10.3.4.2. Современные

холодильные установки

Современные холодильные установки конструируются в виде централизован­ных аммиачных холодильных агрегатов, к которым подключены все потребите­ли холода пивоваренного предприятия, включая установку рекуперации CO₂ (рис. 10.24)

Так как в настоящее время из экономиче­ских соображений почти повсеместно работа­ют с разными температурами испарения, со­временные холодильные установки, как пра­вило, имеют несколько испарителей.

Сжиженный аммиак находится в сборни­ке аммиака и направляется либо в охлади­тель пивоваренной воды (чтобы благодаря испарению аммиака довести охлаждающую воду до температуры 1-2 °С для стадии глубо­кого охлаждения в охладителе сусла), либо в аммиачный сепаратор. Отсюда жидкий ам­миак с температурой около -6 °С направляет­ся в охлаждающие трубы ЦКТ и там испаря­ется. Если ЦКТ имеет косвенное охлаждение, то аммиак испаряется в испарителе и при этом охлаждает гликоль, который затем прокачи­вается по трубам охлаждения. В обоих случа­ях перегретый аммиачный пар (выделен крас­ным цветом) возвращается в сепаратор NH₃. Отсюда компрессор засасывает аммиачные пары и сжимает их до давления в 11-12 бар.

В результате компрессии аммиак нагрева­ется

• в винтовых компрессорах — до 70-90 °С;

• в поршневых компрессорах — до90-110 ˚С.

799 ©

Для равномерной загрузки компрессоры включаются и выключаются автоматически.

В подключенных затем конденсаторах (на рис. 10.24 показаны три двойных испари­тельных конденсатора) испаряющаяся вода охлаждает горячий парообразный аммиак, и он снова сжижается (обозначен черным цве­том); таким образом, после достижения тем­пературы 25 ˚С его можно снова направить в сборник NH₃ и использовать для следующего цикла.

На рисунке не приведены другие потреби­тели, в которых аммиак испаряется и тем са­мым отбирает тепло из окружающей атмос­феры. К ним, например, относятся:

• трубы охлаждения ЦКТ;

• проточный кожухотрубный охладитель для глубокого охлаждения пива;

• кожухотрубный холодильный агрегат для охлаждения пивоваренной воды;

• кожухотрубный пропиленгликолевый хо­ лодильный агрегат для охлаждения дрож­ жевых танков и форфасов;

• охладитель ледяной воды.

В современные холодильные установки включена также система сжижения СО₂ (см. раздел 4.4.8). Для этих целей жидкостной аммиачный насос нагнетает жидкий и охлаж­денный аммиак в конденсатор аммиака холо­дильной установки. В целях безопасности каскадная холодильная установка работает в отдельном от основной холодильной установ­ки аммиачном контуре, она снабжена соб­ственным компрессором (на рис. не показан), а также конденсатором СО₂, работающим в качестве испарителя.

10.3.4.3. Охлаждение жидкостей

Существует необходимость охлаждения сус­ла или пива в потоке в различных точках. В первую очередь это касается

• охлаждения горячего охмеленного сусла до исходной температуры начала брожения;

• охлаждения пива после главного брожения;

• глубокого охлаждения пива перед фильт­ рованием и т. д.

Охлаждение производится при помощи

■ пластинчатого охладителя (с уплотнени­ ем) для системы косвенного охлаждения или

800

Рис. 10.24. Централизованный холодильный агрегат (фирмы Huppmann; г. Кинтцинген). Пояснения в тексте.

NH₃-Collector — сборник аммиака; Brauwasserkuler — охладитель пивоваренной воды; NH₃-Separator — аммиачный сепаратор; von den ZKT — из ЦКТ; zu den

ZKT — к ЦКТ; Oil Collector — маслосборник.

801

■ кожухотрубного (сварного) охладителя для системы прямого охлаждения.

Если имеется скважинная вода с темпера­турой 12 °С, то с помощью пластинчатого охладителя можно понизить температуру го­рячего сусла примерно на 3 градуса выше ука­занной температуры, то есть до 15 ˚С. Охлаж­дение ниже этой температуры невозможно, так как скважинная вода холоднее обычно не бывает, да и для теплопередачи необходима небольшая разность температур. Если необ­ходимо охлаждение до исходной температуры начального сусла около 8 °С, то потребуется использование охлажденной воды (не выше 4-5 °С). Однако для охлаждения скважинной воды с температурой 12 ˚С до 4-5 °С потребу­ется электрическая энергия.

