11.3. Теплообменники мультитрубной конструкции

Данные теплообменники представляют собой частный случай кожухотрубного теплообменника (рис. 11.4). В его конструкции можно выделить два рабочих пространства:

1) трубное пространство, по которому движется охлаждаемое сусло;

2) межтрубное пространство, по которому циркулирует хладоноситель и, омывая в противотоке внутренние трубы, осуществляет теплообмен.

Рис. 11.4. Мультитрубный теплообменник

По сравнению с конструкцией «труба в трубе» мультитрубные теплообменники позволяют добиться лучшего теплообмена, большей скорости обработки сусла, но по себестоимости они дороже и сложнее в эксплуатации.

Теплообменники изготавливаются в основном из нержавеющей стали, что обусловлено требованиями:

– механической прочности;

– коррозионной устойчивости;

– обеспечения безразборной мойки.

11.4. Проблемы, возникающие при теплопередаче

Охлаждая сусло обыкновенной холодной водой, нельзя добиться конечной температуры сусла ниже 10…15 °С. Для этого требуется специальная ледяная вода, которую необходимо предварительно охладить до температуры не менее чем на 3° ниже температуры начального сусла.

При охлаждении сусла холодная вода нагревается. Если вода нагрелась только до температуры 30…60 °С, то ей трудно найти применение в пивопроизводстве. Требуется, по возможности, максимальная температура воды на выходе из теплообменника – не менее 80 ºС.

Вторая секция теплообменника может охлаждаться пропилен-гликолем или растворами солей, которые, в свою очередь, доводятся до низкой температуры с помощью холодильных машин.

11.5. Установка искуственного охлаждения

Типичную установку искусственного охлаждения составляют четыре основных элемента: испаритель, компрессор, конденсатор, дросселирующий клапан.

Испаритель – часть холодильной установки, в которой происходит превращение жидкого хладагента в пар и поглощается тепло, что обеспечивает эффект охлаждения. Данный процесс называют прямым расширением. В силу экономических причин единственным хладагентом, пригодным для указанных операций, является аммиак. На многих пивоваренных заводах используется большое количество аммиака. В данном случае местонахождение хладагента ограничивают рабочим помещением. Испарение хладагента происходит в теплообменнике для получения промежуточного хладоносителя с низкой температурой (ледяная вода, раствор пропиленгликоля, растворы солей).

Компрессор – часть холодильной установки, в которой под воздействием механической работы повышается давление пара. Самым простым является поршневой компрессор, в котором газообразный хладагент подвергается сжатию под воздействием движения поршня в цилиндре. Поршень движется в результате механической работы, создаваемой электрическим мотором. Поршневые насосы все еще используются и продолжают работать весьма эффективно. Однако им все чаще приходят на смену компрессоры меньшего размера, такие, как винтовые или спиральные.

Конденсатор – часть холодильной установки, в которой горячие пары хладагента охлаждаются и превращаются в жидкость, при этом хладагент отдает тепло. Конденсатор может охлаждаться воздухом или с помощью воды.

Дросселирующий клапан – диафрагма, позволяющая тонко регулировать подачу жидкого хладагента в испаритель и понижающая его давление.

Основной хладагент – аммиак (R-717) применяется давно, обладает превосходными термодинамическими свойствами. Однако он токсичен, воспламеняем и вызывает коррозию меди и ее сплавов.

Ввиду преимуществ перед другими хладагентами аммиак сейчас снова вызывает повышенный интерес. Некоторые пивовары имеют системы непосредственного испарения аммиака, но многие предпочитают ограничить его в пределах помещения холодильной установки.