7 raisons pour lesquelles les brasseries choisissent les échangeurs de chaleur à plaques

Les échangeurs de chaleur à plaques et les échangeurs de chaleur à coque et à tube sont les deux types d’échangeurs de chaleur les plus courants, et ils fournissent tous deux beaucoup lorsque vous souhaitez chauffer ou refroidir le moût pendant le traitement. Les échangeurs de chaleur fonctionnent en transférant l’énergie thermique d’un milieu à un autre à travers des tubes ou des plaques. Cependant, dans certaines applications, les échangeurs de chaleur à plaques offrent plusieurs avantages par rapport aux échangeurs de chaleur à calandre et à tube. Dans cet article, nous discutons des exigences de l’application qui expliqueront pourquoi un échangeur de chaleur à plaques est le bon choix.

Quelles sont les fonctions de base des échangeurs de chaleur à plaques?

Les échangeurs de chaleur à plaques ont plusieurs fonctions de base dans le traitement des aliments, des produits laitiers, des boissons et des produits pharmaceutiques:

Changer et maintenir une température de pasteurisation constante.
Transférer la chaleur sans contaminer le fluide chauffant.
L’économie d’énergie est obtenue en réutilisant le fluide chauffant pour chauffer le fluide dans un cycle répétable.
Eau chauffée et liquides de nettoyage pour des systèmes de nettoyage en place (NEP) efficaces.
Un contrôle précis de la température est obtenu pendant l’étape de stérilisation.

Perte de charge plus faible

En raison de la plus petite surface requise pour les échangeurs de chaleur à plaques, la chute de pression totale de conception des échangeurs de chaleur à plaques est généralement beaucoup plus faible que celle des échangeurs de chaleur à calandre et tube de la même conception. Cette chute de pression plus faible augmente l’efficacité énergétique globale de l’échangeur de chaleur à plaques.
L’efficacité de l’échange de chaleur d’un échangeur de chaleur à plaques est cinq fois supérieure à celle d’une conception à calandre et à tube. Ainsi, dans de nombreux cas, vous pouvez utiliser plus de chaleur en remplaçant votre échangeur de chaleur à calandre et à tube existant par un échangeur de chaleur à plaques compact.
Des espaces de joint sont formés entre les plaques dans un échangeur de chaleur à plaques, et ces espaces alternent entre deux fluides, un chaud et un froid. Cette conception offre une efficacité de transfert de chaleur très élevée car les plaques créent une surface beaucoup plus grande qu’une conception à coque et à tube qui tient dans le même espace.

Efficacité d'échange de chaleur

En règle générale, les échangeurs de chaleur à plaques sont le bon choix pour les brasseries car il s’agit de l’option la plus efficace et la moins chère, et les échangeurs de chaleur à plaques sont cinq fois plus efficaces que les conceptions à calandre et tube.

Un coefficient de transfert de chaleur plus élevé peut être obtenu grâce à la plaque ondulée et à une vitesse plus élevée.
Permet plus de transfert de chaleur grâce au flux à contre-courant pur et à la température de fermeture.
Une récupération d’énergie plus élevée peut être obtenue grâce à ces méthodes de température plus proches.

Coefficient global de transfert de chaleur

Le coefficient de transfert de chaleur décrit l’énergie thermique transférée par les deux conceptions. Les coefficients sont des multiplicateurs dans l’équation de transfert de chaleur, donc des nombres plus élevés signifient plus de transfert de chaleur. Les échangeurs de chaleur à plaques atteignent des coefficients de transfert de chaleur améliorés tout en ayant une empreinte plus petite et un poids plus léger que les échangeurs de chaleur à coque et tube.

Coefficient global de transfert de chaleur - U -
Transfert de chaleur liquide à liquide	Coefficient de transfert de chaleur W/(m2·K)	Btu/(pi2 °F h)
Coquille et Tube	150-1200	25-200
Plaque et Cadre	1000-4000	150-700

