Инженер-технолог

Теплообменники (т\о) применяют для домашнего и заводского пивоварения. Их используют для охлаждения и поддержания температуры сусла — жидкости, которую извлекают при варке хмельных напитков.

Как используют теплообменники в пивоварении

При создании хмельного напитка пивное сусло сначала нагревают до 110 °С, обеспечивая стерильность отвара. Чтобы запустить брожение, горячее сусло охлаждают до 25 °С. Для этого используют теплообменное оборудование. Также его используют, чтобы кипятить сусло и пастеризовать пиво. Теплообменные аппараты помогут и в решении следующих задач:

• Охлаждении сусла В корпусе теплообменника есть два входных и выходных отверстия, к которым подключаются шланги. По одному из шлангов течет горячее сусло, по другому — холодная вода. Таким образом сырье быстро остужается.
• Поверхностном кипячении Тепло, передаваемое от нагревательного элемента, заставляет жидкость нагреваться и превращаться в пар. Далее он проходит через теплообменник и конденсируется, освобождая тепло. Оно возвращается к жидкости, что поддерживает процесс кипячения.
• Нагревании сусла и пива Тепло, передаваемое от горячей воды или пара, заставляет сусло нагреваться и начинать процесс брожения. Устройство может регулировать температуру этой жидкости, позволяя получить желаемый вкус.
• Конденсации Теплообменник может использоваться в процессе дистилляции, когда пары жидкости конденсируются на его поверхности и собираются в отдельный резервуар.

Конструкция

Разборный пластинчатый теплообменник состоит из таких элементов:

• Корпуса. Изготавливается из неподвижных и прижимных плит, между которыми зажаты пластины.

• Пластин и уплотнений. Пластины объединяют так, чтобы получился пакет пластин. Тепло проходит через поверхность пластин. Чтобы пакет пластин сохранял герметичность, монтируют уплотнения. Сделаны из нержавеющей стали шириной до 0,5.
• Направляющих. Гарантируют правильную укладку пластин при сборке. Детали, обеспечивающие жесткость конструкции. Они дают возможность собрать пакет теплообменных пластин.
• Шпилек. Зажимают пластины между плитами корпуса.
• Опорных стоек. Удерживают теплообменные аппараты в вертикальном положении, обеспечивают крепкую опору на месте установки.

Принцип работы

Существует несколько вариантов охлаждения сусла.

• С помощью двухсредного пластинчатого теплообменника 

Процесс проходит в один проход. На выходе получается охлажденное до определенной температуры пиво. Такой аппарат оптимален для охлаждения сусла до двух тонн в час. Если объем больше, то лучше приобретать трехсредный вариант или охлаждать в 2 ступени.

• С помощью трехсреднего пластинчатого теплообменника

Сусло в таком теплообменнике охлаждается с помощью сразу двух охладителей, один из которых вода, а второй – пропиленгликоль. Такой вид теплообменника нужно использовать, если необходимо охлаждать от двух тонн в час.

• С помощью двухходового пластинчатого теплообменника

Охлаждение проходит в два захода. Применение аппарата такого типа рекомендуется, когда объем воды ограничен, поскольку он может охладить тысячу литров сусла с 90 до 18 °С за час, используя при этом 1м³/ч. S обмена составляет примерно 4,4 м².

• В две ступени двумя устройствами

Принцип действия такой же, как у трехсредного т/о, но применяются две отдельно стоящих системы. В такой теплообменник можно добавлять дополнительные пластины, чтобы увеличивать мощность аппарата для повышения объема охлаждения.

Виды

Существует 2 вида теплообменников:

• Паяные — подходят для домашнего использования или маленьких пивоварен.
• Разборные — оптимальны для больших пивоваренных предприятий.

Преимущества пластинчатого теплообменника

Главный плюс — высокая эффективность, которая превосходит производительность других видов т/о. Для охлаждения пластинчатому теплообменнику требуется в 4–6 раз меньше времени, чем другим. Теплообменник компактен и занимает немного места. Допускает модернизацию: можно повысить мощность или добавить пластин, чтобы увеличить объем охлаждаемой жидкости. Пластинчатые теплообменники имеют ряд преимуществ перед другими типами: высокая эффективность передачи тепла, компактный размер и возможность быстрой замены пластин при необходимости.

