Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор техники и технологий охлаждения молока 12
1.1 Обзор зарубежной и отечественной техники и технологий охлаждения молока 13
1.2 Требования, предъявляемые к молоку при его сдаче предприятиям 25
1.3 Перспективы развития техники для охлаждения молока 28
1.4 Применение энергосберегающих технологий охлаждения и нагрева воды 33
1.5 Подготовка воды для технологических процессов 37
1.6 Постановка задачи исследования 40
1.7 Выводы по главе 1 41
2 Теоретическое обоснование способов повышения эффективности использования технологий охлаждения молока 42
2.1 Влияние технологии первичной обработки молока на его качество 42
2.2 Математическая модель охлаждения молока 43
2.3 Математическая модель нагрева воды 49
2.4 Комбинированная математическая модель охлаждения молока и нагрева воды 55
2.5 Структурная модель установки охлаждения молока и нагрева воды 59
2.6 Выводы по главе 2 63
3 Программа и методика экспериментальных исследований 64
3.1 Программа экспериментальных исследований 65
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований 65
3.3 Выводы по главе 3 73
4 Обоснование влияния конструктивных параметров и основных узлов на эффективность работы системы охлаждения 74
4.1 Основные технические показатели системы охлаждения молока 74
4.2 Оптимизация режима охлаждения и нагрева теплоносителя 78
4.3 Оптимизация параметров теплопередачи установки 83
4.4 Зависимость условий теплообмена от времени и температуры 89
4.5 Алгоритмы реализации установки для охлаждения молока и нагрева воды 91
4.6 Техническая реализация установки охлаждения молока и нагрева воды 95
4.7 Управление системой охлаждения молока и нагрева воды 96
4.8 Выводы по главе 4 99
5 Результаты экспериментальных исследований 101
5.1 Технологические основы работы системы охлаждения молока и нагрева воды 102
5.2 Результаты исследования теплообменных процессов 103
5.3 Результаты испытаний установки 107
5.4 Выводы по главе 5 112
6 Оценка технико - экономической эффективности энергосберегающей технологии охлаждения молока и нагрева воды 113
6.1 Энергетическая оценка технологических процессов фермы 113
6.2 Оценка технико-экономической эффективности технологии охлаждения молока 114
6.3 Оценка технико-экономической эффективности технологии нагрева воды 115
6.4 Расчет альтернативного поступления тепловой энергии 116
6.5 Выводы по главе 6 127
Основные выводы 129
Литература 130
Приложения I45
- Перспективы развития техники для охлаждения молока
- Оптимизация режима охлаждения и нагрева теплоносителя
- Результаты испытаний установки
- Расчет альтернативного поступления тепловой энергии
Введение к работе
Актуальность темы. Для обеспечения в полном объеме процесса производства и переработки молока необходимо обеспечить бесперебойную и эффективную работу оборудования для первичной обработки, а именно, охладителей молока, так как этот процесс длительный и энергоемкий.
На животноводческих фермах агропромышленного комплекса для охлаждения молока, требуется использование холодильных установок. Но также, есть потребность и в горячей воде, которая используется для технологических целей и поения скота. Необходимо обеспечить и отопление отдельных помещений фермы, включая телятник в родильном отделении. Все эти операции можно выполнять при использовании оборудования и энергосберегающих технологий.
В большинстве случаев производителями молочного оборудования для охлаждения молока используется так называемый метод прямого или непосредственного охлаждения. Существенным недостатком этого способа является то, что скорость движения молока вдоль холодной стенки близка к нулю, и потому время его охлаждения с 37 до 5 градусов составляет 3 часа. Бактериальная обсеменённость за это время возрастает в десятки и даже сотни раз, что не позволяет выполнять требования новых стандартов качества сырого молока.
В настоящее время часто на некоторых фермах производится охлаждение молока до О С, либо полное замораживание молока и дальнейшая его разморозка, что недопустимо, так как погибают все полезные микроорганизмы, позволяющие использовать молоко как сырье на перерабатывающих предприятиях, например, производство живых йогуртов.
