Составитель Козлов А.Н. – канд.техн.наук, доцент (ЧГАУ)

Рецензенты Пигин А. И. – нач. отдела животноводства и рыболовства министерства с. х.

Челябинской области Маринин С.П. – канд.техн.наук, доцент (ЧГАУ)

Ответственный за выпуск

Сергеев Н.С. – зав. кафедрой ТМЖ

Печатается по решению редакционно-издательского совета ЧГАУ

Редактор Гришина Л.Ф. РИО ЧГАУ

Формат А5. Объем 1,0 уч.-изд.л. Тираж 50 экз. Заказ № 61. УОП ЧГАУ

© ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет», 2009.

Лабораторная работа № 47

УСТАНОВКА МГНОВЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ МОЛОКА «ТРИТОН»

Цель работы: изучить устройство и рабочий процесс охлаждения, хранения и промывки холодильной установки «Тритон».

Установка «Тритон» предназначена для непрерывного мгновенного охлаждения молока с последующим его хранением. Она используется на молочных фермах сельскохозяйственных предприятий, в пунктах приема молока и на молочных заводах.

Установка «Тритон» (плакат 1) состоит из двух автономных изделий: установки мгновенного охлаждения молока «Поток» (плакат 2) и термоса молочного «Туес» (плакат 3) с автоматом промывки «Муссон» (плакат 4), которые могут эксплуатироваться независимо друг от друг.

Максимальный объем молока, охлаждаемого установкой с начальной температуры +35 °С до температуры 4±2°С за один прием, составляет 3000 л, за сутки - 6000 л. Повышение температуры охлажденного молока в термосе за 12 ч хранения не более чем на 1 °С при температуре окружающего воздуха не более +25 °С и заполнении термоса молоком не менее чем на 50% объёма. Электропитание осуществляется от промышленной сети трехфазного тока, с глухозаземленной нейтралью, напряжением 380+38 минус 19 В, частотой 50 Гц. Среднее потребление электроэнергии установкой в течение суток составляет 8,3 кВт. Тип хладагента, используемого в установке - фреон R22. Электрооборудование установки выполнено в брызгозащищенном исполнении, степень защиты не хуже IP54 ГОСТ 14254-96.

Техническая характеристика установки «Тритон» приводится для режима приема молока два раза в сутки с перерывом между приемами не менее

12 ч (табл.1).

Таблица 1 - Техническая характеристика установки «Тритон»

Устройство и принцип работы охладительной установки. Установка

«ПОТОК» (рис. 1) состоит из приемного бака молока 1, насоса молочного 2, фильтра молочного 3, насоса водяного 4, теплообменника 5, генератора ледяной воды 6, термоса «Туес» 7, автомата промывки «Муссон» 8, моторредуктора термоса 9, компрессора 10 с холодильным агрегатом 11.

Система приема молока состоит из бака 1 объемом 240 л, молочного насоса 2, двухступенчатого щелевого фильтра 3 (120 и 70 мкм), трубопроводов с вентилями регулирования расхода молока и слива. В крышке бака имеется резьбовой патрубок со съемной моющей головкой. На стенке бака 1 размещены датчики уровня, управляющие работой насосов (см. плакат 1).

В состав системы охлаждения молока входят генератор ледяной воды 6 с теплоизолированной емкостью и размещенным внутри него испарителем, холодильный агрегат 11, насос ледяной воды 4 и теплообменник 5. Холодильный агрегат 11 с испарителем служит для охлаждения воды и намораживания льда. Теплообменник 5 служит для охлаждения молока ледяной

водой в потоке. Основание генератора ледяной воды имеет грузозахватные петли и винтовые опоры, позволяющие устанавливать емкость в горизонтальное положение.

Термос «ТУЕС» выполнен в виде теплоизолированного бака цилиндрической формы с регулируемыми опорами. В верхней части бака имеются люк с крышкой, магистраль с моющими форсунками и патрубок приема молока, в нижней части - сливной патрубок с вентилем. Термос оборудован мешалкой, трапом и оснащен датчиками контроля температуры молока и верхнего уровня наполнения.

Автомат промывки «МУССОН» (рис. 2) закреплен на термосе и подключен к системе водоснабжения.

Система управления задаёт режимы работы установки - контролирует количество намораживаемого льда, включает и выключает насосы во время приема молока и мойки. Количество намораживаемого льда контролирует датчик температуры, расположенный внутри термоса и смонтированный на трубке испарителя, намораживающего лёд; датчик подключен к измерителюрегулятору температуры ТРМ1А-Д (см. плакат 1).

Пока в термосе нет льда, датчик фиксирует температуру окружающей его воды, которая не может быть ниже нуля. По мере намерзания льда датчик теплоизолируется ледяной шубой от воды и начинает измерять температуру фреона в испарителе, которая будет понижаться, увеличивая массу льда в генераторе ледяной воды. По достижении массы льда необходимой величины датчик зафиксирует температуру, соответствующую этому количеству льда, холодильный агрегат выключится. При прогреве льда температура на датчике повысится, холодильный агрегат вновь включится.