Минусы теплообменных аппаратов

Высокая производительность оборудования повышает расход холодной воды. Она может подаваться самотеком при условии хорошего напора в водопроводе. Но чаще для этого требуется докупить насос для циркуляции воды в устройстве, чтобы поддерживать постоянную температуру.

Как выбрать теплообменник самостоятельно

Обращайте внимание на такие моменты:

• Какой объем пива нужно охлаждать за час. Очень важный параметр для расчета аппарата, поскольку от него зависит тип т/о, который подойдет под конкретный запрос.
• Время на охлаждение. Т\о применяются для качественного и быстрого охлаждения сусла благодаря высокой скорости перемещения среды внутри пластин. Но различные модели оборудования справляются с задачей с разной скоростью.
• Вид теплоносителя для охлаждения сусла. В качестве среды можно использовать самые популярные виды теплоносителя — воду или пропиленгликоль.
• Во сколько ступеней будет проходить охлаждение: в одну или две. Иногда объема теплоносителя не хватает для охлаждения сусла в одну ступень.
• Ширина каналов между пластинами. В разборных теплообменниках на пищевом производстве этот показатель может быть от 3 до 5 мм.
• Простота установки. Для монтажа теплообменного оборудования может использоваться молочная гайка — это самый популярный вид быстроразъемного соединения.
• Техническое обслуживание. Уточните, сколько времени будет уходить на промывку оборудования. Например, в простых конструкциях промывка может занимать до двух часов.

Чтобы купить пластинчатый теплообменник для охлаждения пива, обратитесь к менеджерам Stoking. Специалисты помогут выбрать аппарат под ваши нужды, оформят заказ, ответят на интересующие вопросы.

Теплообменник используется для обмена тепла между двумя средами. Работа такого механизма основывается на взаимосвязях греющей и нагреваемой жидкостей. Помимо этого, существуют системы, в которых изменяется микросостояние сред, благодаря чему происходит конденсация, испарение, смешение. Принцип действий устройства бывает смесительной (когда смешиваются холодные и горячие среды), регенеративной (когда поверхность по очереди омывается разными средами), рекуперативной (когда тепло от нагретого теплоносителя передаются через стенку). Применяется в:

• Хим. промышленности;
• Коммунальном хоз-ве;
• Металлургии;
• Энергетике.

Виды теплообменников

По взаимодействию сред

Поверхностные Предполагается, что среды таких аппаратов не перемешиваются друг с другом. Передача тепла в теплоносителях происходит через поверхности — пластины или трубки в пластинчатых и кожухотрубных соответственно. Также такие системы можно назвать рекуперативными. В таком случае, жидкости неодинаковых температур проходят по установке, не смешиваясь друг с другом, а тепло в этот момент проходит через металлическую стенку. По такому принципу строится работа котлов, нагревателей, испарителей, охладителей, а также конденсаторов. Смесительные Также известны как контактные. В их основе лежит непосредственный контакт двух веществ. Они помогают охлаждать и нагревать твердые, жидкие и газообразные вещества. Также поддерживают конденсацию паров, испарений и кристаллизации. Зачастую их применяют, чтобы охладить или нагреть среду с помощью специального раствора или газа. Контактные теплообменники широко используется для изменений температур растворов и кристаллизации растворенного компонента. Также для охлаждения или нагрева растворов промежуточными теплоносителями, твердых частиц и тел газами, и жидкостями. Контактный теплообменник часто используют в работе энергетической промышленности, а также в очистке сточных промышленных вод. Чтобы попытаться объяснить специфику контактных теплообменников в двух словах, то можно сравнить его с тем, когда человек дует на горячий напиток, чтобы остудить его. Их разделяют на:

• Нагревательные;
• Охладительные;
• Испарительные;
• Плавительные;
• Конденсаторные;
• Кристаллизаторные.

