CC BY
14
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 663.441
Использование пластинчатого оборудования для производства пива
Е. Ю. Сысоев,
ведущий менеджер направления «Пищевая промышленность и холодоснабжение» ООО «ГЕА Машимпэкс»
Технология производства пива представляет собой сложные физические и химические реакции, реализуемые при помощи разнообразных машин и аппаратов. Процессы теплообмена — неотъемлемая часть пивоваренного производства на различных технологических стадиях, поэтому теплообменное оборудование «ГЕА Машимпэкс» широко используется на пивоваренных предприятиях и работает с разными по химическому составу и агрегатному состоянию средами. Для затирания солода, выщелачивания экстракта из пивной дробины, фильтрования пива и других технологических нужд подготовленная и подогретая вода нужного объема должна содержаться в накопительных емкостях. При этом воду нагревают паром или, в целях энергосбережения, более горячей водой, которую нельзя сбрасывать в канализацию из-за ее высокой температуры.
1 — Теплопередающие пластины
2 — Уплотнения
3 — Неподвижная плита рамы
4 — Прижимная плита рамы
5 — Стягивающие шпильки
6 — Верхняя направляющая
7 — Нижняя направляющая
8 — Задняя стойка
Рис. 1. Конструкция односекционного пластинчатого теплообменника
Нагрев / рекуперация происходит в теплообменных аппаратах. Компания «ГЕА Машимпэкс» предлагает использовать для этих целей разнообразные пластинчатые теплообменники серии Varitherm или ОТ.
Теплопередающая поверхность пластинчатого теплообменника состоит из набора пластин с уплотнениями, попарно образующих каналы для прохода теплоносителей. Пакет пластин закрепляется между неподвижной и прижимной плитами и герметично стягивается шпильками (рис. 1).
Пластины, собранные в пакет, за счет гофр имеют большое количество точек соприкосновения, что обеспечивает устойчивость конструкции к повышенному давлению, а уникальное рифление пластин способствует повышению турбулентности потока, соответственно снижая вероятность образования загрязнений на поверхности пластин. Минимальный перепад температур между греющей средой на входе и нагреваемой средой на выходе при чистой поверхности нагрева может составлять 1°^ что особенно ценно для секции регенерации в пастеризационной установке, существенно экономя энергоресурсы предприятия.
Пакет может состоять из пластин одного или нескольких профилей (рис. 2). Если в одном пакете используются пластины с различным профилем, то может быть создано несколько типов геометрии каналов.
20 ПИВО и НАПИТКИ
5 • 2013
ТГЕХНОЛОГИЧЕСКИЕИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ
Пластины с горизонтально ориентированным профилем характеризуются высокими коэффициентами теплопередачи с относительно большими перепадами давления, в то время как для пластин с вертикально ориентированным профилем характерны небольшие перепады давления с меньшими коэффициентами теплопередачи.
Комбинируя горизонтальные и вертикальные профили, можно получить оптимальные значения гидравлических сопротивлений и коэффициентов теплопередачи.
Большое разнообразие типов пластин позволяет эффективно использовать пластинчатые теплообменники для различных технологических процессов.
Технология Ли1:оЬое
В теплообменниках новой серии ОТ® реализована система самопозиционирования пластин (рис. 3). Применение этой технологии существенно облегчает и упрощает сборку теплообменников:
• при сборке в пакет пластины автоматически выравниваются;
• исключается неправильная сборка пакета пластин, что способствует продлению срока службы уплотнений, а также облегчает обслуживание теплообменника;
• уплотнения находятся в оптимальном положении между пластинами;
Рис. 4. Серия LWC
сокращаются затраты на обслуживание;
увеличивается период эксплуатации между регламентными работами и уменьшается время
Рис. 2. Пластины
на проведение обслуживания теплообменников. В разборном пластинчатом теплообменнике «ГЕА Машимпэкс» предусмотрена возможность дополнительного сжатия пакета пластин вследствие естественного старения уплотнений. Благодаря минимальному контакту со средой срок службы уплотнений существенно увеличивается.
Для изготовления пластин применяют различные материалы в зависимости от технологического процесса и сред, с которыми соприкасаются пластины. В виноделии наибольшее распространение получили нержавеющая сталь AISI 316 и титан (для агрессивных сред). В качестве материалов для изготовления уплотнений используют нитрилкаучук (NBR), этиленпропи-леновый каучук (EPDM), VITON. Конструкция разборных пластинчатых теплообменников позволяет использовать их при рабочих давлениях до 25 атм и температурах от -25 до 200 °С.
Ш I-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ*
Обычные пластинчатые теплообменники имеют ряд ограничений при работе с агрессивными средами. Новый тип пластинчатых теплообменников со сварными кассетами LWC (рис. 4) позволяет обойти эти ограничения и работать с различными агрессивными средами, в том числе с аммиаком.
Производство теплообменников со сварными кассетами LWC основано на использовании новой разработки — пластин серии NT®. Поэтому теплообменники LWC обладают высокими эксплуатационными характеристиками: оптимизированная конфигурация профиля и гофров пластин позволяет достичь большой мощности теплообмена при меньшей площади теплопередачи.
