Изучение молокоохладительной установки МХУ-8С

Цель работы: Изучение конструкции, принципа действия, операций монтажа, наладки, технического обслуживания, ремонта, настройки на оптимальные режимы работы молокоохладительной установки МХУ-8С.

Оборудование и приспособления: стенды, плакаты, оборудования.

Задание:

1. Изучить конструкцию и принцип действия молокоохладительной ус­тановки МХУ-8С.

2. Ознакомиться с операциями монтажа, наладки, технического обс­луживания и ремонта.

3. Ознакомиться с причинами неисправной работы установки и спосо­бами определения и устранения неполадок.

Назначение и способы охлаждения молока

Молоко является ценным продуктом питания, но его качество ухудшается при длительном хранении в результате действия различ­ных микроорганизмов, которые попадают вмолоко во время доения и дальнейшего хранения. Молоко в вымени коров полностью стерильно. Свежевыдоенное молоко обладает бактерицидными свойствами, бактерии попадая в него, гибнут. Но уже через 4 часа после дойки в 1 см³ молока находится около 30 тыс. микроорганизмов., через 9 часов - 100 тыс., а через 24 часа ~ около 4 млн. Попадая в молоко и быстро развиваясь, микроорганизмы ухудшают его качество - изменя­ется вкус и запах, в результате чего молоко переводится в более низкий сорт и ли становится совсем непригодным к употреблению. Содержание микроорганизмов в молоке зависит - от условий его полу­чения и температуры хранения. Оптимальная температура размножения микроорганизмов от 20 до 30 ⁰С, некоторых от 20 до 40 ⁰С. Длитель­ность хранения молока зависит от первоначальной загрязненности его бактериями.

Охлаждают молоко на фермах для подавления жизнедеятельности микроорганизмов, и сохранения его свежим для доставки на молочный завод или в торговую сеть. Время, в течение которого задерживает­ся развитие микроорганизмов, называется бактерицидной фазой. Для продлений бактерицидной фазы молоко необходимо охлаждать сразу же после дойки (табл.1).

1. Продолжительность бактерицидной фазы в

зависимости от температуры молока

Развитие большинства молочнокислых бактерий, вызывающих порчу молока замедляется при температуре молока 10 ⁰С и ниже. Их жизне­деятельность приостанавливается при 2...3 ⁰С.

Поэтому в зависимости от продолжительности хранения молока для экономии затрат на выработку холода устанавливают температуру его охлаждения. Например, если время доставки молока на завод для переработки не превышает 6 часов, то его следует охлаждать до 10 ⁰С; при хранении в течение 12 часов - охлаждают до 8 ⁰С; если необ­ходимо хранить молоко в течение 24 часов - охлаждают до 5 ⁰С.

При охлаждении до температуры 5 ⁰С и кратковременном хранении качество молока практически не изменяется. ГОСТ 1326—70 предус­матривает, что молоко для отправки на предприятия молочной про­мышленности необходимо хранить не более 20 часов с температурой не выше 10 ⁰С.

Во многих странах мира соответствующим законодательством предусмотрено охлаждение молока на фермах до 4...6 ⁰С. Всемирная организация здравоохранения рекомендует охлаждать молоко до 4 ⁰С не позднее чем через час после приемки с ферм. Температура молока должна сохраняться и при его транспортировке.

Охлаждение молока на фермах можно производить естественным и искусственным способами.

Наиболее простым из естественных способов охлаждения молока на фермах является охлаждение его артезианской водой. Температура артезианской воды колеблется от 2 до 8 ⁰С, что позволяет при ис­пользовании эффективных теплообменников получать молоко с темпе­ратурой не выше 10 ⁰С. Основной недостаток такого способа - боль­шой расход воды на охлаждение.

Отвод тепла от молока посредством льда, намораживаемого в зимний период, также нашел широкое применение на фермах. Заготов­ка льда осуществляется одним из следующих способов: послойным намораживанием льда на горизонтальных площадках, прилегающих к ферме; вырезкой льдин из водоемов; наращиванием ледяных сосулек на эстакадах-градирнях.

Первые два способа наряду с невысокой трудоемкостью намораживания отличаются большими затратами труда на получение льда и транспортировку его в молочную.

Получение молока на промышленной основе в настоящее время уже немыслимо без применения искусственных источников холода.

Искусственным называется охлаждение тел в результате их теп­лообмена с холодильными агентами, кипящими при низких температу­рах. Искусственное охлаждение производится при помощи холодильных машин. Наибольшее распространение в промышленности, быту и с.-х. получили паровые компрессионные холодильные машины со сжатием па­ров компрессором и затратой для этого механической энергии.

Для охлаждения молока на животноводческих фермах и комплек­сах промышленность выпускает поточные (типа МКТ и МВТ) и аккуму­ляционные (типа МХУ-8С) водоохлаждающие холодильные машины.

Оборудование для охлаждения молока

В паровой холодильной машине источником холода является хо­лодильный агент — жидкость, кипящая при низкой температуре.

