за счет увеличения массовой доли жира в обезжиренном молоке и в пахте при выработке сливочного масла методом сбивания сливок, а также потери сухих веществ при выработке белковых продуктов (творог и др.) за счет необратимой коагуляции белковых веществ, содержащихся в пене. Пена в молоке, обезжиренном молоке и сливках отрицательно сказывается на их дальнейшей тепловой обработке. Большой объем пены в продукте уменьшает его теплопроводность, что снижает эффективность работы теплового оборудования. Пена прогревается хуже, чем основная масса продукта. Разница в температуре прогрева пены и продукта может составлять до 10—15 °С и привести к тому, что во вспененном пастеризованном продукте сохранится больше микроорганизмов, в том числе патогенных форм. Вспененное обезжиренное молоко труднее охладить до температуры заквашивания. В связи с этим возникают дополнительные затруднения при выработке обезжиренного творога. Поэтому не рекомендуется сепарировать молоко при повышенных температурах.
На практике применяют также сепарирование холодного молока температурой 4—20 "С. При сепарировании холодного молока на обычных сепараторах их производительность снижается до 50 %. Сливки, полученные при холодном сепарировании молока, имеют большую вязкость, чем после обычного сепарирования. Максимальную вязкость имеют сливки, полученные из сырого холодного молока. При сепарировании холодного молока жировые шарики дробятся меньше.
Чистота и кислотность молока существенно влияют на эффективность его обезжиривания. Сепарирование загрязненного молока с повышенной кислотностью приводит к быстрому заполнению шламом грязевого пространства барабана сепаратора, периферийной части тарелок и частично межтарелочного пространства. Нарушается движение молока между разделительными тарелками и ухудшается его обезжиривание. Длительное хранение молока приводит к нарастанию его кислотности, что также уменьшает эффективность обезжиривания. При сепарировании молока после хранения в течение суток массовая доля жира в обезжиренном молоке увеличивается на 15—20 %. Для избегания повышения кислотности молоко необходимо сразу сепарировать, а получаемые сливки и обезжиренное молоко надо перерабатывать или охлаждать в случае резервирования. Для сепарирования необходимо использовать очищенное молоко кислотностью не более 20Т.
Техническое обслуживание машин и оборудования в животноводстве.
Под техническим обслуживанием оборудования (ТО) следует понимать совокупность мероприятий, обеспечивающих необходимую надежность и требуемую работоспособность машин и оборудования в период их использования.
В качестве системы ТО выбираем планово – предупредительную систему, так как она обеспечивает работоспособность машин и оборудования в течении всего периода их эксплуатации.
В качестве вида ТО принимаем комбинированный вид ТО, который выполняется силами хозяйства с участием районных ремонтных организаций. Обслуживающий персонал при этом операторы, слесари, мастера – наладчики. Работы выполняются на СТО или в хозяйствах на постах и пунктах ТО непосредственно на животноводческих объектах или ЦРМ.