Longitud del enfriador de mosto de inmersión

No , a menos que 25' sea el área de superficie sumergida máxima posible. Incluso entonces, una mitad sumergida de 50 'solo funcionaría como 25' de todos modos. La mitad de la longitud de la tubería nunca sería el doble de eficiente que una tubería con el mismo diámetro y área de superficie del revestimiento.

Idealmente, tendrá la mayor superficie sumergida posible.

Habiendo dicho eso. Si la temperatura del refrigerante que sale del serpentín es la misma que la del mosto, entonces acepta una transferencia de calor del 100 %. Esto es lo que todos buscamos.

Cómo lograr el 100% de eficiencia tiene muchos factores. Temperatura del refrigerante, velocidad del refrigerante, intercambio térmico del refrigerante, intercambio térmico de la tubería y diferencial térmico del mosto y el refrigerante.

El diámetro y la forma pueden cambiar drásticamente la transferencia de calor y la cantidad de refrigerante que puede mover. Por ejemplo, un tubo contorneado de 1/2 tiene mucha más transferencia que un tubo normal, pero una capacidad de volumen total ligeramente menor a las mismas presiones. El tubo de 1/4 de pulgada en lugar de 1/2 pulgada alcanzará el 100 % de intercambio térmico en la mitad de la longitud del tubo, pero a costa del 50 % del volumen de refrigerante que se puede mover.

Finalmente , todos los sistemas de preparación, las temperaturas del refrigerante y las tasas de flujo son diferentes. Cuanto mayor sea el flujo de refrigerante y el diferencial de temperatura del mosto del refrigerante hasta el punto de temperatura de salida del refrigerante = temperatura del mosto del hervidor, mejor.

Entonces, decir que 25'fv 50'f es mejor, puede ser el caso en algunos sistemas. Use los conceptos básicos si se proporcionan y saque sus propias conclusiones.

Resumen: Los enfriadores de inmersión tienen rendimientos decrecientes en la longitud. El primer pie de tubo hace más trabajo que cualquier otro pie de tubo. El último pie es el que menos.

Un enfriador de inmersión es un ejemplo específico de un dispositivo llamado intercambiador de calor . Como ingeniero, tomé clases de transferencia de calor y diseño de intercambiadores de calor. Aunque puedo explicar exactamente por qué los intercambiadores de calor de contraflujo son mucho más eficientes que los enfriadores de inmersión, todavía tengo que construir uno propio.

El enfriador de inmersión transfiere el calor de su mosto al agua que fluye a través de él. La imagen muestra agua fría entrando a un enfriador de inmersión en la parte superior. A medida que fluye a través de los tubos, se calienta y sale agua caliente por el fondo.

Le robé la imagen a alguien que hizo demasiadas simulaciones sin sentido sobre la elaboración de cerveza. No explica exactamente cómo funcionan, y creo que se equivocó en algunos detalles. Debido a que la tasa de transferencia de calor entre el mosto y el agua es proporcional a la diferencia de temperatura entre ellos, el agua fría en la parte superior del enfriador transfiere calor más rápidamente que el agua caliente en la parte inferior. Por lo tanto, la diferencia entre la temperatura del agua y la del mosto sigue una caída exponencial a medida que viaja a través del enfriador. Cuanto más cercanas estén las temperaturas cuando el agua sale del enfriador, más eficiente será su enfriador.

El gráfico muestra un ejemplo de cómo se vería esto para un enfriador hipotético de 100 pies. El agua fría entra a 60 grados y se calienta a la temperatura del mosto hirviendo mientras viaja a través del enfriador. La forma de la ecuación es correcta, pero básicamente inventé números como ejemplos.

El mayor cambio de temperatura está en los primeros 25 pies del enfriador. Los segundos 25 pies son útiles, pero no tanto como los primeros 25. Los últimos 50 pies no son particularmente útiles. Tengo un enfriador de inmersión de 25 pies. El agua de mi enfriador sale del enfriador significativamente más fría que el mosto, pero lo suficientemente caliente para hacer el trabajo. Si tuviera un enfriador de 50 pies, saldría un poco más frío que el mosto. Si tuviera un enfriador de cien pies, estaría desperdiciando mi dinero.

En un enfriador de inmersión, la longitud no es el único factor. Puede fluir más agua a través de una tubería de mayor diámetro, pero el calor transferido por unidad de agua es menor. Esto generalmente significa que enfrías tu mosto más rápido, pero usas más agua. La tubería contorneada tiene un poco más de resistencia al flujo de agua, pero una transferencia de calor considerablemente mejor. Por lo general, esto es una ganancia neta. Pasar un cable enrollado dentro de su tubo es una forma pobre de obtener los efectos de la convolución. Revolver el mosto continuamente mientras el enfriador está funcionando puede mejorar su eficiencia, pero también significa que tendrá más problemas en su fermentador.

Un intercambiador de calor a contracorriente es el tipo de intercambiador más eficiente. Esta respuesta de quora hace un buen trabajo al explicar por qué. Recientemente cambié a la elaboración de cerveza con todo el grano, que requiere una ebullición completa y, por lo tanto, más poder de enfriamiento. Mi próximo proyecto es convertir el tubo de cobre que llamo enfriador de inmersión en un intercambiador de calor de contraflujo. Cuando evalué todos los accesorios y herramientas, descubrí que sería un poco más caro que comprar otros 25 pies de tubería de cobre.

En teoría sí, pero para la mayoría de los cerveceros caseros, si no para todos, técnicamente no es factible. ¿Por qué? El intercambio de calor total, en este caso, es una suma de calor intercambiado por conducción y convección. La parte de conducción, en términos generales, es solo una función del material de la bobina, la diferencia de temperatura entre la superficie y el fluido a granel (dT), el área superficial y el coeficiente de calor específico del líquido que fluye a través del enfriador. La porción de convección es una función del área superficial, dT y el coeficiente de transferencia de calor por convección. El último es una función de la velocidad (m/s) del líquido. Por lo tanto, aumentar la velocidad del líquido que se bombea a través del enfriador aumentará la transferencia de calor.

En la vida real :) @Evil Zymurgist ya lo respondió.

Para su segunda pregunta, diría que habrá una longitud óptima para cada dT, si mantenemos constante el flujo dentro del enfriador. Dado que no podemos cambiar la longitud del enfriador por cada caída de temperatura, la alternativa sería controlar la velocidad del líquido que se bombea a través del enfriador.

En la práctica, trato de mantener el dT lo más grande posible y muevo lentamente el enfriador en el mosto caliente (aumentando la porción de convección).

Espero eso ayude.