本實(shí)用新型涉及速冷技術(shù)，具體涉及一種基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)人民生活水平的日益提高，人們對(duì)牛奶的需求也在不斷增加。因此，人們愈發(fā)關(guān)注牛奶的品質(zhì)。夏天，剛擠下的牛奶溫度大約在35℃；冬天，其溫度大約為22℃。然而，此溫度范圍正是微生物生長(zhǎng)繁殖的最佳溫度。如果不及時(shí)將原奶冷卻，牛奶中便會(huì)滋生大量微生物，從而導(dǎo)致牛奶中的酸度迅速增加，影響牛奶的質(zhì)量和口感。對(duì)于剛擠出的原奶，一般情況下需要將其冷卻到4℃左右，這樣才能更好的保證牛奶的品質(zhì)，延長(zhǎng)牛奶的儲(chǔ)存時(shí)間。然而，從22℃冷卻至4℃，牛奶冷卻過(guò)程存在較大溫差，采用傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)能效較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種能夠在保證速冷系統(tǒng)高效、快速運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)高效速冷的基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)，包括帶有相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道和冷卻水通道的冷凝器，所述冷凝器的制冷工質(zhì)通道上設(shè)有并聯(lián)連接至少兩條制冷支路，所述制冷支路包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、換熱器和循環(huán)泵，所述蒸發(fā)器包括相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道和冷凍水通道，所述蒸發(fā)器的制冷工質(zhì)通道、壓縮機(jī)、冷凝器的制冷工質(zhì)回路、節(jié)流閥形成制冷工質(zhì)循環(huán)回路，所述制冷工質(zhì)循環(huán)回路中的制冷工質(zhì)為非共沸混合工質(zhì)，所述換熱器包括相互獨(dú)立的冷凍水通道和牛奶冷卻通道，所述蒸發(fā)器的冷凍水通道、換熱器的冷凍水通道、循環(huán)泵形成冷凍水循環(huán)回路，且各條制冷支路中換熱器的牛奶冷卻通道逐級(jí)連通，使得逐級(jí)相連的各條制冷支路中換熱器的牛奶冷卻通道的出口溫度逐步降低。

優(yōu)選地，所述非共沸混合工質(zhì)為R436a型制冷劑。

優(yōu)選地，所述冷凝器的制冷工質(zhì)通道入口位于冷卻水通道的出口側(cè)。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器的制冷工質(zhì)通道入口位于冷凍水通道的出口側(cè)。

優(yōu)選地，所述換熱器的冷凍水通道入口位于牛奶冷卻通道的出口側(cè)。

優(yōu)選地，所述換熱器為板式換熱器。

優(yōu)選地，所述制冷支路的數(shù)量為兩個(gè)。

優(yōu)選地，所述制冷支路的數(shù)量為三個(gè)。

優(yōu)選地，所述制冷支路的數(shù)量為四個(gè)，所述冷凝器內(nèi)設(shè)有設(shè)有兩個(gè)相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道，四個(gè)制冷支路中每?jī)蓚€(gè)制冷支路和一個(gè)制冷工質(zhì)通道相連。

本實(shí)用新型基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)具有下述優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型的冷凝器的制冷工質(zhì)通道上設(shè)有并聯(lián)連接至少兩條制冷支路，制冷支路包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、節(jié)流閥和換熱器，蒸發(fā)器包括相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道和冷凍水通道，蒸發(fā)器的制冷工質(zhì)通道通過(guò)壓縮機(jī)、節(jié)流閥和冷凝器的制冷工質(zhì)回路循環(huán)流動(dòng)，換熱器包括相互獨(dú)立的冷凍水通道和牛奶冷卻通道，換熱器的冷凍水通道通過(guò)循環(huán)泵和蒸發(fā)器的冷凍水通道循環(huán)流動(dòng)，且各條制冷支路中換熱器的牛奶冷卻通道逐級(jí)相連形成多缸往復(fù)壓縮機(jī)循環(huán)組合系統(tǒng)，把傳統(tǒng)冷凝器的一個(gè)單級(jí)壓縮循環(huán)分成若干子循環(huán)（制冷支路），每一個(gè)子循環(huán)制冷支路對(duì)應(yīng)一組蒸發(fā)器，可按傳熱介質(zhì)溫度的變化規(guī)律，把相應(yīng)溫度低的冷凝器與溫度低的蒸發(fā)器相匹配，每個(gè)子循環(huán)的傳熱溫差與壓力比均小于總循環(huán)的溫差與壓力比，從而實(shí)現(xiàn)將原奶依次從35～22℃逐級(jí)冷卻至4℃，在保證速冷系統(tǒng)高效、快速運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)高效速冷。