Наибольшее применение в холодильной технике нашли паровые холодильные машины с замкнутым циклом, в которых через испаритель в течение многих лет циркулирует один и тот же холодильный агент. Для этого пар, образующийся в испарителе, снова конденсируется,, превращается в. жидкость, отдавая тепло окружающему воздуху или воде.

Температура конденсации любой жидкости зависит от давления. Чем выше температура окружающей среды, тем выше должно быть дав­ление пара, при котором происходит конденсация.

Рис. 1. Схема паровой компрессионной холодильной машины: 1 - компрессор; 2 - конденсатор; 3 - регулирующий вентиль; 4 - испаритель; 5 - холодильная камера; 6- тепловая изоляция

Компрессионная холодильная машина (рис.1) состоит из четырех основных узлов: испарителя 4, компрессора 1, конденсатора 2 и терморегулирующего вентиля 3, которые соединены между собой в. герметичную систему, заполненную холодильным агентом. В процессе работы такой машины холодильный агент циркулирует по замкнутой системе и изменяет свое агрегатное состояние, периодически прев­ращаясь в пар или жидкость.

Полезный эффект охлаждения достигается в испарителе, который расположен непосредственно в охлаждаемом объекте (охладителе, ак­кумуляторе холода и др.).

Давление пара повышают с помощью холодильного компрессора. При сжатии пара одновременно с давлением возрастает и его темпе­ратура. Сжатый пар поступает в теплообменный аппарат - конденса­тор, где охлаждается водой или воздухом и снова превращается в жидкость. Жидкий холодильный агент дросселируется, т.е. снижает давление проходя через узкое отверстие в регулирующем вентиле или капилярной трубке (при отсутствии теплообмена с окружающей средой).

При дросселировании небольшая часть жидкости (несколько про­центов) мгновенно испаряется, благодаря этому оставшаяся жидкость охлаждается до температуры кипения, и процесс повторяется.

Таким образом, один и тот же холодильный агент циркулирует по замкнутой системе, изменяя температуру и давление. В компрес­соре затрачивается энергия, вследствие чего температура и давле­ние холодильного агента повышаются. В дросселирующем устройстве давление и температура падают.

В испарителе жидкость отводит от охлаждаемого объекта тепло в количестве Q_о. В компрессоре на сжатие пара затрачивается рабо­та L, тепловой эквивалент которой равен AL. В конденсаторе все это тепло, в соответствии с законом сохранения энергии, должно быть отдано окружающей среде:

Рис. 2. Схема охлаждения молока с аккумулятором холода: 1 - бак для холодной воды; 2 - пластинчатый испаритель; 3 - водя­ной насос; 4 - охладитель молока; 5 - ванна для свежевыдоенного молока; 6 - водосливная труба; 7 - термостат (реле температуры); 8 - терморегулирующий вентиль; 9 - холодильная установка

Часть холодильной системы от компрессора до дросселирующего устройства (по движению холодильного агента) называется стороной высокого давления, другая часть, от дросселирующего устройства до компрессора - стороной низкого давления.

Для повышения экономичности и удобства эксплуатации холо­дильная машина оборудуется теплообменником, накопителем жидкого холодильного агента (ресивером), фильтром-осушителем, приборами контроля и автоматического регулирования технологического процес­са.

Тепловая нагрузка холодильных машин, обслуживающих предприя­тия молочной промышленности, весьма неравномерна: в часы поступ­ления молока она максимальна, потом быстро снижается. Для уменьшения размеров холодильной установки и выравнивания расхода электроэнергии используют аккумуляцию холода.

Охлаждение молока на фермах производится в теплообменных ап­паратах (молокоохладителях), а хранение - в специальных танках (ваннах). Схема охлаждения молока показана на рисунке 2.

Холодильная установка 9 охлаждает воду в баке 1, насос 3 по­дает воду на пластинчатый охладитель 4, через который противото­ком подается свежевыдоенное молоко. Молоко после охлаждения пос­тупает в ванну для хранения, которая имеет теплоизоляцию для уменьшения притока тепла.

Для охлаждения молока на фермах применяют хладоновые холо­дильные установки малой мощности МХУ-8, ТОМ-24, КСЛ-500, СМ-1, 200, УВ-10, АВ-30 и др.

Основной особенностью холодильных машин для охлаждения моло­ка является наличие в них аккумулятора холода. Накопление холода в аккумуляторе путем охлаждения воды или намораживания льда про­исходит в период между доением. Продолжительность этого периода намного превышает время, необходимое для охлаждения молока. Поэ­тому при одинаковом суточном потреблении холода холодильная уста­новка с аккумулятором холода имеет меньшую холодильную мощность, чем холодильная машина без аккумулятора. Например, для охлаждения одной тонны молока с 36 ⁰С до 6 ⁰С необходимо около 120 тыс. кДж. При охлаждении молока в. течение 2 часов холодильная мощность установки с учетом потерь тепла в окружающую среду должна быть не менее 65 тыс. кДж/ч. Если до начала охлаждения молока занести 9...10 тыс. кДж в промежутке между доением, то можно ограничиться использованием холодильной установки мощностью 45...50 тыс. кДж/ч. Такая установка значительно дешевле.

