CN104560476A - 一种内加热器 - Google Patents

Abstract

一种内加热器，包括：筒体，与两个端面一起形成密闭的内腔；导流筒，由直筒和喇叭筒上下两部分组成，导流筒设置在筒体的正上方，喇叭筒的大开口与筒体的上端面正对准且两者之间存在间隙；导流罩，导流罩可拆卸地设置于导流筒的直筒部分上，导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间有一设定的垂直距离，从列管中煮沸的流体经过导流筒后喷射到导流罩；其中，1）导流筒的直筒的内径与筒体的内径之比为0.375～0.5；2）筒体的内腔的高径比为1.5～2.5；3）导流筒与筒体之间的间隙宽度为10～40mm；4）导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间的距离为125～600mm。本发明有效地消除煮沸过程中形成的泡沫，避免溢锅现象产生。设备使用过程中，调整简单灵活。

Description

一种内加热器

技术领域

本发明涉及一种内加热器，尤其涉及一种用于啤酒厂糖化车间煮沸锅的内加热器。

背景技术

煮沸锅是啤酒工厂耗能大户，如何在保证麦汁质量的前提下达到适当的总蒸发量和缩短煮沸时间是节能降耗的关键因素。

在现有技术中，啤酒厂煮沸锅大多使用内加热器，其加热原理是：由内加热器底部进入壳程中的蒸汽会与管程中的麦汁进行热量交换，蒸汽将能量换热给麦汁（蒸汽则在换热后变成冷凝水排出），使麦汁从内加热器的列管中上升，经导流筒加速上升到导流罩反射分散后，完成由内向外的麦汁对流循环，以此完成煮沸过程。现有的内加热器在煮沸过程中经常会产生煮沸溢锅或者泡沫太多的问题，导致泡沫层覆盖在整个麦汁的液面上，溢锅现象发生时，只能暂停煮沸，等待泡沫自行消除后，再进行煮沸，从而限制了麦汁的总蒸发量，并延长了煮沸时间，同时对麦汁的质量也有一定影响。改进现有的内加热器，减少煮沸时产生的泡沫从而避免煮沸溢锅现象对于节能降耗具有重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种内加热器，包括：

筒体，与两个端面一起形成密闭的内腔；筒体内设置有将外部蒸汽引入内腔的管道，在内腔中设置有沿筒体纵向延伸的多个相互间隔排布的列管，各个列管相对于筒体的内腔封闭，列管的上开口连通到筒体的上端面外侧，流体从筒体的下端面进入各个列管；筒体内的蒸汽用以对列管内的流体加热；

导流筒，由直筒和喇叭筒上下两部分组成，导流筒设置在筒体的正上方，喇叭筒的大开口与筒体的上端面正对准且两者之间存在间隙；

导流罩，导流罩可拆卸地设置于导流筒的直筒部分上，导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间有一设定垂直距离，从列管中煮沸的流体经过导流筒后喷射到导流罩；

其中，

1）导流筒的直筒的内径与筒体的内径之比为0.375～0.5；

通过这样的设计，减少导流筒的直筒的内径，在相同的蒸汽流量供应条件下，麦汁向上的流速会加大,通过导流罩喷向四周的力度得以加强,这样可抑制泡沫在初期的产生，并且对已产生的泡沫的压泡效果更好，该直径比适合大小不同的煮沸锅。

2）筒体的内腔的高径比为1.5～2.5；

理论上高径比大有利于麦汁在加热器列管内加热时间相应加长，麦汁出口温度相应变高，有利于形成更大的密度差，内动力加大，喷射更强劲，但缺点是麦汁没过加热器的时间会延长，因为只有麦汁没过了加热器才能打开蒸汽开始加热，这样留给麦汁升温的时间就少了，通过这样的改进，缩小了高径比，做成稍“矮胖型”，有足够的时间来“提前”升温，延长总体升温的时间，利于消泡。该高径比适合大小不同的煮沸锅。

3）导流筒与筒体之间的间隙宽度为10～40mm；

该间隙宽度对泡沫的影响最为直接和明显，调大间隙宽度，则麦汁从间隙中分流出的量多,从导流罩中分流出的量相应减少,至使从导流罩中喷出的流量不够，力度不够，不足以压制相应的泡沫的产生和消除泡沫。通过这样的改进，调小间隙宽度，从而达到充分压制泡沫和消除泡沫的效果。单锅产量越小，则相应的间隙宽度应该越小。

4）导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间的距离为125～600mm。

减少导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间的距离，增加喷出麦汁的流速及力量，但降得太小流速加得太大反而会加剧泡沫的形成。

优选地，对于30m³产量的流体为麦汁的煮沸锅来说，导流筒与筒体之间的间隙宽度为15mm；导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间的垂直距离为160mm。