Этим обуславливается актуальность и значимость темы исследования.
Цель исследования - Повышение эффективности охлаждения молока и снижение энергозатрат за счет оптимизации и совершенствования конструктивно-технологической схемы охлаждения молока и нагрева воды с применением новых инновационных энергосберегающих технологий.
Объект исследования - процесс охлаждения молока, охлаждающий комплекс, оборудованный тепловым насосом и охладителями молока.
Методика исследований. В соответствии с целью и задачами работа была разделена на несколько этапов:
- поиск информации по работе охладителей молока различных типов;
- научный анализ информации и оценка фактического мирового
уровня состояния оборудования для охлаждения молока;
оценка эффективности использования энергосберегающего оборудования для охлаждения.
Использованы методы статистического, математического
моделирования и экономического анализа, теоретические основы теплотехники в части термодинамического анализа, основы теплопередачи, методы оптимизации для решения поставленных задач.
Обработка информации проводится по существующим методикам с использованием математической статистики и теории массового обслуживания.
Научная новизна работы состоит в установлении эффективности использования энергосберегающего оборудования для охлаждения молока; на основе термодинамических, теплофизических и технико-экономических методов оптимизации предложена математическая модель установок первичной обработки молока; разработана методика оценки термодинамической эффективности способов первичной обработки молока; разработан алгоритм энергоэффективного технологического процесса охлаждения молока и нагрева воды..
Практическая ценность: предложена новая энергосберегающая технология охлаждения молока, внедрена данная технология на животноводческой ферме. Предложен метод для определения энергетической эффективности существующих способов первичной обработки молока. Обоснованы оптимальные параметры (разность температур воды на входе и выходе из теплового насоса) и режимы работы (при наибольших коэффициентах преобразования тепла и холода: Кт= 4...7, Кх = 3...6) холодильного и теплообменного оборудования, позволяющего более чем в восемь раз снизить энергетические затраты на первичную обработку молока без увеличения капитальных вложений. Предложенный способ охлаждения молока позволяет сократить удельные энергозатраты в десятки раз по сравнению с существующими способами.
Приведенные данные подтверждены соответствующими актами. Полученные данные позволяют рекомендовать применение технологии охлаждения молока в хозяйствах АПК.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются в учебном процессе на инженерном факультете ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА», а также на животноводческом комплексе АПК.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научно-практических конференциях:
«Актуальные проблемы инженерного обеспечения АПК» ФГОУ ВПО «Ярославская ГСХА» (2003,2007 - 2010г.);
«Вклад молодых ученых в реализацию приоритетного национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса» ФГОУ ВПО «Уральская ГАВМ» (2007 г.);
- «Развитие научной, творческой и инновационной деятельности
молодежи» ФГОУ ВПО «Курганская ГСХА им. Т.С. Мальцева» (2010 г.);
- «Инновационные направления развития АПК и повышение
конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад
молодых ученых» ФГОУ ВПО «Ярославская ГСХА» (2011 - 2012 гг.);
- «Науке нового века — знания молодых» ФГОУ ВПО «Вятская ГСХА»
(2011 г.);
- «Аграрная наука - сельскому хозяйству» ФГБОУ ВПО «Алтайский
государственный аграрный университет» (2012 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 21 научной работе, из которых пять опубликованы в издании, рекомендованных ВАК РФ.
Защищаемые положения:
- математические модели и алгоритмы технологического процесса
охлаждения молока и нагрева воды;
- математические зависимости, метод и критерий оптимизации
параметров охлаждения молока и нагрева воды;
конструктивно-технологическая схема охлаждения молока и нагрева воды с применением теплового насоса;
оптимизация технологических параметров и температурные режимы охлаждения молока и нагрева воды;
оценка эффективности использования энергосберегающей технологии охлаждения молока и нагрева воды с применением теплового насоса.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы, изложена на 146 страницах машинописного текста, включая библиографию из 134 наименований, 31 рисунков, 14 таблиц.
