Потеклото на разменувачите на топлина со стружена површина

Потеклото на разменувачите на топлина со стружена површина

Потеклото и развојот на разменувачите на топлина со стругава површина може да се проследи уште од почетокот на 20 век. Нивното создавање не беше успех преку ноќ, туку одговор на вродените ограничувања на традиционалните разменувачи на топлина при работа со специфични материјали.

Основно потекло: 1920-ти - 1930-ти

Концептот и почетниот дизајн на разменувачите на топлина со стружеста површина беа главно формирани во овој период, поттикнати од прехранбената индустрија, особено во производството на маргарин и сладолед.

1. Проблеми што треба да се решат:

o Материјали со висок вискозитет: Материјалите како путер, мешавина за сладолед и џем се екстремно вискозни и имаат слаба проточност во традиционалните цевни или плочести разменувачи на топлина, лесно се затнуваат и резултираат со многу ниска ефикасност на пренос на топлина.

o Чувствителност на смолкнување: Формирањето на масни кристали или кристали од мраз во овие материјали бара прецизна контрола. Интензивното или нерамномерното ладење може да доведе до груба текстура и лош вкус.

o Загадување и коксирање: Материјалите што содржат шеќер или протеини имаат тенденција да се зацврстуваат и карамелизираат на грејните површини, не само што влијаат на преносот на топлина, туку и предизвикуваат влошување на производот и тешкотии при чистењето на опремата.

2. Пионери во технологијата:

o Еден од најраните патенти за разменувачи на топлина со стругава површина може да се проследи од крајот на 1920-тите до почетокот на 1930-тите. На пример, околу 1928 година, инженерите во компанијата Gerhard во Германија (подоцна дел од APV Group) направија пионерска работа во оваа област.

o Друга клучна фигура беше CO (Чарли) Лин, кој го дизајнираше првиот комерцијално успешен разменувач на топлина со стругана површина за одделот Votator на Girdler Corporation во Соединетите Американски Држави (околу 1933-1935). Овој уред првично беше измислен за континуирано производство на маргарин. Името „Votator“ дури и долго време стана синоним за разменувачи на топлина со стругана површина.

Иновативни точки на принципот на работа

Дизајнот на основната структура на разменувачите на топлина со стружена површина генијално ги решава горенаведените проблеми:

• Дејство на стружење: Внатре во цилиндарот за размена на топлина, ротор опремен со стругалки ротира со голема брзина. Стрелките, под силата на центрифугалната сила или пружините, цврсто се прилепуваат за ѕидот на цилиндарот, постојано стружејќи го материјалниот филм на внатрешниот ѕид.

• Четири главни предности:

1. Континуирано обновување на површината за пренос на топлина: Спречува лепење и замачкување на материјалот, одржувајќи исклучително висока ефикасност на пренос на топлина.

2. Униформно мешање и стрижење: Обезбедува униформно загревање и ладење на целиот материјал и обезбедува контролирана сила на стрижење, што е клучно за процесот на кристализација (како што се кристализација на масти и формирање на мраз кристали).

3. Ракување со екстремно висок вискозитет: Механичкото стружење и туркање му овозможува да ракува со пастозни, кремасти, па дури и грануларни течности што традиционалните разменувачи на топлина не можат да ги ракуваат.

4. Исклучително кратко време на задржување: Материјалот поминува низ разменувачот на топлина во тенок филм, што го прави многу погоден за материјали чувствителни на топлина и максимизирање на зачувувањето на вкусот, бојата и хранливата вредност на производот.

Развој и популаризација

• 1940-ти - 1950-ти: Со забрзувањето на прехранбената индустрија пред и по Втората светска војна, разменувачите на топлина со стругана површина брзо се применуваа во индустриите за млечни производи, џем и сосови. Континуираното замрзнување на сладолед беше уште една пресвртница во примената.

• 1960-тите до денес: Нивните полиња на примена се проширија од прехранбената индустрија до хемиската, фармацевтската, петрохемиската и индустриите за пластични полимери. Тие се користат за ракување со предизвикувачки флуиди како што се полимерни стопи, парафин, асфалт, козметика и фармацевтски производи.

• Технолошки напредок: Современите разменувачи на топлина со стругава површина постигнаа значителен напредок во материјалите (како што е употребата на тврди премази отпорни на абење и корозија), технологијата на запечатување, контролата на автоматизација (прецизна контрола на температурата, притисокот и брзината) и модуларниот дизајн.

Резиме

Потеклото на стругачкиот разменувач на топлина може прецизно да се лоцира во 1920-тите и 1930-тите години. Измислен е за да ги задоволи барањата на процесот за континуирано загревање, ладење, кристализација и стерилизација на материјали со висок вискозитет и чувствителни на топлина во прехранбената индустрија. Неговиот изум беше значајна пресвртница во историјата на опремата за процесна индустрија, проширувајќи ја едноставната функција на „размена на топлина“ до комбинирана операција на „размена на топлина и механичка обработка“. До ден-денес, тој сè уште игра незаменлива улога во многу индустриски области.