Les échangeurs de chaleur fonctionnent en utilisant “l’échange de chaleur” ou “l’échange d’énergie” en utilisant une série de “plaques” ou de “tubes” (selon le type d’échangeur de chaleur) pour chauffer ou refroidir un liquide. Le liquide est séparé par des plaques (dans un échangeur à plaques) ou des tubes (dans un échangeur à tubes) ; dans une brasserie, les tuyaux transportent d’un côté de la bière ou des produits à base de cidre (comme le moût) et de l’autre de l’eau ou du réfrigérant.
Les échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés dans l’industrie brassicole pour le transfert de chaleur entre deux fluides. Un échangeur de chaleur est le meilleur moyen de chauffer ou de refroidir n’importe quel liquide à une température précise. En testant le rôle des échangeurs de chaleur dans les brasseries, vous verrez qu’ils feront bientôt partie intégrante de toute opération de brassage. Cet article traite du principe de fonctionnement d’un échangeur de chaleur à plaques utilisé dans les équipements de brassage.
Qu’est-ce qu’un échangeur à plaques ?
Les échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés pour transférer l’énergie thermique d’un fluide à un autre. Ces fluides ne se rencontrent jamais car ils sont séparés par l’échangeur de chaleur. un échangeur de chaleur à plaques se compose de plusieurs plaques parallèles empilées les unes sur les autres, créant des canaux à travers lesquels le fluide peut s’écouler. L’espacement entre les deux plaques opposées fournit des canaux pour que le fluide s’écoule.
Comment est construit un échangeur de chaleur à plaques ?
Un échangeur de chaleur est constitué d’une série de plaques parallèles placées les unes sur les autres, formant ainsi une série de canaux permettant au fluide de circuler entre elles. Les espaces entre deux plaques adjacentes forment des canaux pour l’écoulement de fluide.
Les trous d’entrée et de sortie dans les coins des plaques permettent aux fluides chauds et froids de passer à travers des canaux alternés dans l’échangeur de chaleur, de sorte que les plaques sont toujours en contact avec le fluide chaud d’un côté et le fluide froid de l’autre.
La taille des plaques varie de quelques centimètres carrés à couler. Le nombre de plaques dans un même échangeur de chaleur varie de dix à plusieurs centaines, atteignant ainsi une surface d’échange de plusieurs milliers de mètres carrés.
Quel est le principe de fonctionnement d’un échangeur à plaques ?
Le principe de fonctionnement d’un échangeur à plaques repose sur la circulation à contre-courant de deux fluides. Dans l’industrie brassicole, un liquide est généralement du moût, qui est le liquide extrait du processus de broyage, et l’autre liquide est généralement de l’eau froide ou du glycol. Pendant le brassage, le moût est refroidi à la température souhaitée avec de l’eau froide ou du glycol.
Pendant le brassage, le moût est refroidi à la température souhaitée avec de l’eau froide ou du glycol. L’échangeur de chaleur à plaques se compose de deux canaux principaux, l’un pour le moût et l’autre pour le liquide de refroidissement. Les deux canaux sont séparés par une fine plaque métallique conçue pour maximiser la capacité de transfert de chaleur entre les deux fluides.
Le moût s’écoule à travers les canaux d’un côté de la plaque, tandis que le fluide de refroidissement s’écoule à travers les canaux de l’autre côté de la plaque. Les deux fluides s’écoulent dans des sens opposés, le moût s’écoulant de l’entrée à la sortie de l’échangeur à plaques et le fluide de refroidissement s’écoulant de la sortie à l’entrée. Lorsque les deux fluides circulent dans des directions opposées, la chaleur est transférée entre eux à travers les fines plaques métalliques. Le moût cède de la chaleur au liquide de refroidissement, qui absorbe la chaleur et l’évacue.
Dans un échangeur à plaques, le flux est diagonal. Alors que le liquide chaud entre par le haut et sort par le bas, le liquide froid entre par le bas et sort par le haut. Ainsi, l’efficacité atteint le plus haut niveau.