2、本實(shí)用新型制冷工質(zhì)通道中的制冷工質(zhì)為非共沸混合工質(zhì)，利用非共沸混合工質(zhì)在蒸發(fā)、冷凝過(guò)程中的相變溫度滑移特性，能夠以達(dá)到減少傳熱過(guò)程中的不可逆損失，提高制冷系統(tǒng)效率的目的。

3、本實(shí)用新型能夠有效地提高了制冷系統(tǒng)的效率，同時(shí)達(dá)到了快速降低原奶溫度的目的，適用于牧場(chǎng)、奶廠等場(chǎng)所，還可以應(yīng)用其他銅需求的液體類物質(zhì)的速冷。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說(shuō)明：1、冷凝器；2、制冷支路；21、壓縮機(jī)；22、蒸發(fā)器；23、節(jié)流閥；24、換熱器；25、循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)包括帶有相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道和冷卻水通道的冷凝器1，冷凝器1的制冷工質(zhì)通道上設(shè)有并聯(lián)連接至少兩條制冷支路2，制冷支路2包括壓縮機(jī)21、蒸發(fā)器22、節(jié)流閥23、換熱器24和循環(huán)泵25，蒸發(fā)器22包括相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道和冷凍水通道，蒸發(fā)器22的制冷工質(zhì)通道、壓縮機(jī)21、冷凝器1的制冷工質(zhì)回路、節(jié)流閥23形成制冷工質(zhì)循環(huán)回路，制冷工質(zhì)循環(huán)回路中的制冷工質(zhì)為非共沸混合工質(zhì)，換熱器24包括相互獨(dú)立的冷凍水通道和牛奶冷卻通道，蒸發(fā)器22的冷凍水通道、換熱器24的冷凍水通道、循環(huán)泵25形成冷凍水循環(huán)回路，且各條制冷支路2中換熱器24的牛奶冷卻通道逐級(jí)連通，使得逐級(jí)相連的各條制冷支路2中換熱器24的牛奶冷卻通道的出口溫度逐步降低，參見圖1，其中b點(diǎn)的溫度比a點(diǎn)的溫度低。

共沸混合工質(zhì)是指在蒸發(fā)或冷凝過(guò)程中組分沸點(diǎn)相同的混合工質(zhì)；而非共沸混合工質(zhì)是指在蒸發(fā)或冷凝過(guò)程中組分沸點(diǎn)不相同的混合工質(zhì)。非共沸混合工質(zhì)在蒸發(fā)、冷凝過(guò)程中具有相變溫度滑移的特性，即混合工質(zhì)從飽和液體到兩相區(qū)，直到全部蒸發(fā)完成，其溫度均在不斷變化。在本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)中，利用非共沸混合工質(zhì)的溫度滑移特性，可在一定程度上降低載冷劑與制冷劑之間的平均換熱溫差，從而可減小不可逆損失。本實(shí)施例中，非共沸混合工質(zhì)具體為R436a型制冷劑，R436a型制冷劑具有由高純度丙烷R290 、異丁烷R600a兩者組成，且R436a型制冷劑中高純度丙烷R290 、異丁烷R600a兩者的質(zhì)量比為56:44。