Холодильная установка «Тритон» рассчитана на круглосуточную работу. Режим работы следующий: подготовка к приему молока, прием и хранение молока, мойка молочных магистралей установки «Поток», мойка термоса.

Принцип работы установки основан на мгновенном охлаждении молока ледяной водой в потоке, что предотвращает рост кисломолочных бактерий и

позволяет смешивать молоко, принятое в разное время суток.

Рисунок 1 – Установка мгновенного охлаждения и хранения молока «ТРИТОН» (вид сверху): 1 – приемный бак молока; 2 – насос молочный; 3 – фильтр молочный; 4 – насос водяной; 5 – теплообменник; 6 – генератор ледяной воды; 7 – термос «Туес»; 8 – автомат промывки «Муссон»; 9 – мотор-редуктор; 10 – компрессор; 11 – холодильный агрегат

Емкость генератора ледяной воды (см. рис. 1) наполнена водой, в которую погружен испаритель - восемь ярусов спиралей, выполненных из медных трубок. На трубках посредством работы фреонового холодильного агрегата намораживается лед, создавая "запас холода" и поддерживая температуру охлажденной (ледяной) воды вблизи нуля.

Молоко, из приемной ёмкости 1 прокачивается насосом 2 через фильтр 3 и охлаждается в теплообменнике 5 встречным потоком ледяной воды до температуры 4±2°С. Устройство фильтра 3 представлено на рисунке 3.

Между фильтром 3 и теплообменником 5 установлен кран, регулирующий расход охлаждаемого молока. Расход молока подбирается при наладке: чем он меньше, тем ниже температура молока на выходе из теплообменника.

Для обеспечения равномерного распределения жира молоко в термосе перемешивается мешалкой в автоматическом режиме (см. плакат 1).

По завершении приема молока молочные магистрали установки «Поток» тщательно моются. Мойка механизированная, с участием оператора.

Мойка термоса осуществляется после отгрузки молока автоматом промывки «МУССОН».

Подготовка и включение установки «ПОТОК». Ёмкость генератора ледяной воды заполнить водой, соответствующей ГОСТ 2874-82 (пресная вода без механических примесей, без растворенных солей, кислот и щелочей), объём воды – 3000 ±100 л.

Электропитание 380 В, 50 Гцнасистему управления установкой подводится от распределительного щита производственного помещения.

После этого подготовить систему управления к включению. Открыть шкаф. Проконтролировать состояние электрозащиты (рис. 4): вводное устройство защитного отключения (УЗО) SQ1 - включено, трехполюсный автоматический выключатель SQ2 - включен, однополюсный автоматический предохранитель внутренних цепей SQ3 - включен, тепловые реле защиты двигателей насосов

SQ4 (Iз -3,3 А) и SQ5 (Iз - 4,6 А) - включены.

Для приведения в рабочее состояние электрозащит SQ1, SQ2, SQ3 их переключатели перевести в верхнее положение. Проверка работоспособности УЗО осуществляется нажатием кнопки с маркировкой "Т" (тест). Шкаф закрыть.

Проконтролировать исходное состояние органов управления электрического шкафа холодильного агрегата. Выключатель электропитания - большой переключатель в положении "ON". Выключатель компрессора - малый переключатель, в положении "1". Внутри шкафа имеется тепловое реле защиты двигателя компрессора Q1- в рабочем положении зелёная кнопка блока нажата. Если во время эксплуатации холодильного агрегата тепловое реле срабатывает, поворачивая стрелку регулятора, установить ток, при котором отключения реле

прекратятся, максимальный ток защиты 16А. По превышении тока 16 А установку выключить до выяснения причин.

Рисунок 3 – Фильтр молочный

Однополюсный автоматический предохранитель внутренних цепей включен. Для того чтобы открыть дверцу шкафа, большой переключатель перевести в положение "OFF".

Рисунок 4 – Внутреннее устройство пульта управления установкой «ПОТОК»

Органы управления расположены на панели электрического шкафа (рис. 3). Включение осуществляется нажатием кнопки "ВКЛ", при этом загорается лампа подсветки кнопки. Напряжение 380В(50 Гц) подаётся на исполнительные механизмы и холодильный агрегат.

Выключение установки осуществляется нажатием кнопки-гриба "ВЫКЛ", при этом гаснет лампа подсветки кнопки. Кнопка-гриб "ВЫКЛ" одновременно выполняет функцию аварийного выключателя.

Подготовка установки к приёму молока. Режим подготовки установки

«Поток» к приёму молока является непрерывным, выполняется автоматически; предназначен для аккумулирования холода методом намораживания льда необходимой массы.

Для охлаждения 3000 л молока необходимо, чтобы установка намораживала лед не менее 12 ч.

Включение режима подготовки установки к приёму молока осуществляется подачей электропитания на установку нажатием кнопки "ВКЛ". Трёхпозиционный переключатель режимов работы в исходном положении

«выкл.» (рис. 5).

