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Autor: Betreff: Bau eines Gärbehälters mit eingebauter Kühlung
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Kristall
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red_folder.gif erstellt am: 11.5.2006 um 20:31  
Hallo meine lieben Braukollegen,

ich würde gerne Eure Meinung zu meiner Idee hören!!

Ich spiele mit dem Gedanken, mir einen Gärbehälter (100 l) mit intregierter Kühlung zu bauen. Dieser sollte für die Haupt- und Nachgärung sein.

Ich stelle mir das Ganze so vor:

Variante A:
Ich nehme ein Edelstahlrohr, schweiße einen Boden mit Ablaßhahn ein und einen druckfesten Deckel. Dann besorge ich mir die Kühlanlage eines Kühlschrankes (bestehend aus Abwärme- und Kühlrippen sowie Thermostat und Verdichter).
Die Kühlrippen befestige ich an der Wandung vom Edelstahlrohr (eng anliegend), dann ca.
60 mm Isolierwolle und Isolierblech herum. Boden und Deckel werden auch isoliert, Verdichter und Wärmeabführrippen draussen dran sowie das Thermostat (eventuell mit Fühler im Behälter) und los geht es.
Mir ist klar, daß diverse Anschlüsse wie z.B. Gärverschluß und Überdruckventil daran müssen.
Nach der Hauptgärung lasse ich ab in einen Zwischenbehälter, Gärbehälter wird gereinigt, dann das Bier wieder zurück und die Temperatur geregelte Nachgärung beginnt.


Variante B:

Ich baue ein doppelwandigen Behälter und montiere die Kühlrippen in dem Mantel und fülle diesen zum besseren Wärmeübergang mit Flüssigkeit (Glyzerin?).
Das Ganze natürlich auch isoliert.


Jetzt fragt ihr natürlich was das für ein Vorteil hat.

Ich finde es immer wieder blöd den Gärbehälter in und aus dem Kühlschrank zu heben.
Ein Kühlschrank ist sperriger als so ein Teil auf Räder.
Das Umdrücken kann direkt nach der Nachgärung erfolgen.


So jetzt bin ich auf Eure Meinung gespannt!

Immer zwei fingerbreit Bier im Glas

Euer Kristall


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red_folder.gif erstellt am: 11.5.2006 um 22:21  
Hi,

generell keine schlechte Idee.

Ich würde allerdings die Kühlrippen auch Verdampfer genannt ("Abwärmerippen" = Verflüssiger)
in ein Wasserbad zu legen und eine Pumpe dranzuhängen. So kannst du das kalte Wasser um den Doppelwandigen Gärbehälter laufen lassen. Das Termostat kannst Du ins Wasserbad legen.
Du musst nur den Behälter fürs Wasserbad auch isolieren.

Das ganze nennt sich Indirekte Kühlung - Bierbegleitkühlungen laufen auch so.

MFG Guido
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thomas-freund
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red_folder.gif erstellt am: 11.5.2006 um 23:39  
sind die kühlrippen, nicht zur (luft)kühlung des verflüssigten kältemittels zuständig???
wenn, dann müsste doch der verdampfer kühlen, oder :question: :question:

grüsse
thomas


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ClaudiusB
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red_folder.gif erstellt am: 12.5.2006 um 07:23  
@Kristall

Du kannst auch ein Kühlband an den Gärbottich anbringen.





Ich kann mit meiner Anlage 3 Gärbottiche und den Würzekühler versorgen (120 L Tank) .
Die Wassertemperatur is immer 1-2' C.



Meine Gärbottiche habe ich innen mit Kühlspiralen ausgerüsted. Jeder Gärbottich wird getrennt reguliert.

Gärbottich mit Wasser Ein-Auslauf



Temperaturfühler



Viel Spaß beim Bauen, gute Planung ist wichtig.


Zitat:
Das Termostat kannst Du ins Wasserbad legen.
Du musst nur den Behälter fürs Wasserbad auch isolieren.


Nachteil, mann kann auf die steigende Temperatur bei der Gärung nicht schnell genug reagieren. Wie schon gesagt, gute Planung ist wichtig.

Cheers,

ClaudiusB
El Paso, TX


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red_folder.gif erstellt am: 12.5.2006 um 19:59  
Hi,

@ClaudiusB: Sehr Sehr großes Kompliment - alle Bilder deiner Anlage sehen echt geil aus!!! :thumbup:

Ich würde gerne mal nicht nur Detailbilder oder ne Beschreibung sehen (hab hier noch nicht allzuviele Posts gelesen) - hast du keine Homepage??

