Охолоджувальний пристрій для кегового пива

1. Охолоджувальний пристрій для кегового пива, що містить випарник, холодильний компре 3 ється в ньому до тиску конденсації rk і подається в конденсатор, який охолоджується водою або повітрям. При відведенні тепла від конденсатора проходить конденсація і подається в нього холодоагент. Отриманий рідкий холодоагент через ТРВ, в якому відбувається зниження його температури і тиску, повертається у випарник для повторного випаровування, замикаючи таким чином цикл роботи машини. Для підвищення економічної ефективності холодильних машин (зниження витрат енергії на одиницю віднятої від охолоджуваного тіла кількості теплоти) іноді перегрівають пару, всмоктувану компресором, і переохолоджували рідину перед тим, що дроселює. Наприклад, відома, абсорбційна холодильна машина, яка складається з кип'ятильника, конденсатора, випарника, абсорбера, насоса і ТРВ. Робочою речовиною в абсорбційних холодильних машинах працюють розчини двох компонентів (бінарні розчини) з різними температурами кипіння при однаковому тиску. Компонент, киплячий при більш низькій температурі, виконує функцію холодоагенту; другий служить абсорбентом (поглиначем). В області температур від 0 до -45°С застосовуються машини, де робочою речовиною служить водний розчин аміаку (холодоагент - аміак). При температурах охолоджування вище 0°С переважно використовують абсорбційні машини, що працюють на водному розчині броміду літію (холодоагент - вода). У випарнику абсорбційної холодильної машини відбувається випаровування холодоагенту за рахунок теплоти, яка отримується від охолоджуваного тіла, а пари, що утворюються при цьому, поглинаються в абсорбері. Отриманий концентрований розчин перекачується насосом в кип'ятильник, де за рахунок підведення теплової енергії від зовнішнього джерела з нього випаровується холодоагент, а розчин, що залишився, знов повертається в абсорбер. Що стосується газоподібного холодоагенту, то він з кип'ятильника прямує в конденсатор, конденсується там і потім поступає через ТРВ у випарник на повторне випаровування. Застосування абсорбційних машин досить вигідно на підприємствах, де є вторинні енергоресурси (відпрацьована пара, гаряча вода, гази промислових печей і т.д., що відходять). Холодильні машини абсорбції виготовляють одно- або двоступінчатими. Також наприклад, відома пароежекторна холодильна машина, яка складається з ежектора, випарника, конденсатора, насоса і ТРВ. Холодоагентом служить вода, як джерело енергії використовується пара тиском 0,3-1Мн/м2 (3-10кгс/см2), який поступає в сопло ежектора, де розширяється. В результаті в ежекторі і, як наслідок, у випарнику машини створюється знижений тиск, якому відповідає температура кипіння води, дещо вища 0°С (звичайно порядку 5°С). У випарнику за рахунок часткового випаровування відбувається охолоджування подаваємої споживачу холодної води. Відібрана з випарника пара, а також робоча пара ежектора поступає в конденсатор, де переходить в рідкий стан, віддаючи теплоту охолоджуючому середовищу. Частина води з конденсатора подається у випарник для поповнення спаду охолоджу 29972 4 ваної води. Відомі так само, повітряно-розширювальні холодильні машини відносяться до класу холодильно-газових машин. Холодоагентом служить повітря. В області температур приблизно до - 80°С економічна ефективність повітряних машин нижче, ніж парокомпресійних. Більш економічними є регенеративні повітряні холодильні машини, в яких повітря перед розширенням охолоджується або в протипоточному теплообміннику, або в теплообміннику-регенераторі. Залежно від тиску стислого повітря, що використовується, повітряні холодильні машини підрозділяються на машини високого і низького тиску. Розрізняють повітряні машини, що працюють по замкнутому і розімкненому циклу. Основними відмітними вузлами або деталями охолоджувальних пристроїв, як правило, є: випарники, конденсатори, дросельні пристрої, які у принципі можуть виготовлятися і окремо, як би поза системою, і їх цільове використовування може бути різним. Холодильні машини самі по собі є закінчені автономні вироби, але якщо їх об'єднати в одну схему, залежно від технологічної або конструкційної задачі, отримаємо, наприклад лінію охолоджування пива. Наприклад, якщо необхідно охолодити технологічну воду на 7 градусів, а в наявності є джерело рециркуляції води, то достатньо тільки допоміжного охолоджуючого пристрою, до водяного конденсатора якого буде підключене це джерело рециркуляції води, це можуть бути наприклад крупні ресторани, і в цьому випадку основний охолоджуючий пристрій