Κατασκευή Δεξαμενής Διπλού Τοιχώματος

Προσπαθώ εδώ και καιρό να μετατρέψω μία ανοξείδωτη δεξαμενή 150lit που χρησιμοποιώ για τις οινοποιήσεις μου δε δεξαμενή διπλού τοιχώματος. Φυσικά θέλω μια τέτοια κατασκευή για να μπορέσω να ελέγξω αποδοτικότερα, ασφαλέστερα και καθαρότερα την διαδικασία της ζύμωσης. Η επιφάνεια εναλλαγής θερμότητας μεταξύ του ψυχρού νερού που χρησιμοποιώ και της δεξαμενής δεν έχει πλέον καμία σχέση με την επιφάνεια που έχει ένας εμβαπτιζόμενος εναλλάκτης.

Οφείλω να πω ότι παιδευτικά πάρα πολύ πειραματιζόμενος με διάφορα υλικά και ιδέες. Αυτό που μου αρέσει με τις διάφορες κατασκευές που κάνω είναι ότι μαθαίνω συνεχώς πράγματα και αναγκάζομαι να διαβάσω και να ψάξω για τις πιο απίθανες (χρήσιμες ή λιγότερο χρήσιμες) πληροφορίες οι οποίες δεν είναι επί του παρόντος.

Μετά από πολλές προσπάθειες, πειραματισμούς, έρευνα αγοράς και προσωπική εργασία, κατάφερα να φτιάξω το πρώτο μου δοχείο διπλού τοιχώματος. Η κατασκευή αν και φαίνεται πολύ απλή με δυσκόλεψε αφού χρειάστηκε να ασχοληθώ με υλικά με τα οποία δεν είχα ξαναδουλέψει με αποτέλεσμα να έχω και κάποιες «αστοχίες».

Η κατασκευή.

Για την κατασκευή χρησιμοποίησα τα εξής:

• Λάστιχα τετράγωνου προφίλ.
• Κόλλα για τα λάστιχα.
• Φύλο PVC.
• Κόλλα για εξαρτήματα  PVC.
• Τσέρκι μέτρου.
• Διάφορα υδραυλικά τεμάχια όπως η παροχή δεξαμενής ½’’ που φαίνεται στις φωτογραφίες.

Η κατασκευή αποτελείται από δύο κυκλικά λάστιχά τα οποία εφαρμόζουν περιφερειακά στο δοχείο, το ένα ψηλά και το άλλο χαμηλά.

Για την κατασκευή τους χρησιμοποίησα τετράγωνο προφίλ από λάστιχο, μήκους 20% περίπου μικρότερο από την περίμετρο του δοχείου. Κατόπιν έγινε μετωπική συγκόλληση με ειδική κόλα για ελαστικά που είχε πολύ καλά αποτελέσματα. 

Για ενίσχυση και αποφυγή τυχών αστοχίας του υλικού έκανα άλλη μία συγκόλλησης στις δύο πλευρές του ελαστικού προφίλ που δεν έρχονται σε επαφή με τα τοιχώματα του δοχείου και της εξωτερικής επιφάνειας. Ως επιπλέον υλικό συγκράτησης χρησιμοποίησα μικρά κομμάτια από μια παλιά σαμπρέλα ποδηλάτου.

Τα λάστιχα αυτά επιτελούν δύο σκοπούς. Δρουν σαν αποστάτες για την δημιουργία του διάκενου μέσα στο οποίο θα κυκλοφορεί το ψυκτικό υγρό (παγωμένο νερό στην περίπτωση μου) και δεύτερο στεγανοποιούν το διάκενο αποτρέποντας τις διαρροές.

Ως δεύτερη επιφάνεια, χρησιμοποίησα ένα φύλο από PVC πάχους 1mm. Το ύψος του είναι όσο η απόσταση των δύο ελαστικών προφίλ μετά την τοποθέτηση τους στο δοχείο. Το πλάτος του είναι κατά τι μικρότερο από την περίμετρο των ελαστικών προφίλ (πάλι μετά  την τοποθέτησή τους εννοείται) για να μπορέσει να υπάρξει μία σύσφιξη – στεγανοποίηση κατά την τοποθέτηση.

