煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统技术方案

本发明专利技术公开了煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统，涉及啤酒生产技术领域，包括锅体容器和位于锅体容器中心的内加热器，所述内加热器分为内圈和外圈两个高低不同可分可合的分区结构，所述锅体容器外部设有蒸汽进入管路系统，包括一路总进汽管，分二路可以通过各自管路上的阀门切换，分别进入外圈和内圈两个内加热器的蒸汽进口，所述总进汽管上设计安装了压力传感器、温度传感器和蒸汽流量计三个测量参数，通过控制系统数学模型的计算来反馈给管路上的蒸汽调节阀，调节时间维度上的开度和煮沸终点的时间判断。对进入两个内加热器区的蒸汽加热系统采取控制系统数学模型，能准确控制蒸汽挥发量达到工艺规定的麦汁浓度。汽挥发量达到工艺规定的麦汁浓度。汽挥发量达到工艺规定的麦汁浓度。

【技术实现步骤摘要】
煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统


[0001]本专利技术涉及啤酒生产
，具体涉及的是一种煮沸锅内加热器区的 蒸汽加热系统。

技术介绍

[0002]煮沸系统中控制蒸汽挥发量达到工艺规定的麦汁浓度，这个控制目前国 内外全部采取对蒸汽压力的控制，通过人工或在线的糖度检测的方法，来判 断煮沸麦汁是否达到工艺要求的定型麦汁浓度指标。这样以来由于换热器在 使用过程中，由于换热列管表面的结焦恶化，其导热系数不断降低，使得每 一批次同样容积的麦汁所用的蒸发时间逐步延长就不一致，这样以来由于“美 拉德反应”加剧及长时间氧化产物的增加，就影响产品的风味一致性。同时 人工测糖度导致时间滞后，不容易实现全线自动化控制；而在线检测其传感 器投资较大，而且其探头容易受到糖及其它杂物的附着干扰其检测精度。这 二种方法在大生产中使用缺陷极大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统，以解决 或缓解上述现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统，包括锅体容器和位于锅体容器中心 的内加热器，所述内加热器分为内圈和外圈两个高低不同可分可合的分区结 构，所述锅体容器外部设有蒸汽进入管路系统，包括一路总进汽管，分二路 可以通过各自管路上的阀门切换，分别进入外圈和内圈两个内加热器的蒸汽 进口，所述总进汽管上设计安装了压力传感器、温度传感器和蒸汽流量计三 个测量参数，通过控制系统数学模型的计算来反馈给管路上的蒸汽调节阀， 调节时间维度上的开度和煮沸终点的时间判断。
[0006]本专利技术的进一步技术：
[0007]优选的，所述控制系统数学模型包括：
[0008]麦汁蒸发所需要的热量
[0009](1)、麦汁中糖的含量在全煮沸过程中始终不变，其蒸发前后关系式
[0010]G
麦始
×
η
始
＝G
麦定
×
η
定
[0011]→
G
麦定
＝G
麦始
×
η
始
/η
定
[0012]G
麦始
——麦汁起始蒸发质量(kg，已知值)
[0013]G
麦定
——蒸发结束定型麦汁质量(kg，工艺给定值)
[0014]η
始
——麦汁起始蒸发质量浓度(％，已知值)
[0015]η
定
——蒸发结束定型麦汁质量浓度(％，工艺给定值)
[0016](2)、麦汁中水分蒸发量
[0017]G
蒸水
＝G
麦始
‑
G
麦定
[0018]→
G
蒸水
＝G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
[0019](3)、麦汁蒸发掉的水分所需要的汽化潜热(1at
‑
常压下)
[0020]R
麦汁
＝G
蒸水
×
r
汽常
＝G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
×
r
汽常
[0021]＝2258G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
[0022]R
麦汁
——麦汁水分蒸发的汽化潜热(kj)
[0023]r
汽常
——蒸发的汽化潜热(kj/kg,常压下数值为2258kj/kg)
[0024]蒸汽加热所放出的热量计算公式
[0025](1)、蒸汽换热总放热公式
[0026]R
汽
＝G
汽
×
r
压汽
[0027]R
汽
——蒸汽液化放出的汽化潜热(kj)
[0028]G
汽
——蒸汽的质量(kg)
[0029]r
汽
——蒸汽的汽化潜热(kj/kg,对应温度下)