Перспективы развития техники для охлаждения молока
Анализ отечественных и зарубежных охладителей позволяет сделать вывод, что перспективным является постепенное охлаждение молока с целью сохранения молочнокислых бактерий, необходимых для производства живых йогуртов.
Далеко не маловажную роль играют условия охлаждения, хранения и транспортировки его с ферм на молокоперерабатывающие предприятия. Ведь именно от этого этапа в немалой степени зависят органолептические показатели молока и величина его бактериальной обсеменённости. Для охлаждения и хранения молока в России в настоящее время предлагаются различные как отечественные, так и импортные установки (правда. Запад, применяя у себя новейшие разработки, к нам поставляет в основном устаревшее и бывшее в употреблении оборудование). Каждая из них имеет свои плюсы, но, не смотря на это, все они, по мнению специалистов, не обеспечивают требований ГОСТа Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырье.» по времени охлаждения молока. Дело в том, что в предлагаемом большинством производителей молочном оборудовании для охлаждения молока используется так называемый метод прямого или непосредственного охлаждения. Принцип таков: в стенки резервуаров из полированной нержавеющей стали вмонтированы испарители фреона, который, циркулируя по системе, и отбирает тепло от молока, рассеивая его в окружающую среду. Существенным недостатком этого способа является то. что скорость движения молока вдоль холодной стенки близка к нулю, и потому время его охлаждения с 37 до 5 градусов составляет 3 часа. Бактериальная обсеменённость за это время возрастает в десятки и даже сотни раз, что не позволяет выполнять требования новых стандартов качества сырого молока.
В настоящее время энергосберегающим технологиям придается все большее значение, так как сейчас электроэнергия подорожала, и стоимость ее в ближайшие годы будет увеличиваться, поэтому актуальность энергосбережения при охлаждении молока будет возрастать.
На основании анализа оборудования для охлаждения молока установлено, что необходимо применять экономичные виды оборудования, одним их которых являются тепловые насосы. Необходимо обеспечить энергосбережение.
На животноводческих фермах для охлаждения молока, требуется частое использование холодильных установок. Также на предприятиях пищевой промышленности для реализации технологических процессов весьма часто требуется применение холодильных машин. Так, например, на многих мясомолочных комбинатах и заводах колбасных изделий работают весьма крупные централизованные холодильные установки. С другой стороны, в течение всего года существует большая потребность в горячей воде, применяемой для различных видов очистки. Необходимо обеспечить также и отопление помещений, например телятника в родильном отделении.
Но также, есть потребность и в горячей воде, которая используется для очистки, промывки оборудования. Все эти операции можно выполнять при использовании тепловых насосов.
Применение нового технологичного оборудования позволяет наряду с экономией первоначальных затрат (20-30%) переходить на другие режимы работы. Окупаемость перевооружения объектов в теплоэнергетике колеблется от 2 до 5 лет, а в некоторых случаях составляет всего несколько месяцев.
Низкопотенциальным источником тепловой энергии для животноводческих ферм может служить парное молоко. При охлаждении 1л молока с 30С до 4-6С выделяется 85-100 кДж теплоты. Этого тепла, а также энергии, затраченной на привод компрессора, достаточно для нагрева 1 л воды до температуры 25-35С. При использовании современных доильных установок в технологическом процессе нужна горячая вода с температурными значениями 30, 40 и 50С. С учетом этого предлагается схема комплексного тепло - холодоснабжения линии первичной переработки молока на базе теплового насоса.