Για να κυλινδίσω το PVC χρησιμοποίηση ειδική κόλλα και δύο κομμάτια – λωρίδες από το ίδιο υλικό. Κόλλησα ένα εσωτερικά και ένα εξωτερικά στο σημείο της «ραφής» για καλή και σίγουρη συγκράτηση και στεγανοποίηση. Το κομμάτι που χρησιμοποίησα στην εσωτερική πλευρά του κυλίνδρου είχε μήκος μικρότερο από το ύψος του μεγάλου φύλλου για να αφήσει χώρο για το λάστιχο να εφαρμόσει καλά. Στο σημείο αυτό της εσωτερικής ραφής και για να «κλείσω» το διάκενο που δημιουργεί η ένωση των δύο φύλλων έβαλα λίγη κόλλα σιλικόνης (ή κάτι τέτοιο) και έτσι απέφυγα τις όποιες διαρροές (οι οποίες φυσικά υπήρξαν όταν δοκίμασα το σύστημα πριν την εφαρμογή της κόλλας).

Τέλος για καλύτερη σύσφιξη και στεγανοποίηση, έβαλα και ένα τσέρκι μέτρου εξωτερικά στο ύψος του κάτω ελαστικού και έσφιξα καλά.

Πριν την τοποθέτηση του κυλινδρισμένου φύλου έκανα δύο τρύπες (ή άνοιξα δύο οπές), μία ψηλά και μία χαμηλά και σε αντιδιαμετρικές θέσεις, διαμέτρου 22mm με ένα κλιμακωτό τρυπάνι. Εκεί τοποθέτησα δύο παροχές δεξαμενής ½ '' τις οποίες είχα κόψει την προέκταση τους από την εσωτερική πλευρά για να μπορεί το νερό να ρέει ελευθέρα και να εισέρχεται – εξέρχεται ανάμεσα από τα τοιχώματα.

Σημειώσεις περί της κατασκευής.

Το φύλο PVC που χρησιμοποίησα, παρόλο που έχει καλή ελαστικότητα, υπάρχουν περιπτώσεις που σκίζεται – σπάει αν υπάρξει κάποιος αδέξιος χειρισμός. Για παράδειγμα, όταν έκανα τις τρύπες για την τοποθέτηση των παροχών, το φύλο έσπασε γύρω από την περιοχή της διάνοιξης.

Πριν καταλήξω στην χρησιμοποίηση του φύλου PVC πειραματίστηκα με φύλλο από LDPE. Παρόλο που σαν υλικό είναι καλύτερο και ανθεκτικότερο το PVC παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες κατά την συγκόλληση του. Δεν υπάρχει κόλλα στην αγορά (ή τουλάχιστον δεν βρήκα εγώ) που να μπορεί να κάνει μια αξιόπιστη συγκόλληση του συγκεκριμένου υλικού. Προσπάθησα πολλές φορές να το συγκολλήσω με την χρήση θερμότητας αλλά απουσία κατάλληλων εργαλείων το αποτέλεσμα δεν ήταν ικανοποιητικό.  

 Μετά το τέλος της κατασκευής ακολούθησε φυσικά η δοκιμή για να διαπιστώσω την στεγανότητα. Ευτυχώς όλα κύλησαν καλά και η πρώτη μου δεξαμενή διπλού τοιχώματος είναι πλέον γεγονός.

Υπολογισμός ψύξης από αδράνεια.

Η συγκεκριμένη κατασκευή έχει χωρητικότητα νερού μέσα στον μανδύα ψύξης περίπου 12lit.