не потрібен. Якщо десь необхідно охолодити технологічну воду або технічне масло, або сам пропіленгліколь, але немає джерела рециркуляції води, можна використовувати тільки основний охолоджуючий пристрій на базі повітряного конденсатора, при цьому допоміжний охолоджуючий пристрій нам не потрібен. Таким чином, існує спеціалізований так званий «конструктор», який дозволяє використовувати або охолоджуючий пристрій з одними конструктивними особливостями окремо від іншого, або охолоджуючий пристрій з іншими конструктивними особливостями окремо від першого, або обидва пристрої в одній схемі, виходячи з того яка технічна або технологічна задача поставлена. В основу корисної моделі поставлена задача, удосконалення охолоджувального пристрою для кегового пива, що складається з випарника, холодильного компресора, конденсатора, згідно корисної моделі, охолоджувальний пристрій додатково містить теплообмінний пристрій пластинчастого типу, терморегулюючий вентиль, а замість ванни для пропіленгліколю із затопленим трубним випарником охолоджувальний пристрій містить окрему ізольовану місткість для пропіленгліколю, при цьому теплообмінний пристрій пластинчастого типу виконаний із застосуванням технології паяння, в слідстві чого, розв'язується технічна задача можливості зміни довжини шланга пітона (пивного трубопроводу), який сполучає кеги з пивом в камері попереднього охолоджування з розливною колоною. Відоме використовування пластинчастих теп 5 лообмінників для створення охолоджувальних пристроїв різного призначення. Пластинчасті теплообмінники відносять до теплообмінників непрямої дії, в якій теплообмін відбувається через стінку, яка розділяє два середовища. Пластинчасті теплообмінники, як правило є апаратами, в яких відбувається передача тепла від нагрітого середовища (теплоносія) до середовища, що нагрівається. Пластинчасті теплообмінники здійснюють передачу тепла через тонкі (0,40,7мм) гофровані пластини з неіржавіючої сталі або інших спеціальних сплавів. Переваги пластинчастих теплообмінників перед іншими теплообмінниками полягають в наступному. Пластинчасті теплообмінники компактні (площа при монтажі, обслуговуванні і ремонті менше в 2-10 разів), мають високий коефіцієнт теплопередачі і низькі тепловтрати. Окрім цього пластинчасті теплообмінники мають низькі втрати тиску. Пластинчасті теплообмінники не вимагають високих виробничих витрат при монтажно-налагоджувальних, ізоляційних і ремонтних роботах. Використовування пластинчастого теплообмінника, для вирішення поставленої технічної задачі, з урахуванням перерахованих вище технологічних переваг, дає можливість понизити залежність лінії охолоджування від довжини пивного трубопроводу або довжини шланга - пітона, що, у свою чергу, підвищує її технологічність і функціональність. Застосування тонкого металу для виготовлення теплопередавальних пластин цього теплообмінника дозволяє забезпечити оптимальну теплопередачу, оскільки теплу легше проходити крізь стінку дуже малої товщини. Висока турбулентність перебігу середовища створює добрі умови для більш інтенсивної конвекції або для більш ефективного теплообміну між рідинами. З цього виходить більш високий коефіцієнт теплопередачі на одиницю площі поверхні теплообміну, що дозволяє отримати не тільки виключно компактний, але і більш ефективно працюючий теплообмінник. Висока турбулентність потоку середовища створює також ефект самоочищення. Більш того, теплопередавальні поверхні пластинчастого теплообмінника набагато менше схильні забрудненню (утворенню відкладень) в порівнянні із звичайним кожухо-трубним теплообмінником. Це означає, що пластинчастий теплообмінник може значно довше знаходитися в роботі між циклами його миття. Новизною пропонованого технічного рішення, є використовування в конструкції охолоджувального пристрою елементів (теплообмінний пристрій пластинчастого типу, терморегулюючий вентиль, а замість ванни для пропіленгліколю із затопленим трубним випарником охолоджувальний пристрій містить окрему ізольовану місткість для пропіленгліколю), які не тільки вирішують технологічну задачу лінії охолоджування кегового пива - охолоджувати пиво протягом усього шляху від кегів до місця розливу, а і дозволяють здійснювати безпосередньо розлив продукту при мінусових температурах. На Фіг.1 зображена лінія охолоджування і розливу кегового пива. В пропонованій лінії використовують два охолоджувачі, це охолоджувач LCB 29972 6 200G POLAR, і охолоджувач LCB -200D POLAR. Лінія охолоджування пива включає: 1 - кеги з пивом; 2 - пітон; 3 - теплообмінний блок охолоджувача ЛОП «LCB-200D POLAR», 4 - розливна колона; 5 - водяний конденсатор охолоджувача ЛОП «LCB-200D POLAR»; 6 - водорегулюючий вентиль (ВРВ); 7 - насос пропіленгліколю; 8 - місткість (бачок) для пропіленгліколю охолоджувача ЛОП «LCB-200G POLAR»; 9 - паяний пластинчастий теплообмінник охолоджувача ЛОП «LCB-200G POLAR»; 10 - повітряний конденсатор охолоджувача ЛОП «LCB-200G POLAR». В задачу охолоджувача LCB-200G POLAR, входить охолоджування пропіленгліколю, яке здійснюється таким чином. Охолоджений в теплообміннику 9 пропіленгліколь, під різницею тиску створюваної насосом 7, поступає в резервну місткість (бачок) 8. Далі за допомогою того ж насоса 7, пропіленгліколь з місткості (бачка) 8 поступає в шланг-пітон 2. Потім, пропіленгліколь вийшовши з пітона 2, проходить через трійник в теплообмінний блок 3, а з теплообмінного блоку 3 повертається на охолоджування в теплообмінник 9. Охолоджування пропіленгліколю в теплообміннику 9 відбувається за допомогою холодильної машини, яка входить до складу охолоджувача LCB-200G POLAR. Пропіленгліколь, циркулюючи по системі, виконує декілька функцій. Першою його функцією є підтримка температури подаваємого на розлив пива через шлангпітон 2. Це досягається таким чином. Пиво, що подається з кег 1, при температурі 4.5°С, заходить в шланг-пітон 2. Сюди ж в шланг-пітон заводиться охолоджений в теплообміннику 9 до температури 3°С пропіленгліколь. Відповідно, унаслідок теплообміну відбувається між пропіленгліколем з низькою температурою, і пивом, що має плюсову температуру, відбувається підтримка температури пива, яке проходить через шланг-пітон. Це означає що температура пива на виході з шлангапітона 2, буде рівною або нижче за температуру на його вході. Якщо температура пива на вході в шланг-пітон рівна 4.5°С, то і на виході вона повинна не бути вищою за цю температуру, що і досягається за допомогою триразової циркуляції через шланг-пітон пропіленгліколю. Під триразовою циркуляцією мається на увазі те, що пропіленгліколь проходить усередині шланга-пітона потрійний шлях, це дозволяє гарантувати відсутність прогрівання пива, яке проходить через шланг-пітон. Конструктивно це досягається дуже просто. В шланг-пітон загальної завдовжки 40м, введено три лінії для пропіленгліколю по 40м кожна, і послідовно сполучено між собою, так що загальний шлях пропіленгліколю в шлангу-пітоні складає 120м. Другою функцією пропіленгліколю є охолоджування водяного конденсатора 5, що входить до складу холодильної машини LCB-200D POLAR. Стабільне охолоджування водяного конденсатора залежить не тільки від температури пропіленгліколю на вході в конденсатор, але і від його витрати. Адже якщо витрата пропіленгліколю буде менше, тоді охолоджування конденсатора буде недостатнім, а якщо витрата збільшитися, то охолоджування конденсатора буде черезмірним. І то, і 7 інше негативно відобразиться на роботі охолоджувача. В лінії охолоджування пива, витрата пропіленгліколю, в першу чергу, залежатиме від довжини шланга-пітона. Якщо довжина буде великою, тоді витрата знизитися, якщо малої, то збільшиться. Для того щоб забезпечити стабільну витрату пропіленгліколю через водяний конденсатор, встановлюється водорегулюючий вентиль на вході у водяний конденсатор. Зовнішній вигляд водорегулюючого вентиля (ВРВ) показаний на Фіг.2. Вентиль призначений для автоматичної підтримки стабільної витрати пропіленгліколю через водяний конденсатор. Даний водорегулюючий вентиль володіє можливістю ручної настройки необхідної витрати пропіленгліколю через водяний конденсатор, який надалі підтримується автоматично. В даний час лінія проектуються для довжини шланга-пітона не менше 40м. Це якраз та середня відстань, на яку видалена барна стійка від камери схову кег з пивом. Але якщо на об'єкті у замовника з'ясовується, що ця відстань рівно, наприклад 45м, або 50м. Тоді зміна довжини шланга-пітон викличе зміну заданої витрати пропіленгліколю, що відобразиться на працездатності всієї лінії в цілому. Ось для таких виникаючих ситуацій і передбачена установка водорегулюючого вентиля. При пусконалагоджувальних роботах (після закінчення монтажу лінії) техніку необхідно лише буде підстроїти водорегулюючий вентиль до параметрів, вказаних в керівництві по експлуатації, а далі витрата підтримуватиметься автоматично. В традиційних лініях охолоджування робота охолоджувачів, призначених для охолоджування пропіленгліколю, жорстко регламентована довжиною шланга-пітона. Проектована нами лінія охолоджування пива дозволятиме варіювати довжиною шланга-пітона, виходячи з монтажних умов на об'єкті замовника, а також