O controlo da temperatura é um dos factores mais importantes no processo de fermentação. O revestimento é um dispositivo comum de controlo da temperatura e é amplamente utilizado em tanques de fermentação. Especialmente sob diferentes requisitos de temperatura, a estrutura adequada do revestimento pode efetivamente melhorar a eficiência da troca de calor e garantir o bom andamento do processo de fermentação. Entre os muitos tipos de camisas, as camisas de covinhas e as camisas de bobinas são dois modelos comuns e amplamente utilizados.
O que é um revestimento de covinhas para tanques de fermentação?
A Tanque de fermentação A camisa de dilatação é um sistema de permuta de calor normalmente utilizado em tanques de fermentação e outros reactores. A sua superfície interior apresenta uma estrutura côncava em forma de "covinha", semelhante a uma camisa de fossa, mas a sua conceção específica é diferente. A camisa de dilatação utiliza principalmente estas superfícies côncavas para aumentar a turbulência do fluido durante o processo de troca de calor, melhorando assim a eficiência da troca de calor e mantendo a uniformidade da temperatura no reator. É frequentemente utilizada em processos de fermentação que requerem um controlo preciso da temperatura, especialmente em indústrias como a alimentar, farmacêutica e cervejeira.
Caraterísticas estruturais das jaquetas com covinhas
A estrutura básica de um revestimento com covinhas é semelhante à de outros tipos de revestimentos, consistindo normalmente em duas camadas de placas ou tubos metálicos, sendo a camada interior uma superfície com depressões em forma de covinhas. A superfície interior de um revestimento com covinhas é concebida com várias covinhas pequenas, normalmente circulares ou elípticas. A camada exterior é uma parede exterior metálica que fornece suporte e a camada interior é utilizada para injetar meios de transferência de calor, como água ou vapor.
Em comparação com as jaquetas planas comuns, as jaquetas com covinhas aumentam a área de contacto entre o fluido quente e a parede do tanque de fermentação através destas superfícies com covinhas, promovendo uma transferência de calor mais eficiente. A maior caraterística do design da covinha é que aumenta o efeito turbulento do fluido, o que significa que o fluido quente não só transferirá calor durante o processo de fluxo, mas também aumentará o contacto de troca de calor com a parede do tanque e melhorará a eficiência da transferência de calor.
Como funciona um casaco de covinhas?
O princípio de funcionamento de um revestimento com covinhas baseia-se nos efeitos duplos de convecção e condução de calor. Quando um fluido quente (como a água ou o vapor) passa através da área das covinhas do revestimento, o fluido produz um efeito turbulento nessas áreas devido às propriedades físicas da superfície das covinhas. Esta turbulência promove o processo de troca de calor entre o fluido quente e a parede exterior do tanque, permitindo que o calor seja transferido do fluido quente para o fermentador de forma mais rápida e uniforme, regulando assim eficazmente a temperatura no interior do fermentador.
Especificamente, quando o fluido quente flui no revestimento, a taxa de fluxo é afetada pela superfície das covinhas, e a taxa de fluxo do fluido torna-se mais instável, formando turbulência. A geração de turbulência aumenta a área de contacto entre o fluido e a parede interna do revestimento, e o efeito de troca de calor também é melhorado. Por conseguinte, o revestimento com covinhas proporciona uma maior eficiência de transferência de calor do que o revestimento plano tradicional ou o revestimento simples em espiral.
Vantagens do revestimento com covinhas
Melhorar a eficiência da permuta de calor
O revestimento com covinhas aumenta a área de contacto entre o fluido quente e a parede exterior do fermentador através da sua forma especial de covinha. O desenho da covinha aumenta o efeito de turbulência do fluido, melhorando assim a eficiência da transferência de calor. Com o mesmo caudal de fluido, o revestimento com covinhas pode proporcionar um efeito de troca de calor mais forte.
Reduzir os gradientes térmicos
O revestimento ondulado assegura uma distribuição uniforme do calor, permitindo que o fluido quente entre em contacto com todas as partes do fermentador de forma mais uniforme. Esta uniformidade ajuda a reduzir os gradientes térmicos, tornando a distribuição da temperatura no fermentador mais estável e evitando resultados de fermentação inconsistentes causados por grandes diferenças de temperatura.
Adequado para fluidos de alta viscosidade
O revestimento com covinhas é particularmente eficaz para fluidos de alta viscosidade porque o design das covinhas pode promover o fluxo turbulento do fluido, evitar o fluxo deficiente devido à alta viscosidade e garantir uma transferência de calor eficiente e uniforme.