Основным недостатком при использовании всех вышеуказанным схем и оборудования для охлаждения молока является то, что они проводят охлаждение молока практически до 0-1 С, что неприемлемо, так как уничтожается вся полезная микрофлора, которая в дальнейшем на перерабатывающих предприятиях не восстанавливается и молоко становится не пригодным для производства кисломолочных продуктов. Поэтому, моей целью является разработать такую технологию охлаждения молока, которая была бы не губительной для полезных микроорганизмов молока и являлась бы энергосберегающей. В результате чего возникла возможность применения тепловых насосов для охлаждения молока.
Основные достоинства теплового насоса:
1. Экономичность
Низкое энергопотребление достигается за счет высокого коэффициента преобразования энергии теплового насоса (от 300% до 700%) и позволяет получить на 1 кВт затраченной электрической энергии 3-7 кВт тепловой энергии.
Система исключительно долговечна, срок эксплуатации грунтового зонда может достигать 100-150 лет; отопительного контура 75 лет.
Непосредственно в самой установке единственной движущей частью является компрессор, срок службы которого составляет ориентировочно 20 лет, и который можно легко и дешево заменить по истечении срока его эксплуатации.
Отсутствие необходимости в закупке, транспортировке, хранении топлива и расходе денежных средств, связанных с этим.
Освобождение значительной территории, необходимой для размещения котельной, подъездных путей и склада с топливом.
Срок окупаемости оборудования не превышает 6-и отопительных сезонов.
2. Тепловой насос работает устойчиво.
Колебания температуры и влажности в помещении минимальны.
Не требует специальной вентиляции помещений, где происходит нагрев воды и теплоносителя.
Отсутствует шум.
Абсолютно взрыво- и пожаробезопасен.
В процессе эксплуатации система не нуждается в специальном обслуживании, возможные манипуляции не требуют специальных навыков и описаны в инструкции.
Систему можно диагностировать и вносить корректировки на расстоянии, для этого необходимо иметь линию Интернет.
Обслуживание установок заключается в сезонном техническом осмотре и периодическом контроле режима работы.
3. Экологичность
Экологически чистый метод, т.к. не производится эмиссия С02, NOx и других выбросов, приводящих к нарушению озонового слоя и кислотным дождям.
Отсутствуют аллергено - опасные выбросы в помещение, так как нет сжигаемого топлива и не используются запрещенные хладагенты.
Бережен в отношении к здоровью и окружающей среде [23...25].
В испарителе теплового насоса охлаждается вода источника, а отобранная тепловая энергия не выбрасывается непосредственно в атмосферу, а греет в конденсаторе воду из системы горячего водоснабжения.
Источником для работы теплового насоса может любая проточная вода с температурой от 5 до 40С. Чаще всего в качестве источника тепла используют артезианские скважины, нагретые промышленные сбросы, градирни, незамерзающие водоемы. В тепловом насосе имеется три основных агрегата (испаритель, конденсатор, компрессор) и три контура (хладоновый, водяной источника и водяной отопления).
Испаритель - теплообменник, где в трубках движется вода источника, а между трубок - хладагент (хладон). Пусть через испаритель проходит 8... 10-градусная вода (например, из скважины). Путем регулировки дросселем настраивается такое давление хладона в испарителе, чтобы температура его кипения составила 2-3 С (все хладоны имеют крутую зависимость температуры кипения от давления).
Теперь при тепловом контакте с "горячими" трубками часть хладагента вскипает, "отбирая" при этом энергию у воды. Охлажденная вода, прошедшая через испаритель, сбрасывается в другую (приемную) скважину. Испаренный хладон, в свою очередь, всасывается в компрессор, сжимается им, и, нагретый, выталкивается в конденсатор.
Оптимизация режима охлаждения и нагрева теплоносителя
Основными показателями эффективности теплового насоса являются коэффициент преобразования тепла Кт и коэффициент преобразования холода К.
Значения реальных коэффициентов получают в результате экспериментальных испытаний тепловых насосов и определяют по формулам (2.38) и (2.39).