本實(shí)施例中，冷凝器1的制冷工質(zhì)通道入口位于冷卻水通道的出口側(cè)，能夠進(jìn)一步減少冷凝器1傳熱過(guò)程中的不可逆損失，達(dá)到提高制冷系統(tǒng)效率的目的。

本實(shí)施例中，蒸發(fā)器22的制冷工質(zhì)通道入口位于冷凍水通道的出口側(cè)，能夠進(jìn)一步減少蒸發(fā)器22傳熱過(guò)程中的不可逆損失，達(dá)到提高制冷系統(tǒng)效率的目的。

本實(shí)施例中，換熱器24的冷凍水通道入口位于牛奶冷卻通道的出口側(cè)，能夠進(jìn)一步減少換熱器24傳熱過(guò)程中的不可逆損失，達(dá)到提高制冷系統(tǒng)效率的目的。

本實(shí)施例中，換熱器24為板式換熱器，板式換熱器相對(duì)其他換熱器而言具有占地空間小、換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。毫無(wú)疑問(wèn)，也可以根據(jù)需要采用其他類型的換熱器，同樣也可以實(shí)現(xiàn)原奶和冷卻水之間的熱交換。

本實(shí)施例中，制冷支路2的數(shù)量為兩個(gè)。本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上構(gòu)成采用非共沸混合工質(zhì)的兩缸-兩蒸發(fā)器-單冷凝器的組合式速冷系統(tǒng)，各級(jí)牛奶冷卻通道設(shè)在牛奶罐與奶源之間。本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：經(jīng)壓縮機(jī)21壓縮的非共沸混合工質(zhì)先在冷凝器1中被冷卻，向冷卻水放出熱量，并進(jìn)入節(jié)流閥23絕熱膨脹，膨脹后的非共沸混合工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器22，吸取冷凍水的熱量，隨后進(jìn)入壓縮機(jī)21被重新壓縮。循環(huán)冷凍水通過(guò)換熱器24與原奶進(jìn)行換熱，將原奶冷卻至0～4℃。非共沸混合工質(zhì)循環(huán)以及循環(huán)冷凍水需要輸入一定量的電能（或其他形式的功）驅(qū)動(dòng)其壓縮機(jī)。原奶從第一級(jí)牛奶冷卻通道的入口（A口）流入，依次經(jīng)過(guò)各個(gè)冷卻支路2中的兩個(gè)換熱器24，其溫度被降至0～4℃，隨后從最后一級(jí)牛奶冷卻通道的出口（B口）流出，進(jìn)入牛奶罐儲(chǔ)存。

參見圖1可知，本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上由三個(gè)環(huán)路組成，分別為冷凝器1中的冷卻水系統(tǒng)、冷凝器1和蒸發(fā)器22之間的制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器22和換熱器24之間的冷凍水系統(tǒng)。