Для такого охлаждения существуют две принципиальные возможности, а именно:

• одноступенчатое или

• двухступенчатое охлаждение.

Одноступенчатое охлаждение (рис. 10.25, а)

Горячее сусло поступает с температурой око­ло 95 °С и охлаждается противотоком холод­ной воды с температурой 4 °С до температуры начала брожения 8 °С. При этом охлаждаю­щая вода нагревается до 80 ° С и ее можно в дальнейшем использовать как горячую воду. За счет увеличения размеров пластинчатого охладителя температуру горячей воды можно повысить до 94-95 °С и накапливать ее в ем­кости-энергонакопителе, тем самым аккуму­лируя энергию для последующего использо­вания в системе рекуперации эенергии (см. раздел 3.4.2.6.3).

Поэтому для реализации одноступенчато­го охлаждения сначала нужно охладить весь объем холодной воды с 12 до 4 °С. Исходя из этого, холодопроизводительность составит

( 12 °С - 4 °С) х общий объем холодной воды х удельную теплоемкость

Расход энергии при этом довольно высо-

кий.

Двухступенчатое охлаждение (рис. 10.25, b)

В данном случае горячее сусло охлаждается в первой, более крупной секции скважинной во-

Рис. 10.25. Охлаждение сусла пластинчатым охладителем

а — одноступенчатое охлаждение; b — двухступенчатое охлаждение; 1 — охлаждающая вода с температурой 4 °С; 2 — горячая вода (80 °С); 3 — горячее сусло (98 °С); 4 — охлажденное сусло с температурой 8 °С; 5 — вода из скважины; 6 — реверсивная пластина

дой с температурой 12 °С. Для этого не требу­ется особых энергозатрат, так как вода с такой температурой имеется в наличии, однако здесь требуется больше охлаждающей воды, чем в одноступенчатом охлаждении.

В примыкающей меньшей секции глубо­кого охлаждения предварительно охлажден­ное сусло охлаждается холодной водой с тем­пературой 4 °С и доводится до температуры начала брожения 8 °С.

Преимущество двухступенчатого охлаж­дения состоит в том, что затраты холода тре­буются лишь для выработки намного мень­шего количества охлажденной воды с темпе­ратурой 4 °С.

Поэтому необходимая для этого холодо­производительность требуется только на вто­рой ступени охлаждения.

При этом необходимая холодопроизводи­тельность двухступенчатого охладителя тем меньше, чем ниже температура на реверсив­ной плите (б).

802

Преимущество использования двухсту­пенчатого охлаждения вытекает из того, что для получения температуры скважинной воды не требуется никаких затрат холода, так как имеющийся потенциал воды из скважины не-исчерпаем. Хотя в обоих случаях у сусла от­бирается одинаковое количество тепла, для работы двухступенчатого охладителя требует­ся меньшая холодопроизводительность, чем для одноступенчатого.

Иногда для второй ступени применяют также кожухотрубные охладители с непосред­ственным испарением аммиака.

В связи с небольшим расходом воды на многих пивоваренных предприятиях исполь­зуются одноступенчатые охладители, хотя, с другой стороны, для охлаждения пивоварен­ной воды становится необходимым дополни­тельный теплообменник и накопитель ледя­ной воды. К этому добавляются регулировка температуры, насосы, а также соответствую­щая арматура.

сжатие на однажды установленном уровне. Это осуществляется за счет системы управ­ления (регулирование постоянного давле­ния), благодаря чему путем отключения от­дельных участков конденсатора постоянно поддерживается расчетное давление при низких температурах окружающего воздуха или при малом расходе холода.

В настоящее время в пивоварении пред­почтение отдается централизованным холо­дильным установкам с непосредственным ис­парением аммиака. Так как со стороны всасы­вания компрессора требуются различные температуры испарения, используют регуля­торы давления на всасывании, поддерживаю­щие давление на самом низком уровне. Таким образом, компрессоры постоянно работают при самом низком давлении всасывания и самом высоком давлении конденсации.

В одноступенчатых охладителях требует­ся меньше охлаждающей воды, но больше холода, в двухступенчатых же охладите­лях необходимо меньше холода, но зато больше охлаждающей воды.

Приводная мощность понижается

• на 2,5% с каждым градусом пониже­ ния температуры конденсации,

• на 3% с каждым градусом повышения температуры испарения.

Решение о выборе того или иного вариан­та следует принимать с учетом всех учитыва­емых критериев и, прежде всего, стоимости воды и производства холода.