优选地，对于60m³产量的流体为麦汁的煮沸锅来说，导流筒与筒体之间的间隙宽度为30mm；导流罩的外边缘与导流筒的上端面之间的垂直距离为220mm。

本发明的有益效果是，有效地消除煮沸过程中形成的泡沫，避免溢锅现象产生。设备安装使用过程中，调整简单、调试灵活。

附图说明

图1是设置有本发明内加热器的煮沸锅的示意图；

图2是本发明内加热器的一个较佳实施例的示意图；

图3是本发明内加热器的一个较佳实施例的立体图；

图4是本发明内加热器的一个较佳实施例的局部放大立体图；

图5是设置有本发明内加热器的一个较佳实施例的煮沸锅底部的局部放大立体图。

具体实施方式

下面将结合附图介绍本发明。图1是啤酒厂用的煮沸锅20的示意图，图中煮沸锅20的底部有四条支腿201，上部有一个烟囱202，内加热器10置于煮沸锅20的中心，内加热器10的底部依靠2根蒸汽管H1和H2和1根冷凝水管C1进行支撑，内加热器10的底部与煮沸锅20的底部之间的空间是加热时麦汁被吸入至内加热器10的入口。

如图2、图3和图4所示，本发明的一个较佳实施例提供了一种内加热器10，包括：

筒体1，与其两个端面11和12一起形成密闭的内腔；筒体1内设置有将外部蒸汽引入内腔的管道H1和H2，在内腔中设置有沿筒体1纵向延伸的多个相互间隔排布的列管4，各个列管4相对于筒体1的内腔封闭，列管4的上开口连通到筒体1的上端面11外侧，麦汁从筒体1的下端面12进入各个列管4；筒体1内的蒸汽用以对列管4内的麦汁加热；导流筒2，由直筒21和喇叭筒22上下两部分组成，导流筒2设置在筒体1的正上方，喇叭筒22的大开口与筒体1的上端面11正对准且两者之间存在间隙R；导流罩5可拆卸地设置于导流筒2的直筒部分21上，导流罩5的外边缘51与导流筒2的直筒部分21的上端面211之间有一设定垂直距离L，从列管4中煮沸的麦汁经过导流筒2后喷射到导流罩5。

麦汁煮沸的具体步骤为：

1）麦汁进料

如图5所示，麦汁从煮沸锅20底部的进料口203进入到煮沸锅20内。

2）麦汁边进料边加热

如图1、图2及图3所示，根据煮沸锅20的液位检测，当麦汁量没过内加热器10后，麦汁从内加热器10的筒体1的下端面12进入各个列管4，同时打开蒸汽供应，使得热蒸汽通过蒸汽管H1和H2充满整个筒体1的内腔，对列管4中的麦汁进行加热。蒸汽则在换热后变成冷凝水从冷凝水管C1排出。通常，刚进入煮沸锅20的麦汁温度大概在73-76℃之间，在该步骤会被加热到100℃左右；

3）麦汁煮沸

如图3所示，当麦汁到达满锅量，麦汁进料结束，麦汁开始在煮沸锅20内进行强烈的煮沸。沸腾的麦汁不断地从列管4位于筒体1的上端面11上的多个开口喷出，喷射到导流罩5上被反射回来落到煮沸锅20内的液面上层。与此同时，煮沸锅20内下层相对较冷的麦汁又不断循环进入内加热器10的列管4被加热至沸腾。如此循环往复保持煮沸一定时间。

内加热器10中的麦汁刚开始煮沸时，从列管4中涌出的热麦汁的液面上覆盖着厚厚的一层泡沫，随着液面的上升，一部分热麦汁和泡沫从导流筒2与筒体1之间的间隙处溢出，其余的热麦汁及泡沫进入导流筒2的喇叭筒22，随之又进入直筒21，由于直筒21的筒径较喇叭筒22的筒径变小，热麦汁向上的流速加大，从直筒21喷射出来到导流罩5上，又通过导流罩5，反射到煮沸锅20内的麦汁液面上，热麦汁中的泡沫被不断地打散打碎，从而完成了一个消泡过程。

4）麦汁出料

当煮沸到达一定时间后结束，如图5所示，热麦汁通过煮沸锅20底部的出料口204流出，被转移到下一工序。

在以上实施例中，内加热器10的设计满足如下四个条件：

1）导流筒2的直筒21的内径与筒体1的内径之比为0.375～0.5；

通过这样的设计，减少导流筒2的直筒21的内径，在相同的蒸汽流量供应条件下麦汁向上的流速会加大,通过导流罩5喷向四周的力度得以加强,这样可抑制泡沫在初期的产生，并且对已产生的泡沫的压泡效果更好，该直径比适合大小不同的煮沸锅。

2）筒体1的内腔的高径比为1.5～2.5；

理论上高径比大有利于麦汁在加热器列管4内加热时间相应加长，麦汁出口温度相应变高，有利于形成更大的密度差，内动力加大，喷射更强劲，但缺点是麦汁没过加热器10的时间会延长，因为只有麦汁没过了加热器10才能打开蒸汽开始加热，这样留给麦汁升温的时间就少了，通过这样的改进，缩小了高径比，做成稍“矮胖型”，有足够的时间来提前升温，延长总体升温的时间，利于消泡。该高径比适合大小不同的煮沸锅。