[0030](2)、蒸汽的质量对应的体积量和密度的关系式
[0031]G
汽
＝V
汽
×
ρ
压汽
[0032]G
汽
——蒸汽消耗的总质量(kg)
[0033]V
汽
——蒸汽消耗的总体积(m3，由体积流量计在线测出)
[0034]ρ
压汽
——蒸汽的密度(kg/m3,与压力对应)
[0035](3)、蒸汽密度与压力的关系式(0.15～0.51MPa,麦汁蒸发使用范围)
[0036]ρ
汽
＝1.29+5.18(P
汽
‑
0.20)
[0037]ρ
汽
——蒸汽的密度(kg/m3,与压力对应)
[0038]P
汽
——蒸汽的压力(MPa，由压力传感器在线测出)
[0039](4)、蒸汽汽化潜热与温度的关系式(0.15～0.51MPa,麦汁蒸发使用范 围)
[0040]r
汽
＝2202+2.935(t
汽
‑
120.23)
[0041]r
汽
——蒸汽的汽化潜热(kj/kg,对应温度下)
[0042]t
汽
——蒸汽的温度(℃，由温度传感器在线测出)
[0043]换热的总关系式
[0044](1)、蒸汽的总放和麦汁蒸发所需的汽化潜热关系式
[0045]R
麦汁
＝R
汽
[0046](2)、从上述分步骤公式推导出，蒸汽总体积与麦汁起始蒸发浓度及蒸 发量的如下关系式：
[0047]①
麦汁水分蒸发量公式(上述已经推导出的公式)
[0048]G
蒸水
＝G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
[0049]②
麦汁蒸发需要的热量关系式(上述已经推导出的公式)
[0050]R
麦汁
＝2258G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
[0051]③
蒸汽放出的潜热
[0052]R
压汽
＝G
汽
×
r
压汽
[0053]＝V
汽
×
ρ
压汽
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统，包括锅体容器和位于锅体容器中心的内加热器，其特征在于：所述内加热器分为内圈和外圈两个高低不同可分可合的分区结构，所述锅体容器外部设有蒸汽进入管路系统，包括一路总进汽管，分二路可以通过各自管路上的阀门切换，分别进入外圈和内圈两个内加热器的蒸汽进口，所述总进汽管上设计安装了压力传感器、温度传感器和蒸汽流量计三个测量参数，通过控制系统数学模型的计算来反馈给管路上的蒸汽调节阀，调节时间维度上的开度和煮沸终点的时间判断。2.根据权利要求1中所述的煮沸锅内加热器区的蒸汽加热系统，其特征在于：所述控制系统数学模型包括：麦汁蒸发所需要的热量(1)、麦汁中糖的含量在全煮沸过程中始终不变，其蒸发前后关系式G
麦始
×
η
始
＝G
麦定
×
η
定
→
G
麦定
＝G
麦始
×
η
始
/η
定
G
麦始
——麦汁起始蒸发质量(kg，已知值)G
麦定
——蒸发结束定型麦汁质量(kg，工艺给定值)η
始
——麦汁起始蒸发质量浓度(％，已知值)η
定
——蒸发结束定型麦汁质量浓度(％，工艺给定值)(2)、麦汁中水分蒸发量G
蒸水
＝G
麦始
‑
G
麦定
→
G
蒸水
＝G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)(3)、麦汁蒸发掉的水分所需要的汽化潜热(1at
‑
常压下)R
麦汁
＝G
蒸水
×
r
汽常
＝G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)
×
r
汽常
＝2258G
麦始
×
(1
‑
η
始
/η
定
)R
麦汁
——麦汁水分蒸发的汽化潜热(kj)r
汽常
——蒸发的汽化潜热(kj/kg,常压下数值为2258kj/kg)蒸汽加热所放出的热量计算公式(1)、蒸汽换热总放热公式R
汽
＝G
汽
×
r
压汽
R
汽
——蒸汽液化放出的汽化潜热(kj)G
汽
——蒸汽的质量(kg)r
汽
——蒸汽的汽化潜热(kj/kg,对应温度下)(2)、蒸汽的质量对应的体积量和密度的关系式G
汽
＝V
汽
×
ρ
压汽
G
汽
——蒸汽消耗的总质量(kg)V
汽
——蒸汽消耗的总体积(m3，由体积流量计在线测出)ρ
压汽
——蒸汽的密度(kg/m3,与压力对应)(3)、蒸汽密度与压力的关系式(0.15～0.51MPa,麦汁蒸发使用范围)ρ
汽
＝1.29+5.18(P
汽
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶安军，
申请(专利权)人：安徽华艺不锈钢容器有限公司，
类型：发明
国别省市：