Совершенствование кипячения пивного сусла путем создания газлифтного эффекта в циркуляционном контуре с пластинчатым аппаратом

• Автор: Сабуров, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 156 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Основные направления интенсификации кипячения пивного

1.1 Основные физикохимические характеристики пивного сусла и

краткие сведения о химических процессах, протекающих при

его кипячении

1.2 Анализ лигературы по существующим установкам для

кипячения сусла и проблеме снижения энергопотребления при

кипячении

1.3 Сфера применения пластинчатых теплообменников,

математическое описание гидродинамики и теплообмена
1.4 Сфера применения, основные характеристики и методы расчета
газлифтных аппаратов .
1.5 Разработка новой установки для кипячения сусла с
применением газлифта
Глава 2. Исследование газлифтной циркуляции и кинетики нарева
жидкости на экспериментальной установке
. 2.1 Описание экспериментальной установки
2.2 Методика проведения исследований на модельной среде с
целью выявления оптимального аппаратурного оформления
установки
Глава 3. Математическое описание теплообменных и
гидродинамических процессов в каналах пластинчатых
аппаратов
3.1 Описание процесса переноса теплоты в теплообменнике при
помощи нолуэмпирической теории турбулентного переноса
3.2 Определение расхода газа, необходимого для создания
требуемого расхода жидкости в циркуляционном контуре.
3.3 Проверка адекватности математической модели циркуляционного контура
Г лава 4. Использование предложенной установки для процесса
кипячения пивного сусла.
Основные выводы
Список литературы


Например, компанией «Штайне-кер» (Германия) в году была разработана система кипячения «Мерлин», отличительной особенностью которой является расположенный внутри котла нагревательный конус, обогреваемый изнутри паром, при этом сусло стекает от вершины конуса по его наружной поверхности в виде тонкой пленки [7]. По информации компании «Штайнекер» это приводит к гораздо более интенсивному теплообмену между паром и суслом и сокращению продолжительности кипячения при соблюдении всех показателей качества Усгановки такого типа из-за новизны и высокой стоимости пока еще не использовались на пивоваренных заводах России. Возможность решения данных проблем следует искать в применении более эффективных и компактных теплообменных аппаратов, систем рекуперации тепловой энергии и агрегатов с пониженным потреблением электроэнергии. В настоящее время одними из самых эффективных и компактных теплообменных аппаратов следует признать пластинчатые, которые широко применяются для тепловой обработки жидких сред и рекуперации тепловой энергии [4, , ]. В пивоваренной промышленности пластинчатые теплообменники используются, к примеру, для охлаждения сусла, пастеризации пива и получения теплой технологической воды []. По сравнению с кожухотрубными теплообменниками, используемыми для кипячения сусла, они обеспечивают более высокую скорость переноса теплоты при меньших габаритах вследствие высокой степени турбулизации жидкой среды. Достоинством пластинчатых аппаратов является возможность сравнительно легкой разборки для очистки поверхностей пластин и изменения поверхности теплообмена путем изменения их количества. Пластины одного аппарата могут быть собраны с образованием нескольких пакетов (последовательно соединенных групп пластин), что позволяет, к примеру, осуществить нагрев продукта и рекуперацию теплоты в одном и том же аппарате. Наряду со снижением потребления теплоты, при кипячении сусла также существует возможность снижения потребления электроэнергии за счет отказа от циркуляционного насоса во внешнем нагревательном контуре с пластинчатым теплообменником; при этом можно использовать эффект естественной циркуляции. Встественная циркуляция через теплообменник на начальном этапе (при нагреве сусла до температуры кипения) может поддерживаться с помощью газлифтного эффекта, а если ее скорость в установившемся режиме окажется недостаточной для проведения процесса кипячения сусла в заданное время, то подачу газа можно осуществлять в течение всего процесса. I азлифтом называется устройство для подъема жидкости сжатым газом, смешивающимся с транспортируемой жидкостью. Рис. В качестве газа можно использовать диоксид углерода (СОг) или пар, подаваемый в вертикально расположенный участок внешнего циркуляционного контура после теплообменника (рис. Требуемая термическая нагрузка на сусло и отсутствие пригара могут обеспечиваться путем изменения числа пластин теплообменника, регулирования давления и расхода пара, а также расхода газа, подаваемого в поток сусла. Вместо газа можно использовать греющий пар. Нели сусло нагревается как в пластинчатом теплообменнике, так и вследствие прямого контакта с паром, который подается в поток сусла и одновременно выполняет функции теплоносителя и газа, то теоретически возрастает количество теплоты, получаемое суслом в единицу времени, что позволяет уменьшить время нагрева Однако при этом весь конденсат хреющего пара остается в сусле, что приводит к уменьшению его плотности. Эта проблема может стать темой отдельного исследования, а сс решение видится в уменьшении количества добавляемой воды при затирании (т. Цели и задачи исследований. Целью данной работы является создание установки для кипячения пивного сусла с пониженной материалоемкостью и удельным энергопотреблением, а также проверка возможности использования пластинчатого теплообменника в качестве внешнего нагревателя и газлифта в качестве циркуляционного насоса. Научная новизна. Получено уравнение для расчета коэффициента гидравлического фения в полусварном пластинчатом аппарате. Получены расходные характеристики газлифтного циркуляционного контура с пластинчатым теплообменником.