Нагреваемому объекту отдается теплота из окружающей среды q2 и теплота, эквивалентная затраченной работе компрессора К
Прямой цикл Карно протекает по часовой стрелке, обратный цикл Карно протекает против часовой стрелки.
Идеальные значения коэффициентов определяются по обратному термодинамическому циклу Карно по следующим формулам (4.4) и (4.5):
Чтобы перейти от идеальных коэффициентов к реальным вводится коэффициент термодинамического совершенства Ь [24], величина которого для каждого теплового насоса определяется экспериментально.
Степень термодинамического совершенства теплонасосных систем зависит от многих параметров: мощности компрессора, качества производства комплектующих теплового насоса и необратимых энергетических потерь. Эти потери включают в себя потери тепловой энергии в соединительных трубопроводах, на преодоление трения в компрессоре, потери, связанные с неидеальностью тепловых процеесов, протекающих в испарителе и конденсаторе, с неидеальностью теплофизических характеристик хладонов, механические и электрические потери в двигателях.
В таблице 4.1 представлены «средние» значения степени термодинамического совершенства Ь для некоторых типов компрессоров, используемых в еовременных теплонасосных системах теплоснабжения [24].
Формулы (4.1) и (4.3) показывают - чем меньше разность температур между источником и приемником тепла, тем выше отопительный и холодильный коэффициенты.
Поэтому, оптимальными будут режимы работы теплового насоса при небольшой разности температур между источником и потребителем тепла. Это показывают многочисленные экспериментальные испытания тепловых насосов. Характеристики тепловых насосов приводятся в технико-экономических инструкциях по эксплуатации.
График построен на основании расчетов по формуле (4.4). Верхний график (рисунок 4.3) относится к режиму работы теплового насоса при нагреве потребителя тепла до 35С, нижний график - при нагреве потребителя тепла до 50С. При первом режиме получаются более высокие коэффициенты, т.к. разность температур между температурами источника и потребителя тепла небольшая. Коэффициент преобразования тепла возрастает с увеличением температуры источника энергии.
Технико-экономические расчеты показывают, что тепловые насосы целесообразно использовать при разности температур между источником и потребителем тепла не более, чем 35...45С, чтобы получить коэффициент преобразования тепла 4.. .7 [42].
Существует много способов применения тепловых насосов для работы при небольшой разности температур между источником и потребителем тепла, кондиционирование воздуха, нагрев воды плавательного бассейна, напольное отопление охлаждение молока и одновременный нагрев воды для горячего водоснабжения на молочных фермах.
На молочных фермах необходим нагрев воды для горячего водоснабжения от 22 до 50С.
Данные расчета теплового и холодильного коэффициентов по формулам (4 4) и (4.5) с учетом степени термодинамического совершенства приведены для экономии ресурсов и получения максимальных коэффициентов преобразования тепла и холода требуется оптимизация режимов работы тепловых насосов в ограниченном диапазоне рабочих температур для получения экономии энергоресурсов.
Результаты испытаний установки
Использование альтернативных геотермальных экологически чистых источников энергии может предотвратить назревающий энергетический кризис Наряду с поисками и освоением традиционных источников (газ, нефть) перспективным направлением является использование накапливаемой в водоемах грунте, геотермальных источниках вода, где температура довольно низкая (8С) и для эффективного их использования необходимо осуществить перенос на более высокий температурный уровень (50С) при этом температура воды понижается(4С). Реализуется такое преобразование
Коэффициент преобразования (Кт) теплового насоса представляет собой отношение его тепловой мощности (qT) к мощности электрической (N) (2.38). В свою очередь, тепловая мощность теплового насоса складывается из его холодильной мощности (qx) и мощности электрической: qT = qx +N.
Тепловой поток от теплообменника qrP вычислялся при постоянном значении расхода этиленгликоля и измеренных его температурах на входе в теплообменник и на выходе из него.