Рисунок 5 – Внешний вид панели управления установки охлаждения молока «ПОТОК»

При включении электропитания на шкафе управления холодильным агрегатом загораются лампы «Питание цепей управления» и «Задержка включения», время задержки включения составляет 6 мин, оно необходимо для прогрева масляного картера компрессора. По истечении 6 мин. двигатели компрессора и конденсаторного блока включаются. Работой холодильного агрегата управляет измеритель-регулятор температуры ТРМ1А-Д с помощью электромагнитного клапана-соленоида, установленного в магистраль, по которой хладагент поступает к испарителю. Пока датчик объёма льда не закрыт льдом, клапан-соленоид во фреоновой магистрали холодильного агрегата открыт, давление хладагента - рабочее. Верхнее и нижнее давления в магистрали измеряются двумя собственными датчиками холодильного агрегата - прессостатами. Прессостат верхнего давления выключает компрессор при высоком, аварийном давлении, при этом на шкафе управления холодильным агрегатом загорается лампа красного цвета «Высокое давление конденсации». Прессостат нижнего давления включает-выключает холодильный агрегат в рабочем режиме в зависимости от величины этого давления. Как только температура внутри ледяной массы понизится до запрограммированной величины, измеритель-регулятор ТРМ1А-Д отключит соленоидный клапан, перекрыв ток фреону. Выкачав остатки фреона, компрессор понизит давление в

магистрали. По достижении нижнего уровня прессостат выключит холодильный агрегат.

По мере прогрева льда и повышения температуры внутри его массы, измеритель-регулятор ТРМ1А-Д включит соленоидный клапан, высвобождая фреон из ресивера. Давление в магистрали восстановится, холодильный агрегат включится, повторяя рабочий цикл.

Таким образом, программно изменяя величину рабочей температуры измерителя-регулятора ТРМ1А-Д, регулируют объём ледяной массы генератора ледяной воды, которая определяется тепловыми нагрузками на установку (объёмом принимаемого молока). Не следует намораживать слишком много льда, если в этом нет необходимости. По окончании приёма молока лёд должен быть полностью израсходован, а температура воды в льдогенераторе не должна превысить 1,5 – 3,0°С. При правильно отрегулированном объёме льда установка работает в наиболее экономичном режиме.

Если в конце приема молока лёд все же остается в застойных зонах и с каждым разом ледяная глыба не размывается, а увеличивается в своём размере, это снижает эффективность работы генератора ледяной воды. Для устранения изложенного недостатка рекомендуется проводить профилактические размораживания льда. Перед началом приёма молока выключить холодильный агрегат переводом выключателя в положение "OFF" на шкафе управления агрегатом, после размораживания льда выключатель вернуть в положение

«ON».

Генератор ледяной воды выключают в случае технического обслуживания, ремонта либо длительных перерывов в эксплуатации.

Прием молока. Трёхпозиционный переключатель режимов работы переключить в положение «Охлаждение» (см. рис. 5).

Закрыть два сливных вентиля, расположенных на приёмном устройстве. Вентиль регулирования расхода молока установить в положение, в котором скорость охлаждения молока составит 0,5 л/с (первый раз подбирается из условия: не более 10 л за 20 с). Пистолет молочной магистрали, идущей с

теплообменника, соединить с приемным патрубком термоса «ТУЕС». Сливной вентиль термоса закрыть (см. плакат 3).

Снять моющую форсунку с крышки бака приёмного устройства. Присоединить подводящий молокопровод к патрубку на крышке бака приёмного устройства. Крышку закрыть.

Подать молоко в бак приёмного устройства.

На стенке бака приёмного устройства установлены датчики уровня жидкости, которые подают команды на включение и выключение насосов молока и ледяной воды. По заполнении бака молоком до уровня верхнего датчика (110 л) насосы включатся. Как только уровень молока в баке достигнет нижнего датчика (40 л), насосы выключатся (это необходимо для исключения сухого хода насоса молока). Режим работы насосов оптимален в случае, когда скорость поступления молока в бак совпадает со скоростью охлаждения.

Для откачки из бака оставшегося ниже датчиков молока нажать и удерживать в нажатом состоянии кнопку «ВКЛ». насос приемный», расположенную на панели шкафа управления (см. рис. 5). Остатки молока из молочных магистралей сливаются через сливные вентили приёмного устройства.

На панель шкафа управления выведена лампа с маркировкой «АВАРИЯ НАСОСА» (см. рис. 5), которая сигнализирует об отключении одного либо обоих насосов. Отключение насоса молока приведёт к переполнению бака приёмного устройства, в случае отключения насоса ледяной воды прекратится охлаждение молока. Для восстановления работы насосов и снятия аварийного сигнала необходимо остановить приём молока, открыть шкаф управления и нажать на черную кнопку выключившегося теплового реле SQ4 либо SQ5.

По завершении приёма молока трёхпозиционный переключатель режимов работы переключить в положение «Выключено».

Промыть молочные магистрали установки по следующему технологическому циклу:

- первое ополаскивание водой с температурой 30+5°С - не менее 5 мин;