По внутреннему строению

Кожухотрубные Теплообменник такого вида сделан из кожуха (это сосуд с высоким внутренним давлением) с большим пучком из труб внутри. Получается, что одна среда протекает между трубок, а другая — по трубкам. Получается, что движение среды происходит внутри кожуха. Такая конструкция используется, чтобы передавать тепло специальными потоками. Есть три типа кожухотрубных теплообменников:

• С трубными решетками – фиксированными

Решетка плотно закрепляется в кожухе с помощью сварочных швов. Популярная конструкция, позволяющая проводить очистку труб механическим и химическим способами.

• U-образные теплообменники

Пучок кожухотрубных систем, состоящий из трубок в форме буквы U. Из-за одной свободноплавающий стороны тепловой расширитель можно использовать без компенсаторов. Но с такими отводами проблематично работать, а также очищать их.

• С плавающей головкой

Самый простой в обслуживании вид теплообменника, поскольку задняя решетка не прикреплена к корпусу. Такие теплообменники могут сохранять работоспособность при температуре свыше 93,33°C. Также конструкции функционируют даже в экстремальных ситуациях.

Пластинчатые Такой теплообменник применяют в химической и пищевой промышленностях. Одно из самых больших преимуществ этого теплообменника – это высокая эффективность теплопередачи. Дело в том, что пластины, которые должны разделять жидкости, тоньше, чем другие материалы, поэтому тепловые потери снижаются, увеличивая скорость передачи тепла. Из оребренных труб Они используются в обычной жизни: автомобильные радиаторы, внутренние и наружные кондиционеры. А также охладители, которые применяются, когда невозможна эксплуатация вторичного ресурса. Если для охлаждения нельзя использовать воду, конструкцию обдувают вентиляторы. Спиральные Могут работать в среде с высокой вязкостью или механическим включением, которое ведет к образованию осадков. При этом возможны только незначительные потери давления. Для каждой из рабочих сред необходима механическая очистка. Спиральное строение позволяет конструкции сохранять компактные размеры, обладать низкими расходами электричества, а также иметь эффективную теплопередачу.

По типу передачи тепла

Регенеративные Движение теплоносителей имеет периодичный характер. Пользуются популярностью для охлаждения и нагрева воздушных масс. В таких устройствах на одну поверхность нагрева воздействует горячая и холодная жидкости. Например, в автомобиле теплообменник используется для охлаждения двигателя. Он работает так: жидкость, которая охлаждает двигатель, проходит через трубки внутри теплообменника. В то же время, воздух, который проходит через радиатор, охлаждает жидкость, которая находится внутри трубок. Это позволяет сохранять двигатель в хорошем состоянии и предотвращать перегрев.

Среды в аппарате делятся на группы

Жидкость с жидкостью; Пар с жидкостью; Пар с паром. Помимо этого, популярностью пользуются сочетания пара с жидкостью, газа с газом, а также жидкости с газом. Также они делятся по направлению движения:

• Противоточные – это холодные и горячие жидкости, движущиеся в противоположных направлениях.

• Прямоточные – это холодные и горячие среды, движущиеся в одном направлении.

• Поперечные – это холодные и горячие жидкости, которые движутся под углом в 90°C относительно друг друга.

Организация теплообменника

Одно из современных устройств в аппарате – пластинчатый разборный. Его создают из подвижных и неподвижных прижимных плит, имеющих отверстия. Они помогают подсоединиться с помощью патрубков по элементам трубопровода. В середине расположены пластины из титана или нержавеющей стали. Между рядами устанавливается уплотненная прокладка, невосприимчивая к высоким температурам и давлению. Это делает конструкцию герметичной.