При производстве пластинчатых теплообменников со сварными кассетами LWC используются высококачественные материалы. Типоряд теплообменников LWC определяется широким выбором размеров профилей пластин ОТ®, из которых собираются сварные кассеты LWC. Эти теплообменники обладают высокой эффективностью, имеют компактную конструкцию и небольшую массу.
Выполненные с компьютерной точностью сваренные лазером швы надежно герметизируют проточные каналы. В отличие от теплообменников с обычными уплотнениями, теплообменники со сварными кассетами невосприимчивы к агрессивным средам. Каждая кассета подвергается жесткому контролю в строгом соответствии с нормами по технике безопасности.
Другое нововведение — система фиксации уплотнений ECO-LOC, продлевающая срок службы уплотнений.
Неопреновые уплотнения, высокоустойчивые к химическому воздействию агрессивных сред, герметизируют проточные каналы между кассетами LWC.
Система ECO-LOC «прячет» эти уплотнения в специальные канавки, уменьшая тем самым прямой контакт уплотнений со средой и продлевая срок службы уплотнений. Как и у теплообменников серии ОТ® у сварных кассет LWC реализован принцип самопозиционирования. При сборке кассеты выравниваются и точно занимают нужное положение относительно друг друга.
Пластинчатые теплообменники со сварными кассетами LWC работают по принципу абсолютно разделенных проточных каналов. Агрессивный теплоноситель, протекая по герметично сваренному каналу, передает тепло менее агрессивной среде, протекающей по каналу с обычным уплотнением. Без такого надежного разделения сред во многих случаях было бы невозможно применение обычных пластинчатых теплообменников.
Сварной кожухопластинчатый теплообменник совмещает все преимущества пластинчатого и ко-жухотрубного теплообменников и является надежным, компактным устройством без уплотнений. Теплообменники данного вида также характеризуются высоким коэффициентом теплопередачи
Рис. 5. МИТЕМБ
и хорошей стойкостью к высоким температурам (до 900 °С) и давлению (до 140 бар).
Преимущества теплообменников VAHTERUS:
• работа при высоком давлении;
• использование при высоких / низких температурах;
• конструкция без уплотнений и паяных соединений;
• компактность;
• низкая засоряемость;
• малая разность температур.
В дополнение ко всему в кожу-хопластинчатых теплообменниках VAHTERUS (рис. 5) организован многоходовой противоток для достижения максимальной передачи тепла, а также за счет конструкции кассетного пакета возможно противостояние замерзанию.
В системах холодоснабжения пластинчатые теплообменники применяются в таких процессах, как:
• «сухое расширение» с применением паяных пластинчатых теплообменников;
• «сухое расширение» с охладителем конденсата;
• «сухое расширение» с применением разборных пластинчатых теплообменников;
• «затопленная схема» и др.
В тех случаях, когда нет необходимости в разборной конструкции теплообменника, можно использовать паяные пластинчатые теплообменники (рис. 6). Технология производства паяных теплообменников постоянно совершенствуется с момента их появления. Широкий модельный ряд паяных пластинчатых теплообменников, большой выбор аксессуаров и раз-
22 ПИВО и НАПИТКИ 5 • 2013
нообразие типов присоединений расширяют диапазон их применения и облегчают проектирование новых объектов.
Конструкция и функционирование
Пластины паяных пластинчатых теплообменников производятся из нержавеющей стали или стали SMO 254 и имеют гофрированную поверхность — V-образные гофры. При сборке пластин в пакет каждая последующая пластина повернута относительно предыдущей на 180°. При этом образуются проточные каналы, попеременно заполняемые движущимися в противотоке средами. Собранный пакет пластин паяется медью или никелем в термовакуумной печи. При этом гарантируется полная герметичность теплообменника и надежное разделение потоков. Отсутствие уплотнений позволяет достигнуть высоких значений рабочих давлений и температур.
Гофрированные поверхности пластин, образующих каналы, способствуют значительной турбули-зации потоков, которая и определяет высокую эффективность теплопередачи даже при низких скоростях потоков. Большая турбулентность потоков также является причиной ярко выраженного эффекта самоочистки поверхностей теплообмена. В процессе теплопередачи участвует практически вся площадь пластин паяных теплообменников, поэтому они чрезвычайно компактны и выгодны по цене. Каждый паяный пластинчатый теплообменник проходит четырехступенчатый контроль качества. Изготовление теплообменников осуществляется с применением современных технологий в полном соответствии с DIN EN ISO 9001, а также со всеми международными стандартами, директивами и классификациями, такими как CE / PED, UL, CSA, ASME, KIWA и ГОСТ-Р.
Эффективное развитие пивоваренной промышленности России возможно только при использовании надежного высококачественного оборудования. Компания «ГЕА Машимпэкс» — надежный компаньон в реализации проектов модернизации и повышения эффективности вашего производства. <£?
