Как работают емкости с рубашкой охлаждения и нагрева

Современное промышленное производство, особенно в пищевой, фармацевтической и химической отраслях, предъявляет строгие требования к контролю температуры. Для эффективного управления температурными режимами хранения и технологических процессов используются специальные стальные емкости и резервуары с системой внешнего теплообмена.

Емкость с рубашкой охлаждения или обогрева — высокотехнологичное оборудование, обеспечивающее точное поддержание заданных параметров в течение длительного времени. Компания «Промбаки» специализируется на производстве таких конструкций, полностью адаптированных под специфику вашего производства, от проектирования до полного монтажа.

Принцип работы теплообменной рубашки

Оборудование представляет собой внешний контур или специальную конструкцию на стенках резервуара, по которой циркулирует теплоноситель. Главная цель — эффективный перенос тепловой энергии между содержимым емкости и внешней средой.

Основная функция — обеспечить управляемый теплообмен: отведение тепла (охлаждение) или, наоборот, его передачу (нагрев).

Принцип работы теплообменной рубашки всегда основан на циркуляции теплоносителя. Основные компоненты системы:

1. Рабочая поверхность. Внешняя стенка резервуара, являющаяся поверхностью теплообмена.
2. Теплоноситель (рабочая среда). Жидкость или пар, циркулирующие по рубашке (вода, пар, гликоль, тосол, хладагенты).
3. Система циркуляции. Насосы, клапаны и трубопроводы, обеспечивающие непрерывный поток теплоносителя.
4. Терморегулирующее оборудование. Датчики, контроллеры и внешние чиллеры/бойлеры, управляющие температурой теплоносителя.

Эффективность работы системы зависит от площади поверхности теплообмена, скорости циркуляции теплоносителя и его разницы температур с продуктом.

Как работает рубашка охлаждения: подробное описание

Задача охлаждающей рубашки — отвести тепло, выделяющееся в процессе химической реакции (например, ферментации, полимеризации) или предотвратить порчу продукта. Через нее циркулирует холодный теплоноситель (вода, раствор гликоля или фреон), который поглощает избыточное тепло от стенок резервуара, поддерживая необходимую низкую температуру.

Для чего нужна рубашка охлаждения? Она необходима для контроля экзотермических процессов в химической промышленности, а также быстрого охлаждения пастеризованного молока, пива или сока после термической обработки, что критически важно для сохранения их вкуса и полезных свойств.

Емкость позволяет предотвратить кристаллизацию или застывание таких веществ, как битум, мазут, парафин или жиры, обеспечивая их бесперебойную перекачку и технологическую обработку.

Виды и конструкция теплообменных рубашек

В зависимости от объема резервуара, рабочего давления теплоносителя и требуемой скорости теплообмена, емкость с рубашкой охлаждения или обогрева может иметь различную конструкцию. Рассмотрим подробнее.

Тип «Штрипс». Отбортованные полосы имеют форму «П» профиля. Возможно применения проката другой геометрии — полукруг, уголок. Адаптирована для работы с парогенераторами, твердотопливными котлами, а также чиллер-фанкойлами (генераторами ледяной воды). Работает под избыточным давлением до 3х бар*.

Рубашка ямочная «Пуклеванного» типа. Распределяет внутреннего напряжение равномерно по всей плоскости. Адаптирована для работы с парогенераторами, газовыми и твердотопливными котлами, а так же чиллер-фанкойлами (генераторами ледяной воды) Рабочее давление до 6 бар*.

Рубашка гидроформованная. Производится с использованием лазерных технологий и последующим гидравлическим расширением. Адаптирована для работы с парогенераторами, газовыми и твердотопливными котлами, а также чиллерами и чиллер-фанкойлами Рабочее давление до 6 бар*.

Двустенная (кожухотрубная) рубашка

Это классический и наиболее распространенный вариант. Резервуар состоит из двух концентрических стенок, между которыми циркулирует теплоноситель.

Основная емкость помещается во внешний кожух, образуя замкнутое пространство.

Особенности: подходит для работы с низким давлением теплоносителя. Часто используется как емкость с водяной рубашкой для базового охлаждения или поддержания температуры.

Полутрубная рубашка

Представляет собой систему приваренных к внешней стенке резервуара разрезанных пополам труб (полутруб). Теплоноситель движется по этим каналам, обхватывая значительную площадь поверхности.

Эта конструкция выдерживает высокое давление (например, при использовании пара или высоконапорных хладагентов) и обеспечивает хорошую равномерность нагрева/охлаждения. Она идеальна для случаев, где необходим быстрый нагрев или охлаждение, а также для резервуаров из нержавеющей стали для агрессивных сред, где важна прочность внешней конструкции.

Спиральная рубашка

Спиральная рубашка (или змеевиковая) состоит из труб, расположенных спирально внутри или снаружи емкости. Внешний змеевик, приваренный к стенке, обеспечивает высокоэффективный теплообмен.

Преимуществом конструкции считается высокая скорость теплообмена, которая возможна благодаря интенсивному движению теплоносителя. Спиральная рубашка может быть расположена только в определенных зонах емкости, что позволяет регулировать локальный нагрев или охлаждение.

Таблица сравнения типов рубашек

Применение в различных отраслях

Емкости востребованы в разных отраслях промышленности. Рассмотрим подробнее.

Пищевая промышленность и фармацевтика

В этих отраслях к оборудованию предъявляются максимальные требования, в частности к гигиене и точности контроля температуры.

Применение в пищевой промышленности охватывает процессы ферментации пива и вина, пастеризации молока и соков, а также хранение ингредиентов при строго заданных условиях. Нержавеющая сталь (например, AISI 304 или 316) и полированные внутренние поверхности — обязательное требование. Для обеспечения гомогенности (однородности) продукта часто применяется емкость с мешалкой и рубашкой. Наличие мешалки гарантирует, что теплоноситель равномерно распределяет тепло по всему объему продукта, а не только по стенкам.

Химическая промышленность и нефтехимия

Здесь емкость с рубашкой охлаждения выполняет задачи безопасности и управления реакциями. Многие химические реакции являются экзотермическими (выделяют тепло), и неконтролируемый рост температуры может привести к аварии или порче партии. Использование мощной спиральной рубашки с быстрым отводом тепла — стандарт.

Расчет и проектирование специалистами «ПромБаки»

Проектирование емкости с водяной рубашкой — сложная инженерная задача, которая требует высокой точности. Выполнить его профессионально могут специалисты нашей компании.

Точный расчет теплообмена определяет необходимую площадь поверхности рубашки, скорость потока теплоносителя и его температуру. Он гарантирует, что резервуар сможет либо отвести, либо передать необходимое количество тепла за требуемый промежуток времени. Неправильный расчет может привести к перегреву, недостаточному охлаждению и, как следствие, к потерям продукта.

Вы можете заказать резервуары из нержавеющей стали , резервуары с рубашкой охлаждения и т. д. Заказывая у нас стальные емкости и резервуары с любой конфигурацией рубашки, вы получаете полный цикл услуг: от профессионального расчета до монтажа и ввода оборудования в эксплуатацию.