Как действуют теплообменники

Теплообменное оборудование работает с помощью специального раствора: он перемещается по собственными каналам, сделанным из гофоропластин. Пластины расставлены именно так, чтобы каждая жидкость при работе уходила в собственный канал, чередующийся через одну пластину. Пластины конструкции идентичны, поэтому их монтаж происходит легко. Также теплообменник содержит в себе четыре коллектора, которые помогают при вводе и выводе серед. При этом почти все пластины взаимодействуют друг с другом: только первая и последняя не участвуют в работе. Существует два государственных стандарта, которые регулируют перемещение жидкости в трубах. ГОСТы — №6357 и №12815. Пластины устанавливают параллельно друг другу. Так теплообменная конструкция образуют каналы, по которым проходит среда, благодаря чему начинается теплообмен. Получается, что пластина — одна из важнейших частей в теплообменнике. Ее создают почти из любых сплавов стали любой подходящей толщины. Для герметичности на ней предусмотрены упругие резиновые уплотнения.

Подбор теплообменника

Можно найти идеальный теплообменник, подходящий почти для любых нужд. При этом существуют большие различия между конструкциями, жидкостями и техническими характеристиками аппарата. Все эти факторы сильно влияют на конструкцию агрегата, его расчеты, особенности и даже габариты. Важно обращать внимание на:

• Необходимый класс жидкости и ее свойства;
• Мощность теплообменника;
• Габариты конструкции;
• Расход на устройство.

Вывод

Теплообменный аппарат – это устройство, передающее тепло между нагретыми и холодными средами. Теплообменники пользуются большой популярностью, поэтому с каждым годом их строение меняется. Сейчас, например, большую популярность набирают пластинчатые, вытесняя с рынка кожухотрубные, поскольку первые намного проще и универсальней в использовании. Они популярны в:

• Пищевой промышленности

Для помощи в производстве пива, спирта, масла, сахара, молочных продуктов. Эта система применяется для пастеризации продукции, охлаждения и испарения.

• Металлургии

Применяются для охлаждения температуры воздуха на металлургических заводах, потому что печи, станки и другие системы, вырабатывают огромное количество тепла, которое мешает комфортной работе. Чтобы температура воздуха внутри цехов быстро уменьшилась, прибегают к помощи теплообменников.

• Строении судов

Применяют в системе охлаждения двигателя. Интересно, что в качестве среды тут может выступать морская вода или специальные моторные масла любой вязкости.

Такие теплообменники относятся к классу рекуперативных. Это система, поверхность которой формируется из штампованных металлических пластин. Они собраны в специальные каналы, по которым проходят теплоносители во время обмена энергией. Размеры аппаратов указаны в ГОСТе 15518 - 83. Тип, устройство и принцип работы пластинчатых теплообменников Каждый пластинчатый теплообменник действует по одному принципу:

• Растворы поступают на входы устройств;
• Теплоносители движутся по каналам, которые формируются пластинами;
• Теплоноситель имеет температуру выше, чем нагреваемая среда, поэтому быстро может отдавать тепло;
• С выходов носители, с изменившейся температурой температурой температурой, поступают в систему отопления, водоснабжения или вентиляции.

Устройства состоят из:

• Неподвижной и подвижной плит;
• Патрубков с резьбовым или фланцевым соединением;
• Пакета пластинок;
• Направляющей нижней и верхней частей;
• Стоек для крепления.

По типу конструкции пластинчатые теплообменники делятся

• Разборная;
• Паяная;
• Сварная;
• Полусварная.

Коротко о принципах работы Пластинчатый теплообменник создается из небольшого количества пластинок, которые обжимаются фиксаторами и образуют каналы для прохождения жидкости. Раствор, который требуется нагреть или охладить, идет противотоком относительно друг друга. Пластины имеют специальные перегородки, которые создают турбулентность и увеличивают скорость потока жидкости. Это увеличивает коэффициент теплообмена и повышает эффективность теплообменника. После прохождения через аппарат, жидкости выливаются из индивидуальных выходов и могут быть перенаправлены обратно в систему для повторного использования. Паяные  Представляют собой цельный механизм со спаянными пластинами без использования резиновых прокладок. Пайка выполняется при помощи никеля или меди, из чего выходит, что система делится на никельпаяный и меднопаянный. Из-за своей низкой стоимости и небольших габаритов теплообменниками пользуются в жилых домах, офисных зданиях и промышленных помещениях. Широко применяются для отопления, нагрева воды в бассейне, в системе горячего водоснабжения, а также для охлаждения и нагрева пищевых сред. Полусварные В этих системах пластины расположены комбинированным образом:

• Попарно сваренные друг с другом;
• С уплотнениями внешних сторон.