MFG Guido
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ClaudiusB
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red_folder.gif erstellt am: 12.5.2006 um 23:20  
Hallo GuidoC


Zitat:
hast du keine Homepage??

Nein

Wenn Du was brauchst sag mir bescheid.

Cheers
ClaudiusB


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red_folder.gif erstellt am: 12.5.2006 um 23:29  
Hi,

@ClaudiusB:

Beine "Klamotten" sehen sehr professionell und gut aus - ich würde gerne mal etwas ausführlicher über deine Anlage informiert werden ;) - Nicht "nur" Detailbilder

MFG Guido
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ClaudiusB
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red_folder.gif erstellt am: 13.5.2006 um 04:05  
Hallo GuidoC

Meine e-mail Adresse ClaudiusB@aol.com

Cheers,
ClaudiusB


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Kristall
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smilies/shocked.gif erstellt am: 13.5.2006 um 10:37  
@ClaudiusB

Tolle Bilder von deiner Anlage!

Habe ich das richtig vertanden,
du hast ein Kühlwasserbehälter (120l)und mit dem versorgst du nach bedarf
drei weitere Behälter mit Kühlwasser?

Hast Du Bilder oder eine Beschreibung dieses Kühlwasserbehälter nebst Verdampfer und Verflüssiger?

Da ja mehere Interesse an deiner Alnage haben, würde ich es toll finden
wenn du diese hier im Forum vorstellen könntest!


Viele Grüße

Kristall
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Leoric
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red_folder.gif erstellt am: 13.5.2006 um 12:10  
Jeb, ich schließe mich Kristall voll und ganz an, ich will Deine Hobbyprofianlage sehen!


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burgi4u
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red_folder.gif erstellt am: 13.5.2006 um 12:35  
Bin zwar nicht Claudius,
antworte aber trotzdem, denn er hat schon viel von seinen Braugerätschaften in der Hausbrau-Technologie gezeigt, z.B.:
http://www.hobbybrauer.de/modules.php?name=News&file=article& sid=667
alles zu finden im linken Menue unter "Hausbrau-Technologie", einfach mal auf Seite 3,4,5 schauen:
http://www.hobbybrauer.de/modules.php?name=News&new_topic=35
Viele Grüße burgi :)


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Schade dass man Bier nicht ficken kann
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ClaudiusB
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red_folder.gif erstellt am: 14.5.2006 um 05:24  
@Kristall
Du willst Bilder, hier sind genug Bilder, bitte nicht einschlafen.

Hier sind meine Hauptgründe warum ich diese Kühlanlage gebaut habe.

1. Meine Gärbehälter passen nicht in eine Gefriertruhe
2. Muß die Möglichkeit haben Obergäriges und Untergäriges zur gleicher Zeit vergären zu
können.
In einer Gefriertruhe ohne sie umzubauen geht es nicht.

3. Bessere Temperaturkontrolle bei der Hauptgärung
Da ich die Temperatur in jedem Gärbehälter messe , erlaubt es mir getrennt auf jeden
Temperaturanstieg zu reagieren.


Zitat:
Habe ich das richtig vertanden,
du hast ein Kühlwasserbehälter (120l)und mit dem versorgst du nach bedarf
drei weitere Behälter mit Kühlwasser?


Von dem Kühlwasserbehälter wird das kalte Wasser je nach Bedarf durch die Kühlspiralen
in den Gärbebältern gepumpt.


Zitat:
Hast Du Bilder oder eine Beschreibung dieses Kühlwasserbehälter?


Der Kühlwasserbehälter ist ein 120L Kunstoffbehälter mit Deckel und Ausfluss.
Ein Schlauch geht von dem Ausfluss zur Pumpe.



Seitenansicht
Die Löcher sind für das Verdampferrohr, Wasserrücklauf und zum Wassernachfüllen



Kompletter Behälter mit 3/4" Verkleidung und Füllstandanzeige
Der untere Schlauch geht zur Pumpe und der obere Schlauch kommt von der Pumpe und geht zu einem Verteiler.




Zitat:
Hast Du Bilder oder eine Beschreibung dieses Verdampfers?


Der Verdampfer ist aus 1/2" Kupferrohr für Kühlanlagen (kein Wasserrohr),
13" Durchmesser und wurde von meinem Nachbarn Art gebaut





Der komplette Verdampfer





Zitat:
Hast Du Bilder oder eine Beschreibung, Verflüssiger?