Холодильные установки с аккумулятором холода работают в ав­томатическом режиме, поддерживая заданную толщину льда на пласти­нах испарителя или температуру воды в. баке-аккумуляторе.

Холодильная машина МХУ-8С

Холодильная машина МХУ-8С(рис. 3) является наиболее расп­ространенной установкой для охлаждения молока.

Этот агрегат состоит из вертикального двухцилиндрового комп­рессора, приводимого электродвигателем; воздушного конденсатора; прямоугольного теплоизолированного бака - аккумулятора холода с панельным испарителем; рамы-ресивера; теплообменного фильтроосушительного агрегата; щита управления и приборов автоматики. Схема холодильной установки МХУ-8С показана на рис. 4.

Холодильный агент хладон R-12 кипит в пластинчатом испарите­ле 13, отбирая тепло от окружающей его воды аккумулятора холода 2. Образовавшиеся при кипении пары хладона отсасывает компрессор 6. Пары хладона после испарителя проходят через теплообменник10.В нем пар дополнительно нагревается жидким хладоном, который пос­тупает из ресивера 8 и имеет более высокую температуру, чем пар.

Рис. 3. Холодильная установка МХУ-8С: а- вид спереди: 1 - компрессор; 2 - конденсатор; 3 - шкаф управ­ления; 4 - электродвигатель; 5 - терморегулирующий вентиль; 6 - ресивер; 7 – бак-аккумулятор холода); 6 – вид сбоку (шкаф управ­ления; 2 - воздушный конденсатор; 3 - испаритель-аккумулятор)

Рис. 4. Схема холодильной установки МХУ-8С: 1 - молокоохладитель; 2 - бак для охлаждения воды; 3 - ороситель; 4 - реле температуры (термостат); 5 - реле давления; 6 - компрес­сор; 7 - конденсатора с воздушным охлаждением; 8 - ресивер; 9 - фильтр-осушитель; 10 - теплообменник; 11 - смотровое устройство; 12 - терморегулирующйвентиль; 13 - испаритель; 14 -насос циркуляционный

Рис. 5. Пластинчатый охладитель: а - общий вид охладителя: 1 - комплект теплообменных пластин; 2 -упорная плита; 3 - нажимная плита; 4 - штанга; 5 - гайка; 6 - шпилька; 7, 10 - патрубки для подвода и отвода молока; 8, 9 -патрубки для подвода и отвода хладоносителя; б - схема движения теплообменивающихся сред в пластинчатом охладителе 1, 4 - пат­рубки для подвода и отвода молока; 2 и 3 - соответственно нижний и верхний продольные каналы движения молока; 5, 8 - патрубки для подвода и отвода хладоносителя; 6, 7 - нижние продольные каналы движения хладоносителя

Компрессор сжимает пар (при этом температура паров повышается до (70...80 ⁰С) и нагнетает в конденсатор 7, где он охлаждается возду­хом, обдувающим наружную поверхность трубчатого конденсатора 7, и конденсируется. Обдувают наружную поверхность конденсатора окру­жающим воздухом с помощью четырехлопастного вентилятора. Жидкий хладон направляется в запасную емкость (ресивер), а затем прохо­дит через фильтр--осушитель и теплообменник.

Техническая характеристика холодильной машины МХУ—8С

В фильтре-осушителе жидкий холодильный агент освобождается от влаги и загрязнений, протекая через силикагель и фильтр. В теплообменнике холодильный агент дополнительно охлаждается паром, который движется навстречу по межтрубному пространству, и поступает к терморегулирующему вентилю. Здесь проходя через отверстие небольшого сечения, хладон дросселируется и приобретает способность кипеть при низких температурах. Жидкий хладон низкого давления из терморегулирующего вентиля поступает в испаритель, и цикл повторяется. Регулиро­вание перегрева паров холодильного агента осуществляется терморегулирующим вентилем. Термостат 4 служит для регулирования толщины льда на пластинах испарителя. Реле давления 5 применяют для защи­ты от повышения давления в конденсаторе. Холодная вода из ба­ка-аккумулятора холода подается насосом в - пластинчатый молоокоохладитель (рис. 5), где происходит теплообмен между молоком и ох­лаждающей водой.

Теплая вода через распределитель поступает в водяной бак (аккумулятор холода), где охлаждается за счет холодильного агента и таяния льда на панелях испарителя.

Устройство и работа составных частей установки МХУ-8С

Компрессор

Компрессор ФВ-6 (рис. 6) поршневой, двухцилиндровый, непрямоточный, с диаметром цилиндра 67, 5 мм и ходом поршня 50 мм. Смазка компрессора производится маслом ХФ12-16. компрессор состоит из следующих основных узлов: картера 8, блока 3 цилиндров, клапанной плиты 2, крышки 1, кривошипно-шатунного механизма, поршней 11, сальника 6, запорных вентилей.

Рис. 6. Одноступенчатый компрессор холодильной машины: 1 – крышка блока цилиндров; 2 – клапанная плита; 3 – блок цилиндров; 4 – палец; 5 - коленчатый вал; 6 – сальник; 7 – шариковый подшипник; 8 – картер; 9 – роликовый подшипник; 10 – шатун; 11 - поршень