綜上所述，本實(shí)施例采用非共沸混合工質(zhì)，利用其在蒸發(fā)、冷凝過(guò)程中的相變溫度滑移特性，與采用逆流的變溫載冷劑相匹配，以達(dá)到減少傳熱過(guò)程中的不可逆損失，提高制冷系統(tǒng)效率的目的；同時(shí)，通過(guò)換熱器24的冷凍水通道通過(guò)循環(huán)泵和蒸發(fā)器22的冷凍水通道循環(huán)流動(dòng)，且各條制冷支路2中換熱器24的牛奶冷卻通道逐級(jí)相連，逐級(jí)相連的各條制冷支路2中換熱器24的牛奶冷卻通道的出口溫度逐步降低，形成多缸往復(fù)壓縮機(jī)循環(huán)組合系統(tǒng)，即把一個(gè)單級(jí)壓縮循環(huán)分成若干子循環(huán)（一條制冷支路2），每一個(gè)子循環(huán)對(duì)應(yīng)一組蒸發(fā)器22，同時(shí)可按傳熱介質(zhì)溫度的變化規(guī)律，把相應(yīng)溫度低的換熱器24與溫度低的蒸發(fā)器22相匹配，其中每個(gè)子循環(huán)的傳熱溫差與壓力比均小于總循環(huán)的溫差與壓力比，通過(guò)前述利用非共沸混合工質(zhì)和多缸往復(fù)壓縮機(jī)循環(huán)組合系統(tǒng)，在一定程度上極大地提高了制冷系統(tǒng)的效率，同時(shí)達(dá)到了快速降低原奶溫度的目的，適用于牧場(chǎng)、奶廠等場(chǎng)所原奶的速冷。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例基本相同，其主要不同點(diǎn)為：制冷支路2的數(shù)量為三個(gè)，詳見圖2。本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上構(gòu)成采用非共沸混合工質(zhì)的三缸-三蒸發(fā)器-單冷凝器的組合式速冷系統(tǒng)，各級(jí)牛奶冷卻通道設(shè)在牛奶罐與奶源之間。本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：經(jīng)壓縮機(jī)21壓縮的非共沸混合工質(zhì)先在冷凝器1中被冷卻，向冷卻水放出熱量，并進(jìn)入節(jié)流閥23絕熱膨脹，膨脹后的非共沸混合工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器22，吸取冷凍水的熱量，隨后進(jìn)入壓縮機(jī)21被重新壓縮。循環(huán)冷凍水通過(guò)換熱器24與原奶進(jìn)行換熱，將原奶冷卻至0～4℃，參見圖2，其中c點(diǎn)的溫度比b點(diǎn)的溫度低，b點(diǎn)的溫度比a點(diǎn)的溫度低。原奶從第一級(jí)牛奶冷卻通道的入口（A口）流入，依次經(jīng)過(guò)各個(gè)冷卻支路2中的三個(gè)換熱器24，其溫度被降至0～4℃，隨后從最后一級(jí)牛奶冷卻通道的出口（B口）流出，進(jìn)入牛奶罐儲(chǔ)存。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例與實(shí)施例基本相同，其主要不同點(diǎn)為：制冷支路2的數(shù)量為四個(gè)，冷凝器1內(nèi)設(shè)有設(shè)有兩個(gè)相互獨(dú)立的制冷工質(zhì)通道，四個(gè)制冷支路2中每?jī)蓚€(gè)制冷支路2和一個(gè)制冷工質(zhì)通道相連，詳見圖3。本實(shí)施例基于非共沸混合工質(zhì)的組合式原奶速冷系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上構(gòu)成采用非共沸混合工質(zhì)的四缸-四蒸發(fā)器-兩冷凝器的組合式速冷系統(tǒng)，各級(jí)牛奶冷卻通道設(shè)在牛奶罐與奶源之間。本實(shí)施例的工作過(guò)程如下：經(jīng)壓縮機(jī)21壓縮的非共沸混合工質(zhì)先在冷凝器1中被冷卻，向冷卻水放出熱量，并進(jìn)入節(jié)流閥23絕熱膨脹，膨脹后的非共沸混合工質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)器22，吸取冷凍水的熱量，隨后進(jìn)入壓縮機(jī)21被重新壓縮。循環(huán)冷凍水通過(guò)換熱器24與原奶進(jìn)行換熱，將原奶冷卻至0～4℃。原奶從第一級(jí)牛奶冷卻通道的入口（A口）流入，依次經(jīng)過(guò)各個(gè)冷卻支路2中的四個(gè)換熱器24，其溫度被降至0～4℃，參見圖3，其中d點(diǎn)的溫度比c點(diǎn)的溫度低，c點(diǎn)的溫度比b點(diǎn)的溫度低，b點(diǎn)的溫度比a點(diǎn)的溫度低，隨后從最后一級(jí)牛奶冷卻通道的出口（B口）流出，進(jìn)入牛奶罐儲(chǔ)存。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。