Echangeur de chaleur à plaques
Différents types d’échangeurs de chaleur à plaques
- Échangeurs de chaleur à plaques brasées : pour la réfrigération et les applications industrielles
- Échangeurs de chaleur à plaques et joints : Convient à de nombreuses industries telles que le CVC, l’alimentation, la brasserie et les produits pharmaceutiques.
- Échangeurs de chaleur à plaques soudées : utilisés dans les industries du pétrole, du gaz et de la chimie.
- Échangeur à plaques semi-soudées : Combine l’utilisation de plaques soudées et à joints. L’échangeur de chaleur se compose de deux ensembles de plaques soudées ensemble.
Avantages des échangeurs de chaleur à plaques
- Efficacité : les échangeurs de chaleur à plaques transfèrent la chaleur entre deux fluides, ce qui les rend idéaux pour l’industrie brassicole, où un contrôle précis de la température est essentiel.
- Taille compacte : l’échangeur de chaleur à plaques est compact et facile à installer et à utiliser dans les équipements de brassage.
- Facilité de nettoyage : la conception de l’échangeur de chaleur à plaques permet un nettoyage facile, ce qui est important dans l’industrie brassicole, car la propreté est essentielle au maintien de la qualité du produit.
- Rentable : Les échangeurs de chaleur à plaques sont rentables à exploiter, ce qui en fait un choix populaire pour les petites et moyennes brasseries.
L’échangeur de chaleur le plus approprié pour les brasseries
Alors, quel échangeur de chaleur est le meilleur? Ça dépend de plusieurs facteurs.
Plusieurs types d’échangeurs de chaleur différents peuvent convenir, mais les plus adaptés aux brasseries sont les échangeurs de chaleur à plaques ou les échangeurs de chaleur à tubes.
L’une des considérations pour l’utilisation d’échangeurs de chaleur dans les brasseries est que les boissons contiennent souvent beaucoup de sédiments. Avec des choses comme la levure, le moût, les grains d’orge et d’autres sédiments, les échangeurs de chaleur sont susceptibles de développer des dépôts qui obstrueront l’échangeur de chaleur – mais les échangeurs de chaleur à plaques et à tubes peuvent être entretenus, nettoyés et fournis.
Echangeur de chaleur à plaques
Les échangeurs de chaleur à plaques conviennent aux brasseries. Les brasseurs peuvent prendre des mesures pour réduire la sédimentation, comme faire tourbillonner le mélange et laisser tout se déposer avant le traitement, ou prendre soin de ne pas heurter les ingrédients avant de pomper. Les réparations des échangeurs de chaleur à plaques sont également plus faciles car elles peuvent être démontées sans beaucoup d’espace, alors que les échangeurs de chaleur à calandre et à tube nécessitent plus d’espace pour être réparés.
Échangeur de chaleur tubulaire
De nombreux brasseurs peuvent préférer les échangeurs de chaleur à tubes, qui sont moins susceptibles de se boucher avec des sédiments. En fait, les échangeurs de chaleur à tubes sont conçus pour traiter des liquides qui contiennent beaucoup de sédiments (comme la bière), il y a donc peu de risque de boucher un échangeur de chaleur à calandre et à tubes. Ils sont également faciles à nettoyer en place, car vous pouvez retirer les capuchons de valve aux deux extrémités, brosser les tubes et les vaporiser avant de remonter l’échangeur de chaleur. Pour beaucoup, cela peut être leur premier choix. Il n’y a aucun risque de colmatage de l’échangeur de chaleur à calandre et tube.
Matériel
Une autre considération est de savoir quel matériau est le mieux adapté à vos besoins : plaque de titane ou acier inoxydable ? L’ingénieur qui sélectionne l’échangeur de chaleur avec vous sera en mesure de vous dire ce qui pourrait mieux répondre à vos besoins.