Den Verflüssiger habe ich von Art bekommen

Mein Nachbar Art bei der reparatur (Muttertag 2005)


Die gelben Pfeile zeigen zum Wassernachfüllrohr





Der Temperaturfühler ist ein Thermoelement J aus Edelstahl und ist auf der Innenseite des Verdampfers angebracht, 24" lang.
Die Temperatur wird mit dem Digitalenregler gesteuert.



Komplette Kühlanlage





Wasserverteiler
Die Pumpe ist and dem Wasserverteiler angeschlossen.
Oben sind die Anschlüsse für die Gärbehälter und unten Nummer 4 ist der Anschluss für den Würzekühler. Die Gärbehälter Anschlüsse gehen zu Magnetventielen.



Zeigt die Temperatur des Wassers an was zurück in den Wasserbehälter fließt.



Magnetventiele
Ein Ventiel pro Gärbehälter und ein Sicherheitsventiel für die Pumpe.
Die Ventiele sind am Rahmen der Gärbehälter-Temperatursteuerung angebracht



Temperatursteuerung für drei Gärbehälter



Cheers,
ClaudiusB
El Paso, TX





[Editiert am 14/5/2006 von ClaudiusB]


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Gast

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red_folder.gif erstellt am: 14.5.2006 um 08:08  
Bummm, ich bin gerade rückwärts vom Stuhl gefallen :o
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Kristall
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red_folder.gif erstellt am: 15.5.2006 um 18:44  
@ClaudiusB

Begeisterung pur!!!

Kannst du noch eine Aussage zu der Leistung von deiner Kühlanlage machen?

Kristall
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ClaudiusB
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red_folder.gif erstellt am: 17.5.2006 um 17:50  
@Kristall


Zitat:
Kannst du noch eine Aussage zu der Leistung von deiner Kühlanlage machen?


COPLAND FJAL-A101-CAV-011

http://www.copeland-corp.com/

Cheers,

ClaudiusB


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dadieda
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smilies/shocked.gif erstellt am: 18.5.2006 um 08:54  
Hammer! Echt beeindruckend!

Dadieda


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Zwischen Leber und Milz passt immer noch'n Pils :-)
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Holger-Pohl
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red_folder.gif erstellt am: 21.2.2012 um 22:12  
Und hier ist noch ein Hammer, der es wert ist, mal wieder in Erinnerung zu rufen.

Meine Frage hier: Wie berechnet man die Menge an Kühlwasser bzw. die Länge und Durchmesser des Kühlwendels innerhalb für 100 Liter zu kühlendes Jungbier? :o
Da fehlt mir jetzt irgendwie die Physik etc.

Der Kühler geht heute glaube ich auch einfacher, nämlich mit einem großen Begleitkühler...
Anton hat so was bei seinem Kühlhaus eingebaut, vielleicht kannst du da was dazu posten.

Beste grüße
Holger (der im Archiv wühlende)

PS: @ admins: Also Archiv hin oder her, aber ich würde mal sagen, da kann man wirklich einiges killen, was nur nur Speicher frisst und zur Unübersichtlichkeit beiträgt. Ich kann da echt gerne behilflich sein, wenn es gewünscht wird.


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Holger-Pohl
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red_folder.gif erstellt am: 21.2.2012 um 22:20  
Habe hier einen Link von 2006 versucht, aber der ist tot, sorry!
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jmsanta
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red_folder.gif erstellt am: 22.2.2012 um 12:04  

Zitat von Holger-Pohl, am 21.2.2012 um 22:12
Meine Frage hier: Wie berechnet man

die Menge an Kühlwasser bzw. die Länge und Durchmesser des Kühlwendels innerhalb für 100 Liter zu kühlendes

Jungbier? :o
Da fehlt mir jetzt irgendwie die Physik etc.

mir auch...
Behälter wärmegedämmt? Wie gut? - schon allein deswegen erforderlich, damit die Luftfeuchtigkeit nicht am Behälter auskondensiert und dir den Boden darunter vollsifft.
Umgebungstemperatur?
Kühlwassertemperatur?
Solltemperatur des Jungbiers?
"Heizleistung" der Hefe? (Beim Jungbier wahrscheinlich kaum relevant)


Die Hauptfrage muss letztlich lauten: Wie schnell muss das Bier heruntergekühlt werden? Das sollte der bestimmende Punkt bei der Auslegung sein. Die Temperatur dann später bei guter Wärmedämmung zu halten erfordert nur noch ein Bruchteil der Kühlleistung. Aber dürfte im Dauerbetrieb trotzdem der bestimmende Faktor für die Betriebskosten werden und kann vorab letztlich nur geschätzt werden.