Сводная информация о температурах, тепловых потоках и о коэффициентах преобразования теплового насоса в характерных режимах работы экспериментальной установки, приведена в таблице 5.4 и 5.5. Эти данные позволяют получить представление об эффективности тепловых процессов теплового насоса в зависимости от температур кипения и конденсации холодильного агента.
Значения коэффициента преобразования находятся в диапазоне КЄДИЧИН 2,75 Ч 4,61, что отвечает известным представлениям об эффективности тепловых насосов, реализованных на других объектах.
На основании обработки данных подтверждены рассчитанные критерии оптимизации; коэффициенты преобразования тепла и холода.
Основные результаты испытания:
1. Технические решения установки обеспечения охлаждения молока и нагрева воды от теплового насоса, использующего низкопотенциальную энергию продемонстрировали работоспособность экспериментальной установки и ее эффективность.
2. Температура молока 36 С, и ее тепловой потенциал можно использовать через проточные теплообменники. Используя этот потенциал, обеспечиваем около 3/4 тепловой мощности теплового насоса.
3. Тепловой насос работал со средней величиной коэффициента преобразования 4,5, который является оптимальным для работы установки.
4.Совместная работа теплообменников в едином контуре циркуляции, работающем безостановочно, предотвращает переохлаждение воды, который, при неработающем компрессоре теплового насоса прогревается водой из скважины, способствуя более эффективной выработке тепловой энергии.
5.При работе теплового насоса в течение 1ч температура этиленгликоля понижается до минимального значения -3С. Среднее значение температуры охлажденной воды 4С.
6 Максимальная температура воды, подогретая я в теплообменнике еН 45С.
7 Время выхода установки на стационарный температурный режим около получаса
8. Информации, полученной в результате испытания установки, достаточно для того чтобы на ее основе проектировать установки охлаждения молока и нагрева воды.
Расчет альтернативного поступления тепловой энергии
Использование биологического тепла, выделяемого животными, пока не нашло широкого распространения в отечественном животноводстве, то за рубежом в последние двадцать лет это стало обычной практикой. Это стало возможным благодаря появлению тепловых насосов, которые дают возможность отбирать тепло как от нагретого воздуха, так и от жидкостей. Получение тепла от нагретых жидкостей осуществляется с наибольшим эффектом по сравнению с нагретым воздухом. Отечественная промышленность, выпускающая холодильные машины, предлагает свои услуги по производству тепловых насосов. В настоящее время сельскохозяйственные предприятия, специализирующиеся на производстве молока вполне оправданно могут использовать тепловые насосы, которые выполняют двоякую функцию: доохлаждают воду, используемую в установках для охлаждения молока, и концентрируют тепло нужной температуры в объеме воды, необходимом на животноводческом комплексе: для мытья посуды и молокопровода, для стирки спецодежды, в душевых, для подогрева молока, выпаиваемого телятам, а в зимнее время - для подогрева питьевой воды в групповых поилках для молодняка, содержащегося в холодных помещениях, а также в промежуточных баках, подающих воду в автопоилки коровника. Использование теплой воды для поения животных в зимнее время обеспечит как увеличение их продуктивности, так и экономию кормов расходуемых на обогрев животными выпитой холодной воды. Например, в ОАО «Племзавод имени Дзержинского», где среднее в зимовку 2009 - 2010 годов поголовье молодняка крупного рогатого скота было на уровне 1125 голов, за 150 дней холодного периода подогрев артезианской воды с +8С до +19С может дать экономию 55 млн. 687 тыс. 500 килокалорий тепла. В переводе на кормовые единицы это составляет 24287 кормовых единиц. При средней себестоимости одной кормовой единицы в хозяйстве 4,5 рубля экономия на кормах, расходуемых животными на обогрев выпитой воды, составит 109300 рублей в год. Аналогично, можно получить эффект от подогрева питьевой воды для коров. Однако, главной задачей данной статьи является обоснование целесообразности оснащения МО ЯСУЧТТЫХ ферм тепловыми насосами, чтобы продемонстрировать расчетный эффект и экономическую эффективность их применения. На одной из исследованных ферм, где поголовье коров составляет 200 голов, производится охлаждение надоенного молока до температуры +8иС. Для этого используется артезианская вода, температура которой составляет +8 С. Целесообразность применения теплового насоса уже обусловлена тем, что природный хладагент нужно доохлаждать, чтобы молоко довести до кондиций, обусловленных регламентом на молоко и молочные продукты, выше +4С. С помощью которым предусматривается температура не теплового насоса можно снизить температуру артезианской воды до +2иС, получив в качестве побочного продукта определенное количество тепловой Далее использование полученного хладагента и слегка подогретой воды в молочной исследованной фермы пройдет по схеме, представленной на рисунке 6.1.