Κατά την λειτουργία του κυκλώματος ψύξης και εφόσον έχει επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία στο γλεύκος και πάψει η ανακυκλοφορία ψυχρού νερού στον μανδύα ψύξης, τότε σε αυτόν, θα έχει παραμείνει ψυχρό νερό το οποίο την δυσμενέστερη περίπτωση θα έχει θερμοκρασία ίση με την θερμοκρασία που έχω ρυθμίσει τον θερμοστάτη στο ψυκτικό δοχείο ή οποία για την περίπτωση είναι 10oC. Έτσι,  θα εξακολουθεί να υπάρχει μεταφορά θερμότητας από το γλεύκος προς τον ψυχρό νερό που θα έχει απομείνει μέσα στον μανδύα μέχρι οι θερμοκρασίες τους να εξισωθούνε.

Πιο κάτω θα μελετήσω δύο σενάρια εναλλαγής θερμότητας μεταξύ του νερού στον μανδύα ψύξης και 100 kgr γλεύκους. Ένα για λευκή οινοποίηση για  επιθυμητή θερμοκρασία γλεύκους 20oC και ένα για ερυθρά οινοποίηση για επιθυμητή θερμοκρασία γλεύκους 30oC.

Δεδομένα                                                                                                 

Μάζα γλεύκους = [m_γλ] =100 kgr

Αρχική Θερμοκρασία γλεύκους = [Τ_γλ.αρχ.] = 20 ή 30  ^oC

Μάζα νερού ψύξης = [m_ν] = 12 kgr

Αρχική Θερμοκρασία νερού ψύξης = [Τ_ν.αρχ.] = 10^oC

Όταν θα έχει επέλθει η ισορροπία στο σύστημα, το γλεύκος και το νερό ψύξης θα έχουν την ίδια θερμοκρασία, δηλαδή

Τγλ.τελ. = Τν.τελ = Ττελ.

Για την απλοποίηση των υπολογισμός θεωρώ ότι νερό και γλεύκος έχουν την ίδια ειδική θερμότητα

Για το γλεύκος ισχύει Q_γλ=m_γλ.Cp_γλ(Τ_γλ.τελ.-Τ_γλ.αρχ.)

Για το νερό ισχύει Q_ν.=m_ν.Cp₂(Τ_ν.τελ.-Τ_ν.αρχ.)

Για την ισορροπία ισχύει Q_γλ.=-Q_ν.

Από τα παραπάνω προκύπτει ότι:

Τ_γλ.τελ.=(m_ν.Τ_ν.αρχ.+m_γλ.Τ_γλ.αρχ.)/(m_γλ. + m_ν.)

Μετά από τις αριθμητικές πράξεις προκύπτει ότι.

Για την Λευκή οινοποίηση η τελική θερμοκρασία θα είναι:       Τ_γλ.τελ.    19,0 ^oC

Για την Ερυθρά οινοποίηση η τελική θερμοκρασία θα είναι       Τ_γλ.τελ.    27,9 ^oC

Αυτό σημαίνει ότι μετά το τέλος της λειτουργίας της ψύξης, η θερμοκρασία στην περίπτωση που έχουμε ρυθμίσει τον θερμοστάτη  στους 30^oC θα συνεχίσει να πέφτει μέχρι τους 28^oC ή περίπου για 2^oC. Στην περίπτωση που έχουμε ρυθμίσει τον θερμοστάτη  στους 20^oC θα συνεχίσει να πέφτει μέχρι τους 19^oC η περίπου 1^oC. Δεδομένου όμως ότι είναι αδύνατο κατά την λήξη της ψύξης το ανακυκλοφορούν νερό της ψύξης να έχει την ελάχιστη θερμοκρασία του, η περεταίρω μείωση της θερμοκρασίας δεν αναμένεται να είναι σημαντική και άξια λόγου. Επίσης όσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία της μάζας του γλεύκους προς το νερό ψύξης, τόσο μικρότερη θα είναι αυτή η ανεπιθύμητη πτώση της θερμοκρασίας.

Παρόλα αυτά στην πράξη θα δείξει αν λειτουργεί σωστά ή όχι.