Efeito significativo de poupança de energia
Uma vez que o revestimento com covinhas pode melhorar significativamente a eficiência da troca de calor, a entrada de calor necessária para o tanque de fermentação é reduzida, reduzindo assim o consumo de energia e alcançando um efeito de poupança de energia.
Estrutura simples, fácil de limpar
Embora a estrutura do revestimento com covinhas tenha um desenho de cova, mantém uma forma relativamente simples. Em comparação com outros tipos de revestimento mais complexos, o revestimento com covinhas é mais fácil de limpar e manter. Além disso, a passagem de fluido do design da covinha é relativamente simples e não é propensa a deposição ou entupimento, o que é benéfico para a fiabilidade do funcionamento a longo prazo.
O que é um revestimento de enrolamento do fermentador?
Uma camisa de enrolar é um dispositivo comum de permuta de calor, normalmente feito de um tubo de metal dobrado em forma de espiral ou anel para formar uma conduta para o fluxo de fluido. As camisas enroladas são amplamente utilizadas em fermentadores, reactores e outros equipamentos para a transferência de calor em sistemas de controlo da temperatura. O seu princípio de funcionamento e estrutura são relativamente simples, mas também podem proporcionar efeitos de troca de calor eficientes.
Quais são as caraterísticas do revestimento de enrolamento?
A estrutura principal da camisa de enrolar é composta por um tubo metálico (geralmente de aço inoxidável) dobrado numa série de canais de fluxo em espiral ou anulares. O fluido flui através destes tubos para trocar calor. As vantagens da camisa de enrolar são o facto de a conceção ser relativamente simples, fácil de fabricar e poder proporcionar um bom desempenho de permuta de calor.
Os revestimentos para bobinas podem geralmente ser divididos em formas de camada única e de camadas múltiplas. As jaquetas de enrolamento de camada única são adequadas para ocasiões com requisitos de troca de calor mais baixos, enquanto as estruturas de várias camadas podem aumentar a área de troca de calor e melhorar a eficiência. O revestimento de enrolamento pode controlar o padrão de fluxo do fluido, ajustando o diâmetro, o número de camadas e a taxa de fluxo do tubo, afectando assim o efeito de troca de calor.
Princípio de funcionamento do revestimento de enrolamento
O princípio de funcionamento do revestimento de enrolamento depende principalmente do processo de troca de calor. Especificamente, o fluido quente flui através do tubo no revestimento de enrolamento, e o calor é transferido para a parede exterior do fermentador através da parede do tubo, e depois transferido para o material ou líquido no tanque através da parede exterior do fermentador. O processo de transferência de calor baseia-se nos princípios de condução e convecção de calor.
- Condução de calor: O fluido quente conduz o calor através do tubo metálico e a temperatura da parede do tubo é transferida para a parede exterior do fermentador.
- Convecção térmica: O calor é transferido através da parede externa do tanque de fermentação para o líquido ou material no tanque e, em seguida, o calor é transferido por convecção dentro do líquido para ajustar a temperatura dentro do tanque de fermentação.
Vantagens do revestimento de enrolamento
Troca de calor eficiente
O revestimento em espiral aumenta a área de contacto entre o fluido quente e a parede exterior do fermentador através do desenho do tubo em espiral, melhorando assim a eficiência da troca de calor. Durante o fluxo do fluido quente, o aumento do caudal e da diferença de temperatura permite que o calor seja transferido rapidamente, mantendo estável a temperatura no fermentador.
Estrutura simples e fiável
A estrutura do revestimento de enrolamento é relativamente simples, consistindo normalmente numa secção de tubo metálico, que é fácil de fabricar e instalar. Não existe uma estrutura mecânica complexa, o que a torna mais durável, com uma baixa taxa de falhas e adequada para um funcionamento a longo prazo.
Flexibilidade e adaptabilidade
A camisa de enrolamento pode ser personalizada de acordo com as necessidades reais para se adaptar a diferentes tamanhos e formas de fermentadores. Quer se trate de um pequeno fermentador de laboratório ou de um grande fermentador industrial, o revestimento em espiral pode proporcionar um desempenho estável de controlo da temperatura.
Fácil de limpar e manter
Devido à sua estrutura simples de tubos, a camisa de enrolar é mais fácil de limpar do que outros sistemas de permuta de calor mais complexos. Nas indústrias alimentar e farmacêutica, os requisitos de higiene do equipamento são elevados, e o revestimento em espiral é amplamente utilizado porque é fácil de limpar.