Annahme einer einfachen Wärmedämmung...
k = 2 W/(m²*K)
Oberfläche Tank (Zylinder), A= 1,25 m²
geschätzte Differenz Umgebungstemperatur zu Tankinhalt: dT=10 K
Q=k*A*dT = 25 W geschätzter Wärmeverlust im Dauerbetrieb


zum runterkühlen....
Kupferrohr 25,4mm (1 Zoll) --> 1 m² Wärmeübertragungsfläche = 12,5 m Rohr
Wärmeübergangskoeffizient mit ein paar 100 W(m²*K) fällt nicht ins Gewicht, da du das Jungbier wohl kaum ständig

umrühren wirst. Spirale würde ich mit einem Durchmesser von ca. 30 cm abschätzen - bei ca. 45 cm Tankdurchmesser.

weiterhin grob abgeschätzt übertragbare Ernergiemenge ins Jungbier...
lambda= 0,58 W/(m*K)
charakteristische Länge geschätzt x= 0,15 m
Wärmeübergang --> ca. 5 W/(m²*K) --> ca. 5 W/(12,5 m Rohr * K)


Zieltemperatur Jungbier ca. 2K über Kühlwassereintrittstemperatur
mittlere log. Temperaturdifferenz mit 5 K (über den Kühlvorgang überschlagen).
--> 25 W je...
...12,5 m Ein-Zoll-Rohr (kleinere/größere Rohrdurchmesser können näherungsweise linear skaliert werden)
...8,3 m 1,5 Zoll-Rohr

Du verlierst über den Mantel wie oben geschrieben bis zu 25 W nach Erreichen deiner Solltemperatur. - unter 40 m Ein-Zollrohr oder

Die Kühlwassermenge ist letztlich völlig egal (1l/min --> 140 W bei 2 K Erwärmung), du hast im Tank eh nur eine freie Konvektion, einige wenige Liter/Minute reichen gut aus. Um das Bier um 10 K abzukühlen brauchst du knapp 1200 Wh und je m² Rohroberfläche lassen sich zumindest zum Ende der Kühlung kaum noch Watt übertragen, du brauchst einen bestimmten Mindestwert schon allein um die Temperatur zu halten - als einziges hier in der Rechnung ein exakt berechenbarer Wert - der Rest sind alles nur mehr oder weniger gute Abschätzungen.
Unter 40 m Rohrlänge bei 1" oder ca. 27 m bei 1,5" würde ich gar nicht anfangen - wenn du wirklich mit LeitungsWasser kühlen willst.
Es könnte sich schon lohnen mal nach einem gebrauchten Kühlwassersatz/Kühlaggregat Auschau zu halten um mit der Kühlmitteltemperatur deutlich runterkommen zu können auf knapp über 0 °C


[Editiert am 22.2.2012 um 13:08 von jmsanta]



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"Die Ungeduld hat häufig Schuld." - W. Busch
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red_folder.gif erstellt am: 22.2.2012 um 18:30  
Hallo jmsanta,

danke für deine Mühen!!

Ich habe mir das ausgedruckt, um es gleich griffbereit zu haben.

Mein eigentlicher Plan ist/war es, eine kleine Kühlzelle in meinen Keller einzubauen, da mein Keller in Hanglage ist und 3/4 aus dem Berg rausschaut habe ich im Sommer fast 18 - 20 Grad drin. Gleichzeitig kann ich auch kein kaltes Wasser aus dem Hahn zur Kühlung nehmen, da aus energetischen Gründen, die Kaltwasserleitung durch Erdwärme vorgeheizt wird und so auch nur mit 20 Grad kaltes Wasser dienen kann. ich muss also technisch kühlen, und da ist natürlich nur ein Begleitkühler interessant oder eben eine Phython-Pumpe. Insgesamt liegt ein Kühlhaus wie ich mir das vorstelle bei gut 2000 Euro. Grübel! Grübel! Wenn es so nicht geht, vielleicht dann eben so wie com guten claudiusB.

Aber das sind jetzt wieder planungstechnische Spinnereien, die eben mal gut durchgerechnet werden sollten, denn ein Begleitkühler liegt auchbei ein paar hundert STeinen - gebraucht und dann tja, was sollte der für eine Leistung haben und was wird das wieder an Strom kosten, im Vergleich zu meinem Fasskühler.... Fragen über Fragen.

Grüße
Holger

PS: Die Reinigung des Tanks nicht zu vergessen....


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red_folder.gif erstellt am: 23.2.2012 um 08:45  

Zitat von Holger-Pohl, am 22.2.2012 um 18:30
Hallo jmsanta,

danke für deine Mühen!!

