Тепловий баланс - Maté Vi

Тепловий баланс

Тепловий баланс льоху - це оцінка потужності нагрівання та охолодження, резервуар за резервуаром, день у день, необхідний для дотримання найкращих теплових умов, вибраних виноробом для кожної енологічної операції.

maté

Ці потужності, які слід встановити, можуть сильно відрізнятися в залежності від підвалу і залежати від великої кількості факторів:

  • Вид винограду: білий, червоний або обидва
  • Енологічні операції для виконання
  • Добова норма споживання
  • Матеріали та обсяги резервуарів
  • Загальний виніфікований обсяг та обсяг на одиницю операції
  • Тривалість кожної операції та щоденне використання машин
  • Температура навколишнього середовища (гарячі роки або холодні роки) або бажана.

Тому ми повинні враховувати всі ці параметри, коли хочемо встановити тепловий баланс виноробні, гідний назви. Глобальні оцінки, що базуються лише на обсязі врожаю, не можуть задовольнити ні стурбованість якістю, ні стурбованість належним управлінням виноробів.

Після кількох років спостережень, вимірювань та практичних досліджень ми можемо запропонувати загальний метод, адаптований до кожного випадку. Потрібно точно відповісти на запитання, які досконало визначають проблеми, що підлягають вирішенню, і дозволити користувачеві об'єктивно порівняти та вибрати рішення, найбільш підходяще для його льоху:

  • Який графік збирання врожаю ?
  • Які характеристики виноробні ?
  • Які теплові потреби ?
  • Яке теплове обладнання доступне або яке надається ?

За допомогою цієї анкети та точного вимірювання приміщення для ванни, постачальник або конструкторське бюро можуть провести теплову оцінку та надати детальний кошторис за пунктом установки. Не існує стандартного рішення, яке б задовольнило надзвичайну різноманітність потреб.

Теплові одиниці

Теплові розрахунки (виробництво та обмін гарячого та холодного) використовують декілька законних і звичних одиниць, що стосуються енергії, тобто до кількості тепла або до потужності, тобто - кажуть про кількість тепла за одиницю часу.

Юридичними одиницями є: (Міжнародна система: S.I.):

Ми також іноді використовуємо як одиницю енергії ват-година (Вт/год) або кіловат-година (кВт/год), що відповідає енергії, що вводиться в дію протягом 1 години для потужності 1 ват або 1 кіловат.

Звичайні одиниці виміру - а не юридичні - зазвичай використовуються:

  • Одиниці енергії: калорійність (кал) - кількість енергії, необхідна для підвищення температури 1 г води на 1 ° С до 15 ° С при нормальному тиску; частіше, ніж калорія, ми використовуємо кілокалорію (ккал), що відповідає збільшенню на 1 ° C 1 кг води (= 1000 кал); терм (th), який також використовується, відповідає підйому на 1 ° C тонни води (= 1000 ккал = 1000000 кал).
  • Блоки живлення: годину кілокалорій, тобто кількість кілокалорій, використовуваних протягом 1 години для енергії 1 ккал (1 ккал/год = 1,164 Вт).
  • Для охолодження ми іноді використовуємо Фрігорі (фріг) та фрігорі/год (Frig/h), що відповідає відповідно поглинанню 1 ккал і 1 ккал/год (1 frig/h = 1,164 Вт).

Примітки:
Зазвичай ми асимілюємо питому теплоємність сусла та вина до води (1 ккал/кг/° С). Таким чином вводиться надмірна похибка, оскільки питома теплота сусла при 200 г цукру/л становить приблизно 0,886 ккал/кг/° С, а відповідного вина (11,4% об.) - 0,866 ккал/кг/° С.
З іншого боку, ми прирівнюємо щільність сусла до щільності води (1000 кг/м3). Таким чином, застосовується помилка за замовчуванням, оскільки щільність сусла в 200 г цукру/л становить приблизно 1090 кг/м3. Іншими словами, продукт Cp * p для сусла дорівнює 1090 * 0,886 = 970 ккал/м3/° C. У наступних розрахунках ми візьмемо значення 1000 ккал/м3/° С для цього продукту або 1 кка:/л/° С
Беручи до уваги використання, яке все ще діє в практичній енології, ми будемо використовувати "звичайні" одиниці, організовані навколо калорій, а не джоулів та їх перетворення в W.