Efeito significativo de poupança de energia
A camisa de enrolar pode manter a temperatura necessária com um menor consumo de energia através de uma troca de calor eficiente, reduzindo o desperdício de calor e, por conseguinte, tem um bom efeito de poupança de energia.
Adequado para permuta de calor de grande caudal
O revestimento em espiral é adequado para um fluxo de fluido quente de grande dimensão e pode responder eficazmente às necessidades de troca de calor em grande escala. Por exemplo, em processos de fermentação industrial, o revestimento de enrolamento pode lidar com grandes cargas de calor e garantir que o tanque de fermentação possa manter uma temperatura estável sob altas cargas.
Escolha um revestimento com covinhas ou um revestimento de enrolamento.
Requisitos do processo de fermentação
Se o processo de fermentação exigir um controlo rigoroso da temperatura, o revestimento com covinhas é normalmente a melhor escolha. O revestimento com covinhas pode promover mais eficazmente a troca de calor, reduzir as flutuações de temperatura e assegurar uma temperatura uniforme no fermentador, aumentando a área de contacto entre o fluido e a parede do tanque. É particularmente adequado para fluidos de elevada viscosidade ou para ocasiões em que o controlo da temperatura exige grande precisão.
Em contrapartida, a eficiência da permuta de calor do revestimento em espiral é relativamente estável quando o caudal do fluido é elevado ou a diferença de temperatura é grande, mas pode não ser tão boa como o revestimento com covinhas em termos de controlo preciso da temperatura. A camisa de enrolar é adequada para as ocasiões em que os requisitos de precisão do controlo da temperatura são menores, tais como um grande caudal e uma grande diferença de temperatura.
Fluidez
O revestimento com covinhas é particularmente eficaz para fluidos de alta viscosidade. O seu design simples pode promover a turbulência no fluxo do fluido, evitar o mau fluxo causado pela elevada viscosidade e assegurar uma transferência de calor uniforme. Por conseguinte, se o líquido no processo de fermentação tiver uma elevada viscosidade (como molhos, xaropes ou materiais de fabrico de cerveja), o revestimento com covinhas será a melhor escolha.
Para fluidos de baixa viscosidade, o revestimento de enrolamento também pode proporcionar um efeito de troca de calor suficiente. O design do canal de fluxo do revestimento de enrolamento é relativamente simples e o fluxo de fluido é relativamente suave, o que pode satisfazer os requisitos de troca de calor de fluidos de baixa viscosidade.
Eficiência da permuta de calor
- Revestimento com covinhas: O revestimento com covinhas pode promover a turbulência do fluido através do desenho das cavidades, melhorando assim a transferência de calor. Este design pode melhorar a eficiência da troca de calor, especialmente em caudais baixos e viscosidades elevadas. Também pode reduzir eficazmente os gradientes térmicos e as flutuações de temperatura para garantir uma temperatura uniforme no tanque de fermentação.
- Camisa enrolada: A eficiência da troca de calor está intimamente relacionada com o caudal do fluido e a diferença de temperatura. Quando o caudal do fluido é grande, o revestimento em espiral pode proporcionar uma eficiência de permuta de calor relativamente elevada, especialmente a caudais elevados. No entanto, o efeito de permuta de calor do revestimento de enrolamento a caudais mais baixos é relativamente fraco porque o fluxo de fluido é relativamente estável e não tem efeitos de turbulência. Por conseguinte, a camisa de enrolar é geralmente adequada para aplicações com grandes caudais e elevadas diferenças de temperatura.
Requisitos do sector
- Jaquetas de covinhasAs jaquetas de covinhas são amplamente utilizadas em processos de fermentação que requerem um controlo preciso da temperatura, especialmente na indústria cervejeira, na indústria farmacêutica e na indústria de processamento de alimentos.
- As camisas enroladas são adequadas para a produção industrial em grande escala e para processos com requisitos de controlo de temperatura menos rigorosos.
Resumo
As jaquetas de covinhas e as jaquetas de enrolamento são dois modelos comuns de jaquetas de controlo da temperatura de tanques de fermentação, cada uma com vantagens únicas e cenários aplicáveis. O revestimento com covinhas melhora a eficiência da troca de calor, aumentando o efeito de turbulência do fluido, e é adequado para processos que requerem um controlo preciso da temperatura; enquanto o revestimento em espiral é amplamente utilizado em ocasiões de troca de calor de grande fluxo devido à sua estrutura simples e elevada flexibilidade. A escolha do tipo certo de camisa pode otimizar o efeito de controlo da temperatura, melhorar a eficiência da produção e garantir o bom andamento do processo de fermentação de acordo com as necessidades reais do processo de fermentação.