Réduire l'entretien

Les échangeurs de chaleur à plaques de haute qualité peuvent fonctionner efficacement pendant dix ans et ne nécessitent aucun entretien. Les échangeurs de chaleur à plaques utilisent des plaques faciles à nettoyer, et certains échangeurs de chaleur prennent également en charge le nettoyage à l’aide d’un système CIP. Le cycle de nettoyage de l’échangeur de chaleur à plaques dépend de la quantité d’encrassement ou de tartre.
Les échangeurs de chaleur à plaques sont plus faciles à entretenir et à utiliser que les échangeurs de chaleur à coque et à tube, car ils sont plus faciles à démonter et à inspecter. Bien sûr, vous pouvez également retirer facilement les plaques d’un échangeur de chaleur à plaques pour l’entretien et la maintenance, tandis que les échangeurs de chaleur à calandre et à tube sont plus laborieux et plus difficiles d’accès à l’intérieur. Bien que l’accumulation de produit ou le revêtement de tartre sur la surface de l’échangeur de chaleur à plaques puisse réduire l’efficacité d’échange de chaleur de l’échangeur de chaleur car l’échangeur de chaleur à plaques adopte une conception modulaire plus petite, l’efficacité d’échange de chaleur de l’échangeur de chaleur à plaques est supérieure à celle du grand échangeur de chaleur à calandre et tube. plus grand et plus facile à nettoyer.

Encombrement réduit

Un échangeur de chaleur à plaques étant conçu pour empiler des plaques, sa surface devient compacte. Par rapport aux échangeurs de chaleur à coque et à tube, cette conception empilée réduit l’encombrement des échangeurs de chaleur à plaques, même pour les unités de même surface. Comme le montre l’image ci-dessus, la taille compacte de l’échangeur de chaleur à plaques est très importante pour les brasseries où l’espace est restreint. La conception compacte et polyvalente de l’échangeur de chaleur à plaques signifie que les coûts de transport, d’installation et de maintenance sont considérablement réduits par rapport aux unités traditionnelles à calandre et tube.

Évolutivité

S’il est possible d’augmenter la capacité de transfert de chaleur ultérieurement, un échangeur de chaleur à plaques serait un bon choix car vous pouvez modifier la capacité de transfert de chaleur en ajoutant et en supprimant des plaques. Le futur plan d’expansion doit inclure la taille de travail initiale de l’échangeur de chaleur à plaques, la capacité des plaques et l’espace alloué pour l’installation sur site. Il n’y a généralement aucun moyen de modifier la capacité des échangeurs de chaleur à coque et à tube. Si la capacité de transfert de chaleur doit être augmentée, seuls des échangeurs de chaleur à coque et à tube plus grands peuvent être remplacés ou ajoutés.

Dépenses en capital

Avoir un coût moindre est toujours un facteur clé dans le processus de prise de décision. Les échangeurs de chaleur à plaques sont l’option la moins coûteuse car ils peuvent atteindre des coefficients de transfert de chaleur élevés et fournir le transfert de chaleur le plus efficace avec la plus petite surface. De plus, le coût de maintenance des échangeurs de chaleur à plaques est également très faible, en particulier par rapport aux échangeurs de chaleur à surface raclée. Les coûts de maintenance des échangeurs de chaleur à plaques sont principalement consacrés au remplacement des joints et parfois des plaques.
L’approche proche de la température signifie que le fluide froid peut être chauffé à une température très proche de la température du fluide chaud, et permet plus de régénération et de récupération d’énergie, ce qui fait des échangeurs de chaleur à plaques un bon choix. De petites différences de température entre le produit et le milieu peuvent empêcher l’épuisement des produits à teneur modérée à élevée en sucre ou en protéines.
En plus des dépenses en capital pour l’achat d’équipement, les coûts en capital doivent également inclure les coûts de transport, de manutention, d’installation et d’entretien pendant la durée de vie de l’équipement. Les échangeurs de chaleur à plaques pèsent environ 1/16 du poids des échangeurs de chaleur à coque et à tube et n’occupent que 1/10 de l’encombrement, ce qui signifie des économies immédiates en frais d’expédition, de manutention et d’installation. De plus, l’échangeur de chaleur à plaques peut être monté et démonté sur place.

Type de plaque

Les échangeurs de chaleur à plaques peuvent s’adapter à de nombreux types de viscosités.

Pour les produits visqueux, les échangeurs de chaleur à plaques nécessitent le choix correct du type de plaque.
Pour les produits contenant des particules, les échangeurs de chaleur à plaques nécessitent des plaques spéciales avec des points de contact au sol et/ou des espaces plus larges.

Si votre échangeur de chaleur à plaques a des difficultés à gérer des produits visqueux, c’est généralement parce que l’échangeur de chaleur à plaques a été conçu avec des fluides à très faible viscosité, mais a été choisi pour gérer des fluides très visqueux. Les échangeurs de chaleur à plaques peuvent remplacer les plaques à chevrons à espace standard (3-5 mm) par des plaques à large débit pour les particules fines (même espace mais moins de points de contact que les plaques à chevron) ou des plaques à large espace (5-8 mm) afin qu’elles puissent gérer des particules plus grosses et plus élevées. fluides de viscosité.