Такие теплообменники чаще всего работают в агрессивных средах или в системах охлаждения, так как как сварка пластин предотвращает утечку сред. Сварные  Система такого типа, когда используются скрепленные друг с другом пластины без уплотнения. Как устроены системы

• Неподвижная прижимная плита – главная часть.
• Пластины могут быть сделаны из нержавеющей стали или титана. Для уплотнения используются специальные уплотнительные прокладки. Количество пластин зависит от требований к оборудованию.
• Пакет пластин – один из главных функциональных элементов, образующий внутренний контур, осуществляющий теплообмен.
• Балка – это несущая база, на которую надеваются пластины для сборки.
• Подвижная прижимная плита – это звено, прижимающее пакет пластин к неподвижной прижимной плите с помощью фиксирующих элементов.

Где применяют Теплообменниками пользуются почти во всех сферах, но наиболее распространены в:

• Пищевой сфере

Благодаря своей компактности теплообменники применяются для пищевой промышленности и нагрева пищевых жидкостей.

• Химической промышленности

Применяю для нагрева и охлаждения технических жидкостей и промышленного оборудования.

Многие промышленные предприятия пользуются пластинчатыми теплообменниками для пастеризации и утилизации отходящего тепла. Также аппараты применяются в нефтеперерабатывающей промышленности для охлаждения энергоресурсов, для систем ГВС (подключение зданий к сетям центрального отопления),в машиностроении, металлургии и судостроении. Пластинчатый теплообменник: преимущества и недостатки Из плюсов:

• Масса и габариты меньше, чем у других теплообменников;
• Монтаж может быть выполнен в кратчайшее время за счет удобного модульного механизма;
• Высокий коэффициент отдачи тепла;
• Быстрая реакция и более точный контроль температуры благодаря тепловой инерции:
• Возможность быстрой очистки системы;
• Адаптация аппарата к измененным условиям использования с помощью снятия пластин, чтобы изменить тепловой поток;
• Стоимость пластинчатых плит значительно ниже, чем у других систем;
• Высокая производительность: КПД пластинчатой конструкции достигает 95%.

В пластинчатых теплообменниках главным плюсом считается теплоэффективность. Инженеры достигли этого благодаря пластинам, которые разделяют жидкости. С помощью этого можно увеличивать скорость распространения тепла и снижает возможные теплопотери. Из минусов:

• Частая механическая чистка не приветствуется для таких теплообменников, поскольку так можно повредить уплотнение и пластину. Важно не пренебрегать химической очисткой;
• Дорогое обслуживание прокладок, которые стоит заменять раз в несколько месяцев;
• Необходимо заземление. Из-за того, что пластины имеют небольшую толщину, они подвержены воздействию тока.
• Высокие требования к очистке теплоносителя. Из-за того, что расстояние между пластинами маленькое, каналы будут загрязняться в разы сильнее.

Основные параметры пластинчатых теплообменников

• Сделаны из титановых пластин, каучука или силиконового каучука, резины, тефлона;
• Температура внутри пластин должна быть не более 200°;
• Давление в пластинах не должно превышать 25 кгс/см²

Вывод От конструкции обменника зависит сфера его применения. Сейчас большой популярностью пользуются разборные и паяные конструкции, потому что они применимы почти везде и к любой нише, поскольку они компактные и имеют невысокую стоимость. Мы поможем вам подобрать подходящую систему, которая будет отвечать всем запросам. Позвоните нам или закажите звонок на сайте – менеджер ответит на ваши вопросы, а также поможет сформировать запрос для дальнейшей работы. Благодаря теплообменникам люди могут успешно вести бизнес в нефтепереработке, нефтехимической отрасли, химической и энергетической промышленностей, в коммунальных услугах. Наш менеджер поможет вам подобрать подходящую конструкцию, опираясь на ваши документы, индивидуальные пожелания и планировку.