відбудовувати роботу лінії в цілому, відштовхуючись від умов монтажу. Насос для циркуляції пропіленгліколю вибирається по кінцевій довжині шланга-пітона, залежно від відстані від барної стійки до камери схову кег з пивом, а не з регламентованої, фіксованої довжини шланга-пітона, як це робиться в традиційних лініях охолоджування. Традиційні апарати для охолоджування пропіленгліколю в лінії охолоджування пива мають досить стандартну конструкцію: у ванну заливається водний розчин пропіленгліколю, і його охолоджування відбувається холодильною машиною охолоджувача, випарник якої затоплений безпосередньо у ванну з пропіленгліколем. Охолоджувач LCB-200G POLAR, який ми заявляємо для охолоджування пропіленгліколю в лінії охолоджування пива, не має такої ванни. Охолоджування пропіленгліколю відбувається в паяному пластинчастому теплообміннику, установка якого в корені відрізняє конструкцію даного охолоджувача від традиційних апаратів. Це в першу чергу пов'язано з холодильною потужністю, яку здатний розвинути проектований нами охолоджувач LCB-200G POLAR. Для гарантованого охолоджування продукту до негативних температур охолоджувач LCB-200G POLAR, призначений для охолоджування пропіленгліколю в нашій лінії охолоджування пива, розви 29972 8 ває потужність по холоду від 2,6 до 3кВт залежно від режиму роботи. Для порівняння, такою тепловою потужністю володіє камера тривалого схову продуктів об'ємом 12.16м3 в невеликому продуктовому магазині, або 10 побутових холодильників «високого класу», потужністю 300Вт по холоду. Тому щоб досягти такої потужності, і встановлюється як випарник холодильної машини паяний пластинчастий теплообмінник. Зовнішній вигляд подібного теплообмінника приведений на Фіг.3. Автор вважає, що сьогодні ця модель теплообмінника є найефективнішою зі всіх моделей теплообмінників, вироблюваних сучасною промисловістю. Основною гідністю цих теплообмінників є високі теплотехнічні характеристики при малих габаритних розмірах, висока теплова потужність, а конструкція теплообмінника дозволяє здійснювати дуже ефективний теплообмін. Конструктивно, теплообмінник складається з набірних пластин, показаних на Фіг.4, виконаних з нержавіючої сталі і спаяних між собою мідним спаєм. Кожна пластина має свій рельєф каналів, по яких здійснюється рух теплообмінних середовищ, а їх кількість утворює теплообмінну поверхню. Теплообмін між теплообмінними середовищами в теплообміннику організований в протитечію, як показано на Фіг.5. Установка подібних теплообмінників не поширена на традиційних охолоджувачах пропіленгліколю в лініях охолоджування пива, через їх малу потужність для подібних витрат продукту. Варіювання довжини шланга-пітона приводить до деякої зміни витрати пропіленгліколю. Тим самим змінюється теплове навантаження на випарник холодильної машини LCB-200G POLAR, яким і є паяний пластинчастий теплообмінник. Для того, щоб однаково добре справлятися із змінним тепловим навантаженням, нам необхідно підтримувати відповідну кількість фреону, що поступає в паяний пластинчастий теплообмінник для охолоджування пропіленгліколю. Для вирішення цієї задачі охолоджувач LCB-200G POLAR оснащений терморегулюючим вентилем. Зовнішній вигляд терморегулюючого вентиля показаний на Фіг.6. Даний вентиль встановлюється для оптимального заповнення фреоном випарника, залежно від теплового навантаження на нього. Річ у тому, що в більшості подібні охолоджувачі комплектуються капілярною трубкою постійного перерізу. Але внаслідок того, що у капілярної трубки внутрішній переріз постійний, то і випарник заповнюється постійною кількістю фреону. В терморегулюючому вентилі прохідний переріз міняється залежно від теплового навантаження на випарник, що і забезпечує оптимальне заповнення випарника фреоном. Регулювання заповнення фреоном випарника здійснюється терморегулюючим вентилем автоматично. При необхідності цей вентиль можна підстроювати вручну. Всі аварійні відключення охолоджувачів, які входять в лінію охолоджування пива здійснюються автоматично. Встановлене безвідмовне напрацювання складає не менше 5 000 годин для кожного охолоджувача. Причому середнє напрацювання на 9 відмову для кожного охолоджувача встановлюється не менше 10 000 годин. Повний встановлений термін служби кожного охолоджувача становить не менше 10 років з урахуванням відновних робіт. 29972 10 Середній час відновлення - не більше 3,5 години на кожний охолоджувач (якщо не потрібне виготовлення нових вузлів). 11 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 29972 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601