Глобальний обмін через стінки резервуарів

Глобальний обмін енергією через стінку резервуара характеризується за формулою нижче, за допомогою глобального коефіцієнта обміну K.
Потужність обміну включає цей коефіцієнт у свою формулу:
Qe = K x S x D t
Qe = потужність (в ккал/год)
D t = середня різниця температур (у ° C)
S = обмінна поверхня (в м2)
K = глобальний коефіцієнт обміну (в ккал/год/м2/° С)

Приклад: Теплообмін через стінки ємності з нержавіючої сталі на 200 гл.
Обмінна поверхня резервуара: 27 м2,
Температура повітря повинна бути = 18 ° C
Зовнішня температура = 22 ° C
K = 10 ккал/год/м2/° C
Обмінна потужність = 10 x 27 x (22-18)
Qe = 1080 ккал/год = 1257 Вт

Порядки величини К (ккал/год/м²/° С):

  • Бетон 10 см: 4
  • Деревина: від 5 до 7
  • Поліестер: від 5 до 7
  • Бак, утеплений поліуретаном 80 мм: 0,1
  • Сталь: 10
  • Сталь (зовнішня ємність): 30

Розрахунок вимог, що виключають спиртове бродіння

Вони стосуються операцій, що виконуються на продукті, який ще не перебуває або вже не перебуває у спиртовому бродінні (охолодження або повторне нагрівання сусла або врожаю, остаточна гаряча мацерація, маломолочне бродіння, винна стабілізація).

Потім потужність, необхідна для цієї операції, обчислюється за співвідношенням:

Q (ккал/год) = V x (Tf - Ti)/D

  • максимального обсягу продукту для обробки V (L)
  • початкова температура продукту: Ti (° C)
  • бажана кінцева температура: Tf (° C)
  • час, доступний для виконання операції: D (h)

Якщо ця операція проводиться в чані, необхідно додати потужність теплообміну чану між суслом або вином та навколишнім повітрям за співвідношенням:

Qe (ккал/год) = K x S x (Tp-Te)

Примітка: Qe від’ємне, якщо Te> Tp

Таким чином ми отримуємо потужність для встановлення:

Qinst = Q + Qe (ккал/год).

Приклад: (класична "суха біла" вініфікація)

Охолодження ємності з нержавіючої сталі на 200 гл
S = 27 м²
K = 10 ккал/год/м²/° C
Необхідний об'єм: 200 hL = 20000 L
Початкова температура сусла: 27 ° C (жаркий рік)
Кінцева температура: 15 ° C
Температура навколишнього середовища: 22 ° C
Тривалість: 15 годин у резервуарі, обладнаному внутрішнім теплообмінником

Q = 20000 х (15-27)/15 = -16000 ккал/год = 16000 фрег/год

Обмін стінами:
Qe = 27 * 10 * (15 - 22) = -1890 ккал/год = = 1890 фрег/год

Qinst: Q + Qe = 17890 хв/год = 20824 Вт

Розрахунок вимог до спиртового бродіння

Потреби в бродінні залежать як від потужності, що виділяється при бродінні, так і від обміну вином із навколишнім повітрям.

Потужність, що виділяється при бродінні, обчислюється за співвідношенням:

Qf (ккал/год) = (V x Dt x Vf)/D

  • обсяг продукту: V (L)
  • підвищення температури на% об.: Dt (° C /% об.) = 2,8 ° C /% об
  • швидкості бродіння: Vf (% об./день)
  • тривалість операції на добу: D (год)

Оскільки ця операція виконується в резервуарі, використовується розрахунок обмінної потужності, як у попередньому прикладі. Тому ми отримуємо потужність:

Qinst = Qf + Qe (ккал/год)

Ферментація протягом декількох днів зі змінною швидкістю, щодня ми отримуємо вимоги до потужності даного резервуару. Швидкості бродіння, що використовуються для розрахунку, виводяться із значень, які зазвичай спостерігаються в умовах льоху.

Приклад: виніфікація в сухому білому кольорі

S = 27 м2
K = 10 ккал/год/м2/° C
Необхідний об'єм: 200 hL = 2000 L
Температура бродіння: 18 ° C
Швидкість бродіння: гіпотеза про 12 днів бродіння на суслі при 12 об.%
Середня температура навколишнього середовища: 22 ° C
Тривалість: 24 години на добу в резервуарі, обладнаному внутрішнім теплообмінником

Потужності, необхідні на день для цього бака, наведені в наступній таблиці:

Vf

Qf фріг/год

Питання e фріг/год