Gli scambiatori di calore funzionano mediante "scambio di calore" o "scambio di energia" utilizzando una serie di "piastre" o "tubi" (a seconda del tipo di scambiatore di calore) per riscaldare o raffreddare un liquido. Il liquido è separato da piastre (in uno scambiatore di calore a piastre) o da tubi (in uno scambiatore di calore a tubi); in una fabbrica di birra, i tubi trasportano il prodotto della birra o del sidro (come il mosto) da un lato e l'acqua dall'altro o il refrigerante.
Gli scambiatori di calore a piastre sono utilizzati nell'industria della birra per il trasferimento di calore tra due fluidi. Uno scambiatore di calore è il modo migliore per riscaldare o raffreddare qualsiasi liquido a una temperatura precisa. Man mano che si verifica il ruolo degli scambiatori di calore nei birrifici, ci si rende conto che presto diventeranno parte integrante di qualsiasi operazione di produzione della birra. Questo articolo illustra il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a piastre utilizzato nelle apparecchiature per la produzione di birra.
Che cos'è uno scambiatore di calore a piastre?
Gli scambiatori di calore a piastre sono utilizzati per trasferire energia termica da un fluido a un altro. Uno scambiatore di calore a piastre è costituito da molte piastre parallele impilate l'una sull'altra, creando canali attraverso i quali il fluido può scorrere. La distanza tra le due piastre contrapposte fornisce canali attraverso i quali il fluido può scorrere.
Come è costruito uno scambiatore di calore a piastre?
Uno scambiatore di calore è costituito da una serie di piastre parallele poste una sopra l'altra in modo da formare una serie di canali per il flusso del fluido tra di esse. Gli spazi tra due piastre adiacenti formano canali per il flusso del fluido.
I fori di ingresso e di uscita negli angoli delle piastre consentono ai fluidi caldi e freddi di passare attraverso canali alternati nello scambiatore di calore, in modo che le piastre siano sempre in contatto con il fluido caldo da un lato e il fluido freddo dall'altro.
Le dimensioni delle piastre variano da pochi centimetri quadrati al flusso. Il numero di piastre in un singolo scambiatore di calore varia da dieci a diverse centinaia, raggiungendo così una superficie di scambio di migliaia di metri quadrati.
Qual è il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a piastre?
Il principio di funzionamento di uno scambiatore di calore a piastre si basa sul flusso in controcorrente di due fluidi. Nell'industria della birra, un liquido è solitamente il mosto, ovvero il liquido estratto dal processo di spremitura, e l'altro liquido è solitamente acqua fredda o glicole. Durante la produzione della birra, il mosto viene raffreddato alla temperatura desiderata con acqua fredda o glicole.
Durante la produzione di birra, il mosto viene raffreddato alla temperatura desiderata con acqua fredda o glicole. Lo scambiatore di calore a piastre è costituito da due canali principali, uno per il mosto e l'altro per il liquido di raffreddamento. I due canali sono separati da una sottile piastra metallica, progettata per massimizzare la capacità di trasferimento del calore tra i due fluidi.
Il mosto scorre attraverso i canali su un lato della piastra, mentre il fluido di raffreddamento scorre attraverso i canali sull'altro lato della piastra. I due fluidi scorrono in direzioni opposte, con il mosto che scorre dall'ingresso all'uscita dello scambiatore di calore a piastre e il fluido di raffreddamento che scorre dall'uscita all'ingresso. Mentre i due fluidi scorrono in direzioni opposte, il calore viene trasferito tra loro attraverso le sottili piastre metalliche. Il mosto cede calore al liquido di raffreddamento, che lo assorbe e lo trasporta.
In uno scambiatore di calore a piastre, il flusso è diagonale. Mentre il liquido caldo entra dall'alto ed esce dal basso, il liquido freddo entra dal basso ed esce dall'alto. In questo modo, l'efficienza raggiunge il massimo livello.
Diversi tipi di scambiatori di calore a piastre
- Scambiatori di calore a piastre brasate: Per la refrigerazione e le applicazioni industriali
- Scambiatori di calore a piastre con guarnizione: Adatti a molti settori come HVAC, alimentare, birreria e farmaceutico.
- Scambiatori di calore a piastre saldate: utilizzati nell'industria petrolifera, del gas e chimica.
- Scambiatore di calore a piastre semi-saldato: Combina l'uso di piastre saldate e guarnizioni. Lo scambiatore di calore è costituito da due serie di piastre saldate tra loro.
Vantaggi degli scambiatori di calore a piastre
- Efficienza: Gli scambiatori di calore a piastre trasferiscono il calore tra due fluidi, rendendoli ideali per l'industria della birra, dove il controllo preciso della temperatura è fondamentale.
- Dimensioni compatte: Lo scambiatore di calore a piastre è compatto e facile da installare e utilizzare negli impianti di produzione della birra.
- Facilità di pulizia: Il design dello scambiatore di calore a piastre consente una facile pulizia, un aspetto importante nell'industria della birra, poiché la pulizia è fondamentale per mantenere la qualità del prodotto.
- Economico: Gli scambiatori di calore a piastre sono economicamente vantaggiosi, il che li rende una scelta popolare per i birrifici di piccole e medie dimensioni.
Lo scambiatore di calore più adatto per i birrifici
Qual è lo scambiatore di calore migliore? Dipende da diversi fattori.
Possono essere adatti diversi tipi di scambiatori di calore, ma i più adatti per i birrifici sono gli scambiatori di calore a piastre o a tubi.
Una delle considerazioni sull'uso degli scambiatori di calore nei birrifici è che le bevande contengono spesso molti sedimenti. Con elementi come lievito, mosto, chicchi d'orzo e altri sedimenti, è probabile che gli scambiatori di calore sviluppino depositi che intasano lo scambiatore di calore, ma sia gli scambiatori di calore a piastre che quelli a tubi possono essere sottoposti a manutenzione, pulizia e assistenza.
Scambiatore di calore a piastre
Gli scambiatori di calore a piastre sono adatti ai birrifici. I produttori di birra possono adottare misure per ridurre la sedimentazione, come ad esempio far girare la miscela e lasciare che tutto si depositi prima della lavorazione, oppure fare attenzione a non urtare gli ingredienti prima del pompaggio. Le riparazioni degli scambiatori di calore a piastre sono anche più semplici, in quanto possono essere smontati senza bisogno di molto spazio, mentre gli scambiatori di calore a fascio tubiero richiedono più spazio per essere riparati.
Scambiatore di calore a tubo
Molti produttori di birra preferiscono gli scambiatori di calore a fascio tubiero, che hanno meno probabilità di intasarsi con i sedimenti. In effetti, gli scambiatori di calore a tubi sono progettati per gestire liquidi che contengono molti sedimenti (come la birra), quindi il rischio di intasare uno scambiatore di calore a fascio tubiero è minimo. Sono anche facili da pulire: si possono rimuovere i tappi delle valvole alle due estremità, spazzolare i tubi e spruzzarli prima di riassemblare lo scambiatore di calore. Per molti, questa potrebbe essere la prima scelta. Non c'è il rischio che lo scambiatore di calore a fascio tubiero si intasi.
Materiale
Un'altra considerazione riguarda il materiale più adatto alle vostre esigenze: piastre di titanio o acciaio inox? L'ingegnere che sceglierà lo scambiatore di calore insieme a voi sarà in grado di dirvi quale potrebbe essere più adatto alle vostre esigenze.