Производство холода (= низкотемпературного тепла) происходит на пивоваренном заводе почти исключительно с помощью компрессионных холодильных установок, реже - абсорбционных. Сжатый жидкий аммиак при этом испаряется. Для испарения аммиака требуется тепловая энергия. Аммиак забирает это тепло из окружающей среды, которая в результате охлаждается. Существует две возможности охлаждения:
- аммиак непосредственно испаряется в охлаждающих трубах или охлаждающих карманах (прямое испарительное охлаждение) или
- аммиак испаряется в испарителе, тем самым охлаждая охлаждающий агент, обычно гликоль, который, в свою очередь, подается через охлаждающие трубы или карманы (косвенное испарительное охлаждение).
Охлаждение охлажденной водой при температуре 0℃ невозможно, так как в конце должна быть достигнута температура 0℃, а для теплообмена необходима разница температур от 3 до 4℃.
Прямое испарительное охлаждение
В случае прямого испарительного охлаждения холодный жидкий аммиак из куттера NH₃ (3) вводится в сегментированные трубы зоны охлаждения сверху. Испаряясь, аммиак отбирает тепло из внутреннего пространства резервуара и охлаждает его. Через фрезу (3) испаренный аммиак поступает в компрессор NH₃ (4), где, нагреваясь, сжимается. В испарительном конденсаторе (1) теплый NH₃ (35℃) снова сжижается за счет охлаждения и снова поступает в цикл через коллектор (2).
Непрямое охлаждение с использованием гликоля
В случае непрямого охлаждения аммиачный контур (1-4) соединен с отдельным гликолевым контуром. Гликоль, который при температуре -1℃ является относительно теплым, охлаждается до -4 - -6℃ в NH₃ резаке и сначала помещается в бак для гликоля (6), используемый в качестве хранилища. Оттуда он поступает в сегментные трубы зоны охлаждения снизу и нагревается, в то время как содержимое бака охлаждается. Затем нагретый гликоль возвращается в хранилище и снова включается в цикл.
Преимущество прямого выпаривания заключается, прежде всего, в низких удельных затратах электроэнергии, что приводит к значительной экономии энергии (до 40%).
В отличие от непрямого охлаждения с помощью гликоля, у него есть ряд преимуществ:
- стадия циркуляции гликоля не нужна,
- можно работать с более высокими температурами испарения (от -4 до -6℃) вместо -10℃,
- Требуются значительно меньшие насосы, так как их нужно меньше транспортировать,
- Требуются подводящие трубы значительно меньшего диаметра,
- Это приводит к значительному снижению затрат на изоляцию и монтаж,
- Контроль температуры более точен, а система более гибкая.
С другой стороны, недостатками являются:
- повышенное рабочее давление в конвейерах, что приводит к увеличению затрат,
- Температура испарения не является постоянной,
- установка практически не может использоваться в стационарном состоянии,
- необходимо большое количество хладагентов, которые в некоторых странах требуют специального разрешения (Германия: << 3t NH₃ требует специального разрешения,
- относительно высокие затраты на фурнитуру в целях безопасности,
- опасность потери хладагентов,
- практически нет возможности хранить энергию охлаждения.
В случае непрямого охлаждения в настоящее время почти всегда используются растворы этилен- или пропиленгликоля, устойчивые к морозу до -10 - -15℃. Эта процедура также имеет свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
- более низкое рабочее давление в поверхностях теплообмена,
- равномерная нагрузка на холодильную установку при использовании холодильных камер,
- Возможна постоянная температура испарения, которая на 3-4℃ ниже температуры заданного значения,
- требуется значительно меньше аммиака.
Недостатки:
- значительно возросшая потребность в энергии холодильной установки,
- большая система труб и насосов, а также
- другие преимущества прямого испарительного охлаждения.
В целом, преимущества прямого испарения преобладают, поэтому большинство предпочитает именно это решение.