	Écart moyen	La taille des particules	Longueur de fibre	Pulpe (%)	Viscosité CPS
Plaque industrielle typique	2,4-3,95 mm	Diamètre 0,5 mm	1mm	2	2500
Plaque Sanitaire Typique	3.95mm	Diamètre 0,5 mm	1mm	3	5000
Plaque à point de contact bas	Jusqu'à 8 mm	Diamètre 0,5 mm	5mm	7	1000

Un échangeur de chaleur à plaques typique peut gérer des fluides de faible à moyenne viscosité:

Pasteurisation du lait et des produits laitiers
Stérilisation à ultra haute température
Pasteurisation des boissons et boissons énergisantes
Pasteurisation des jus standards et pulpeux
Pasteurisation et refroidissement du moût de bière et de la bière
Traitement des œufs liquides
Traitement de l’eau en bouteille
Soupes, sauces et chauffage à l’amidon
Chauffage et refroidissement du ketchup et de la moutarde

Questions fréquemment posées

Quels sont les avantages et les inconvénients des échangeurs de chaleur à plaques et des échangeurs de chaleur à calandre et à tubes?

Si vous avez déjà examiné les produits de refroidissement par liquide, vous avez probablement rencontré deux options, les échangeurs de chaleur à coque et à tube ou à plaques. Les échangeurs de chaleur à calandre et à plaques fonctionnent sur le même principe, échangeant de la chaleur entre les deux fluides par conduction thermique, mais ils sont construits très différemment. Si vous ne comprenez pas les avantages des deux modèles, il peut être difficile de décider lequel vous convient le mieux. Voyons ensemble leurs avantages respectifs.

Avantages des échangeurs de chaleur à coque et à tube

Des conceptions plus petites peuvent réduire les coûts.
Le service est devenu plus facile.
Les joints toriques les rendent peu coûteux à réparer.
Une meilleure solution pour le liquide de refroidissement à l’eau de mer ou d’autres fluides qui risquent de boucher les espaces restreints.
De meilleures options de montage (té, configuration union, etc.) sont disponibles.
La solution idéale pour les centrales hydrauliques, les machines minières, les navires de refroidissement à l’eau de mer et le chauffage des piscines.

Inconvénients des échangeurs de chaleur à coque et à tube

Prend beaucoup de place.
Difficile à nettoyer et à entretenir.

Avantages des échangeurs de chaleur à plaques

Avec un design plus compact, moins d’espace est nécessaire.
Option peu coûteuse où l’acier inoxydable est requis.
Une pression et une capacité de travail plus élevées.
Capacité de température plus élevée.
Idéal pour les petites applications de chauffage urbain, de refroidissement de boissons, de production alimentaire et pharmaceutique et de refroidissement d’huile à faible charge.

Inconvénients des échangeurs à plaques

Température de fonctionnement relativement basse.
Coûts d’entretien supplémentaires dus aux joints.
Ne convient pas aux produits à très haute viscosité ou à très grosses particules.
L’effet de transfert d’énergie de deux fluides avec une grande différence de température dans un échangeur de chaleur à plaques n’est pas aussi bon que celui d’un échangeur de chaleur à calandre et tube.
Plus grand risque de fuite.

Quelle est la différence entre un échangeur de chaleur à plaques et un échangeur de chaleur à calandre et tube?

La différence entre un échangeur de chaleur à plaques et un échangeur de chaleur à coque et à tube est que le coefficient de transfert de chaleur est élevé, la différence de température moyenne logarithmique est grande et la différence de température finale est faible. De plus, les échangeurs de chaleur à calandre et tubes ne sont pas faciles à nettoyer et ont de grandes limitations sur l’utilisation de fluides propres.

Comme vous pouvez le constater, les échangeurs de chaleur à plaques présentent de nombreux avantages par rapport aux échangeurs de chaleur à calandre et à tube, et même avec cette connaissance, il peut toujours être intimidant de faire le bon choix pour votre processus de brassage. Micet Craft peut aider votre brasserie à choisir le type d’échangeur de chaleur qui vous convient le mieux, et nous pouvons également fournir à votre brasserie une solution clé en main afin que vous puissiez vous concentrer sur vos compétences et votre succès en matière de brassage.

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