Bitte - ich war selber mal neugierig. Ich hatte mich schon immer gefragt warum Kühlschlangen so elendig lang sind - ohne es jemals versucht zu haben nachzurechnen. Ich denke entscheidende Punkte die dagegen sprechen sind die schwierige Reinigung und der hohe Kupferpreis.
Einfacher wäre ein doppelter Mantel zur Kühlung - die Oberfläche wäre dann allerdings begrenzt.

Die Investitionskosten sind das Eine, das Andere sind dann die laufenden Kosten - und davor hätte ich einen höllischen Respekt. Der Wirkungsgrad einer typischen Kompressionskältemaschine ist auch nicht wirklich berühmt, solltest du 20 % erreichen wäre dies schon ziemlich gut.
Bleiben wir bei dem oben genannten Beispiel mit 25 W Verlust sobald du deine Solltemperatur erreicht hast:
25 W/0,2 = 125 W --> am Tag 24h * 125 W = 3 kWh el. Energiebedarf *hust*
Es steht und fällt letztlich auch mit der Qualität der Wärmedämmung des zu kühlenden Raumes/Tanks - bisschen platt ausgedrückt: Je kleiner der k-Wert der Dämmung desto besser und je kühler der Aufstellort, desto besser.


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red_folder.gif erstellt am: 23.2.2012 um 14:17  
Jau, Mantelkühlung, aber wie?

Einfach ein Blech um ein Fass geschweißt und Anschluss rangeschweißt und dann laufen gelassen. Kann das so einfach sein? grübel? Als Drucktanks wären natürlich die 50 Liter KEGs optimal. Angenommen ich würde einen zweiten Mantel anschweißen lassen im Abstand von einem cm. Dann bleibt noch die Frage. Muss dieser Mantel den gesamten Mantel des Fasses bedecken oder reichen ca 1/3.

Grüße
Holger


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Zitat von Holger-Pohl, am 23.2.2012 um 14:17
Jau, Mantelkühlung, aber wie?

Einfach ein Blech um ein Fass geschweißt und Anschluss rangeschweißt und dann laufen gelassen. Kann das so einfach sein? grübel? Als Drucktanks wären natürlich die 50 Liter KEGs optimal. Angenommen ich würde einen zweiten Mantel anschweißen lassen im Abstand von einem cm. Dann bleibt noch die Frage. Muss dieser Mantel den gesamten Mantel des Fasses bedecken oder reichen ca 1/3.

Ja, es kann so einfach sein. Ist letztlich das Prinzip "Bierkasten im Bach" vom Camping

Das ein Drittel reicht bezweifel ich allerdings - und wenn dann soweit oben wie möglich, sonst erreichst du praktisch keine Konvektion und ein perfekte thermische Schichtung im Behälter. Vorlauf immer von unten Rücklauf immer von oben.

Aber das lässt sich ja als ein relativ einfache und preiswerte Experiment durchführen - wenn du jemanden kennst der die das zusammenschweißt. Dämmung drum, statt Bier dann "warmes" Wasser einfüllen, ein Thermofühler reinhängen. Kühlung aufdrehen und beobachten.
Alles andere Gesagte gilt allerdings weiterhin - Kühlmitteltemperatur so niedrig wie nur irgend möglich und gut dämmen.


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red_folder.gif erstellt am: 23.2.2012 um 19:59  
Naja, war nur so ein Gedanke, aber ich habe mir überlegt, dass man vielleicht zwei 50 liter KEG-Fässer zusammenschweißen könnte. Grübel!

Bringt das was, da ja dann die Höhe verdoppelt wird, oder ist es jetzt wieder besser, wenn wir eher nicht in die Höhe gehen, sondern lieber den Durchmesser vergrößern?

Was bringt jetzt Kühltechnisch mehr?


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Zitat von Holger-Pohl, am 23.2.2012 um 14:17
Jau, Mantelkühlung, aber wie?

Einfach ein Blech um ein Fass geschweißt und Anschluss rangeschweißt und dann laufen gelassen. Kann das so einfach sein? grübel? Als Drucktanks wären natürlich die 50 Liter KEGs optimal. Angenommen ich würde einen zweiten Mantel anschweißen lassen im Abstand von einem cm. Dann bleibt noch die Frage. Muss dieser Mantel den gesamten Mantel des Fasses bedecken oder reichen ca 1/3.

Grüße
Holger

Die gekauften Kühlbänder sind Punkt-geschweißt um Turbulenz zu erzeugen und haben zwei Hälften um den Ein und Ausgang zu trennen.
Schau das Bild mal an



Cheers,
ClaudiusB


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