От 200 коров содержащихся на исследованной ферме в 2009 году, было надоено 931400 кг молока. Температура выдаиваемого молока равна температуре тела коровы, которая в зависимости от времени суток колеблется в диапазоне от 37,5С до 39,5С. В расчет приняли нижний диапазон который с учетом прохождения его по молокопроводу понизится на 2С и к моменту поступления на пластины охладителя составит 33,5С.
После охлаждения до +4С, количество тепла, уносимое водой, составит: (35,5С - 4С)-931400 кг = 29340000 ккал, или 29,34 Гигакалорий. В пересчете на теплотворную способность стандартного топлива, за которое в теплотехнике и экономике принимается каменный уголь среднего качества, такое количество тепла можно получить при сжигании (без учета КПД) 5,9 тонн такого топлива. На 01.01.2010 года средняя стоимость 1 тонны угля по данным Отдела цен при Правительстве Ярославской области составляла 3880 рублей. Всего, таким образом, стоимость замещенного топлива по ферме на 200 коров со средним удоем 4650 кг молока от коровы в год в год составляет 22892 рубля. Кроме того, через тепловой насос для доохлаждения артезианской воды за год будет пропущено 3590 тонн воды, от которой будет отобрано 6С. Общее количество тепла, отобранного у артезианской воды, составит.
Всего, в общей сложности, от молока и артезианской воды можно получать в год: 29,34 + 21,54 = 50,88 Гкал тепла которое без теплового насоса попросту спускается в канализацию. В пересчете на стоимость стандартного топлива которое потребуется для получения аналогичного количества тепловой энергии, потребуется 39850 рублей. В хозяйстве на 01.01.2010 года 1050 коров. При условии утилизации всего тепла, которое можно получить от охлаждения молока, получаемого от всего поголовья коров, сбережения упускаемого дохода за один год может составить zuy230 рублей.
Известно, что для охлаждения молока до температуры 4±2 С, коэффициент кратности воды равен 3.
Следовательно, нам необходимо 3590т 3 = 10770 т воды в год. Количество израсходованной воды в сутки представлено в таблице 6.2.
После нагрева воды в тепловом насосе до температуры 40-45 С, ее можно смешать с водой температурой 8-9С и данную воду отправить на поение коров в родильном отделении: им необходимо 12600 л воды.
Для расчета экономической эффективности установки необходимо иметь количественный расчет ее комплектующих (составных частей). Иначе без этих данных не провести расчет затрат.
Необходимое оснащение молочной на исследованной ферме основывается на следующих теплотехнических расчетах.
Тепловой расчет теплообменников произведен для определения площади поверхности теплообмена и необходимого количества теплообменных пластин.
Следовательно, с учетом инфляционных рисков срок окупаемости составит 1,03 года.
Поскольку, Эинт о, проект эффективен с учетом инфляционных и прочих рисков. Эффективность установки с использованием теплового насоса будет значительно выше, если использовать оставшуюся нагретую воду для подогрева полов коровника и др. хозяйственных целей на ферме.
Результаты расчета технико-экономической эффективности энергосберегающей технологии сведем в таблицу 6.3.
