Теплопередача

Теплопередача происходит через:

· сегментные трубки;

· вертикальные профильные трубки;

· специальные конструкции поверхности теплообмена (Temp-plates, dimple jackers, Mueller Plates).

Теплообменные поверхности рассчитываются таким образом, чтобы на минимальной площади происходил максимальный теплообмен. Теплообменные поверхности для прямого испарения аммиака должны выдерживать стационарное давление испарившегося хладагента, а это составляет в случае аммиака 11,6 бар, и поэтому подлежат обязательной проверке.

Обычно применяются следующие формы охлаждающих рубашек.

Сегментные трубки с горизонтальным течением охлаждающей среды

При охлаждении гликолем (рис. 4.40)хладоноситель поступает снизу, а отводится сверху.

При прямом испарении (рис. 4.41) аммиак подается сверху. При этом вся холодильная зона распределяется на отдельные отрезки по 4-6 витков трубки. Это позволяет осуществлять равномерную теплопередачу.

Следует стремиться к тому, чтобы в охлаждающем сегментном трубопроводе находился минимальный объем NH₃, так как в этом случае

· можно обойтись меньшим количеством NH₃;

· сепаратор жидкого и газообразного аммиака может быть компактнее;

· снижается последующее испарение.

Если обычные сегментные трубы вмещают 12-15 л NH₃/м² (рис. 4.41а, 1), то более новые - уже только 4,5 л/м² (2).

Новейшие горизонтальные испарители с плоским профилем обходятся даже 1,9 л/м².

В вертикальных профильных испарительных рубашках (рис. 4.42) аммиак испаряется, пока течет вниз.

Этот вариант распространен не так широко, так как в данном случае испарение нельзя так же хорошо регулировать, как при применении горизонтальных труб.

Под обозначениями «Temp-plates», «Mueller plates», «Dimple jackets» и т. п. изготавливаются теплопередающие поверхности, состоящие из металлических листов, приваренных друг к другу в точках, расположенных на равномерном удалении друг от друга (рис. 4.43).

Под избыточным давлением более тонкий наружный лист приобретает между точками сварки изогнутую форму, которая обеспечивает турбулентное движение хладагента, а значит, и хорошую теплопередачу.

Наибольшая потребность в холоде возникает после брожения и созревания при быстром охлаждении пива до низких температур. В качестве ориентировочных значений можно привести следующие площади поверхностей теплообмена:

· для ЦКТБ

при непосредственном испарении хладагента:

Ø 3,4 м²/100 гл при температуре испарения 1°С;

Ø 1,6 м²/100 гл при температуре испарения -4°С;

при косвенном охлаждении:

Ø 3,8-4,4 м2/100 гл при температуре хладоносителя на входе в танк +1°С;

Ø 1,7-1,8 м2/100 гл при температуре хладоносителя на входе в танк -4°С;

· для лагерных ЦКТ (ЦКТЛ)

Ø 0,9 м2/100 гл при температуре испарения -4°С.

(При широко распространенной входной температуре гликоля - 4°C, температура испарения в компрессорной установке должна быть равна -10°С. При температуре на входе +1°С, что обычно практикуют при использовании ледяной воды в качестве хладоносителя, температура испарения в компрессорной установке будет равна -5°С. - Прим. ред.)

Можно проводить охлаждение пива и вне танка. Пиво откачивают из патрубков, расположенных в конусе, охлаждают на пластинчатом теплообменнике, и возвращают через вертикальную трубу, выпуск которой расположен на 1-2 м ниже уровня пива в танке. Вертикальная труба проходит внутри реактора, но может быть проложена и снаружи танка, под изоляцией (рис. 4.44).

Содержимое танка принудительно перемешивается, дрожжи поддерживаются во взвешенном состоянии, брожение не замедляется. Чтобы позднее не препятствовать оседанию дрожжей, в конце стадии брожения пиво откачивают из верхней части конуса (рис. 4.45). Этот способ охлаждения с успехом применяется с 1970 г.

Преимущества этого способа заключаются:

· в значительно более низких затратах на оборудование, так как:

Ø на охлаждающие рубашки приходится 25-30% стоимости ЦКТ;

Ø охлаждение на пластинчатом теплообменнике обходится сравнительно дешевле.

На месте пластинчатого охладителя может стоять кожухотрубный испаритель, при непосредственном испарении NH₃ расходы на охлаждение еще более снижаются.

· В ускорении биохимических превращений из-за постоянного движения дрожжей, благодаря сокращению времени брожения и созревания возрастает оборачиваемость танков.

Недостатком данного способа является повышенный расход электроэнергии из-за работающего насоса. Но этот расход меньше, чем в случае косвенного охлаждения через охлаждающие рубашки.