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.
- Coiled jacket: The heat exchange efficiency is closely related to the fluid flow rate and temperature difference. When the fluid flow rate is large, the coiling jacket can provide relatively high heat exchange efficiency, especially at high flow rates. However, the heat exchange effect of the coiling jacket at lower flow rates is relatively poor because the fluid flow is relatively stable and lacks turbulence effects. Therefore, the coiling jacket is generally suitable for applications with large flow rates and high temperature differences.
Requisitos do sector
- Dimple jacketsDimple jackets are widely used in fermentation processes that require precise temperature control, especially in the brewing industry, pharmaceutical industry, and food processing industry.
- Coiled jackets are suitable for large-scale industrial production and processes with less stringent temperature control requirements.
Resumo
Dimple jackets and coiling jackets are two common fermentation tank temperature control jacket designs, each with unique advantages and applicable scenarios. The dimple jacket improves the heat exchange efficiency by enhancing the fluid turbulence effect, and is suitable for processes that require precise temperature control; while the coiling jacket is widely used in large flow heat exchange occasions due to its simple structure and high flexibility. Choosing the right jacket type can optimize the temperature control effect, improve production efficiency, and ensure the smooth progress of the fermentation process according to the actual needs of the fermentation process.