bleibt im besten Fall als Vorteil, dass er billiger
ist als ein individuell, optimal ausgelegter
Wärmeübertrager. Da im richtig
konstruierten Röhrenwärmeübertrager
eine leicht nachvollziehbare Strömung
herrscht, kann er relativ einfach bei der
Berechnung der Heißhaltezeit und somit
der Steuerung der Pasteurisationseinheiten
integriert werden. Wenn der
Produkteintritt direkt in Röhrenrichtung
erfolgt, wird die Durchströmung der Röhren
ungleichmäßig sein, da durch den
dynamischen Druck die Röhren bevorzugt
werden, die direkt angeströmt werden
Abb. 3.
Kühler
Häufig kann ein Kühler ersatzlos entfallen.
Falls ein Kühler benötigt wird, sollte
er primär aus verfahrenstechnischer und
nicht aus Sicht des Lieferanten betrachtet
werden.
Heißhalter
Nicht nur weil im als PWÜ ausgeführten
Erhitzer Temperaturunterschiede nicht
zu vermeiden sind, wird üblicherweise
die Pasteurisationswirkung ausschließlich
nach der Größe des Heißhalters berechnet.
Idealerweise wird der Heißhalter
als Rohr mit garantiert turbulenter Strömung
ausgeführt. Soll-Heißhaltezeiten
von 30 Sekunden bei Nennleistung entsprechen
für Bier und zahlreiche Getränke
Erweitertes Arbeitsblatt kostenlos unter: https://sachverstand-gutachten.de/wissenswertes/KZE_berechnung.xls
den aaRdT. Zu große Nennweiten des
Röhrenheißhalters reduzieren die Fertigungskosten
und führen zu sehr niedrigen
Strömungsgeschwindigkeiten. Hierdurch
kann es zu Ungleichmäßigkeiten
während der Heißhaltezeit und somit
des Pasteurisationsergebnisses kommen;
ebenso wird die Reinigung ungenügend
sein. In der Molkerei (mit häufig sehr langen
Heißhaltezeiten) ist es gebräuchlich,
sehr lange Rohre zu verwenden und diese
praktisch abstandsfrei aufeinander anzuordnen,
um dann das Paket komplett
als „Kasten“ zu dämmen. Brauereien und
Getränkehersteller bevorzugen große Abstände,
um jedes Rohr einzeln reinigen zu
können; sie dämmen den Heißhalter häufig
nicht und überlassen die konstruktive
Gestaltung inkl. der Wahl der Nennweite
dem Lieferanten. Obwohl in der Steuerung
eine Heißhaltezeit bei Nennleistung
von z. B. 30 Sekunden vorausgesetzt wird,
ist sie bei den meisten real ausgeführten
Anlagen deutlich länger. Die Zu- und Abführleitungen
des Heißhalters sind Teil
des Heißhalters, auch wenn sie häufig in
der Berechnung/Steuerung unberücksichtigt
bleiben.
Auslegung
Regelbereiche von 50 (oder 40) bis 110
Prozent der Nennleistung sind häufig
anzutreffen. Die Strömungsgeschwindigkeit
und der Druckverlust variieren
über entsprechend große Bereiche, was
die Auslegung erschwert. Nicht selten
wird deshalb nur die Nennleistung berücksichtigt
und die Spanne der Betriebszustände
wird ignoriert. Teilabschaltbare
Heißhalter sind konstruktiv anspruchsvoll,
sofern sie nicht durch Koppelbögen
„geschaltet“ werden.
Die Pumpe des (Warmwasser-)Sekundärkreislaufs
wird häufig so gewählt,
dass sie mindestens den doppelten Volumenstrom
liefert, der in der Auslegung
des Plattenapparates vorgesehen ist, da
dies zu einer kleinen mittleren logarithmischen
Temperaturdifferenz führt und
dadurch die Regelung vereinfacht. Die
Pumpenauslegung wird selten nachvollziehbar
dokumentiert; durch eine
„große Druckreserve“ und einen groß
dimensionierten Motor läuft die Pumpe
auf der Kennlinie in den vom Abwickler
gewünschten Bereich außerhalb der dokumentierten
Auslegung.
Die Nenndurchflussmenge, die Temperaturdifferenz
der Rekuperation („Wärmerückgewinn“)
bei der Nenndurchflussmenge
und der maximale Druckverlust
werden meist im Lastenheft vorgegeben.
In bestimmten Märkten ist es üblich, den
Druckverlust (des Kühlabteils) bewusst
zur Druckhaltung und zum Druckabbau
einzusetzen. Häufig werden auch
Abb. 2: Einstufige Röhrenwärmeübertrager
in Reihe statt mehrstufiger Röhrenwärmeübertrager
A
A'
A=A'
tangential auf
Flächenhalbierungskreis
gerichtet
Pasteurisationstemperatur
Heißhaltezeit 30 s
Nenn-Volumenstrom 100 hl/h
(Soll-)Pasteurisationseinheiten 30 PU
t bei Nennleistung 72,35 °C
Leistung, Fläche, Volumen des Wärmeübertragers
t (Produkt-)Eintritt Rekuperation 0 °C
t (Produkt-)Austritt Kühler 1 °C
Temperaturdiff. Rekuperation 3 K
spez. Wärmeübertragung („K-Wert“) 3,5 kW/m²K
spez. Füllvolumen 1,3 l/m²
mittl ln Temp.-diff. Erhitzer 1,55 K
mittl ln Temp.-diff. Kühler 5,00 K
Wärmeleistung benötigte Fläche min. Produkt Volumen
Rekuperation 771 kW 73,4 m² 190,8 l
Erhitzer 33 kW 6,1 m² 8,0 l
Kühler 22 kW 1,3 m² 1,7 l
Heißhalter 83,3 l
Summe 284 l
Abb. 3: Produkteintritt in
Röhrenwärmeübertrager
für gleichmäßige
Durchströmung
der Röhren
52 GETRÄNKEINDUSTRIE · 8/2021
/KZE_berechnung.xls