3）导流筒2与筒体1之间的间隙宽度R为10～40mm；

该间隙宽度R对泡沫的影响最为直接和明显，调大间隙宽度R，则麦汁从该间隙中分流出的量多,从导流罩5中分流出的量相应减少,至使从导流罩5中喷出的流量不够，力度不够，不足以压制相应的泡沫的产生和消除泡沫。通过这样的改进，调小间隙宽度R，从而达到充分压制泡沫和消除泡沫的效果。单锅产量越小，则相应的间隙宽度R应该越小。

4）导流罩5的外边缘51与导流筒2的上端面211之间的距离L为125～600mm。

如图2和图4所示，导流罩5通过导流罩支撑装置3固定地安装在直筒21上，导流罩支撑装置3包括固定连接在导流罩5上数个支腿，以及固定连接在导流筒2上的与支腿对应的支架，每根支腿上从上至下有数个孔，每根支架上有至少两个孔，通过螺栓将支腿与其对应的支架相连接。由于支腿上有数个孔，通过改变连接孔位，可以调节L的大小。

本发明的第一实施例中，煮沸锅20的单锅产量为30m³，导流筒2与筒体1之间的间隙宽度R为15mm；导流罩5的外边缘51与导流筒2的上端面211之间的垂直距离L为160mm；筒体1的内腔的高径比为2.25；导流筒2的直筒21的内径为300mm，与筒体1的内径800mm之比为0.375，溢锅率为0。

本发明的第二实施例中，煮沸锅20的单锅产量为30m³，导流筒2与筒体1之间的间隙宽度R为15mm；导流罩5的外边缘51与导流筒2的上端面211之间的垂直距离L为160mm；筒体1的内腔的高径比为2.25；导流筒2的直筒21的内径为350mm，与筒体1的内径800mm之比为0.4375，溢锅率为0。

由于各啤酒厂单锅的产量不一样（一般大型啤酒厂在30m³～100m³之间），故相应的煮沸锅满锅量就不一样，我们计算内加热器的大小依据是内加热器加热面积（即管程的表面积之和，单位㎡）/单锅冷麦汁产量（即煮沸锅后的一道工序产出的麦汁量，单位m³）的系数在0.135～0.14之间来定义，由于单锅冷麦汁产量一定，则得出相应的内加热器加热面积，而该内加热器加热面积=列管孔数(孔数数量根据GB151-1999来定义）*π*列管孔直径（单位m)*内加热器高度（单位m)，从而得出相应的内加热器尺寸。我们新型内加热器的设计适合于各种不同大小的煮沸锅，如常用的30m³、60m³、100m³均可适用。

本发明的第三实施例中，煮沸锅20的单锅产量为60m³，导流筒2与筒体1之间的间隙宽度R为30mm；导流罩5的外边缘51与导流筒1的上端面211之间的垂直距离L为220mm；筒体1的内腔的高径比为2.5；导流筒2的直筒21的内径与筒体1的内径之比为0.5，溢锅率为0。

以上列举了本发明的较佳实施例，但是本发明并不限于此。凡以相同的技术手段或为下述权利要求所涵盖的权利范围而实施的，均不脱离本发明的范畴而是申请人的权利范围。

Claims (3)

1.一种内加热器，包括：

筒体，与两个端面一起形成密闭的内腔；所述筒体内设置有将外部蒸汽引入所述内腔的管道，在所述内腔中设置有沿筒体纵向延伸的多个相互间隔排布的列管，所述各个列管相对于所述筒体的内腔封闭，所述列管的上开口连通到所述筒体的上端面外侧，流体从筒体的下端面进入各个列管；所述筒体内的蒸汽用以对所述列管内的流体加热；

导流筒，由直筒和喇叭筒上下两部分组成，所述导流筒设置在所述筒体的正上方，所述喇叭筒的大开口与所述筒体的上端面正对准且两者之间存在间隙；

导流罩，所述导流罩可拆卸地设置于所述导流筒的直筒部分上，所述导流罩的外边缘与所述导流筒的上端面之间有一设定的垂直距离，从所述列管中煮沸的流体经过所述导流筒后喷射到所述导流罩；

其特征在于，

1）所述导流筒的直筒的内径与所述筒体的内径之比为0.375～0.5；

2）所述筒体的内腔的高径比为1.5～2.5；

3）所述导流筒与所述筒体之间的间隙宽度为10～40mm；

4）所述导流罩的外边缘与所述导流筒的上端面之间的距离为125～600mm。

2.如权利要求1所述的内加热器，其特征在于，对于30m³产量的流体为麦汁的煮沸锅来说，所述导流筒与所述筒体之间的所述间隙宽度为15mm；所述导流罩的外边缘与所述导流筒的上端面之间的垂直距离为160mm。

3.如权利要求1所述的内加热器，其特征在于，对于60m³产量的流体为麦汁的煮沸锅来说，所述导流筒与所述筒体之间的所述间隙宽度为30mm；所述导流罩的外边缘与所述导流筒的上端面之间的垂直距离为220mm。