Ursprunget till skrapade ytvärmeväxlare

Ursprunget till skrapade ytvärmeväxlare

Ursprunget och utvecklingen av skrapade ytvärmeväxlare kan spåras tillbaka till början av 1900-talet. Deras skapande var inte en succé över en natt utan snarare ett svar på de inneboende begränsningarna hos traditionella värmeväxlare när det gäller att hantera specifika material.

Kärnursprung: 1920-talet - 1930-talet

Konceptet och den initiala designen av skrapade ytvärmeväxlare formades huvudsakligen under denna period, pådrivna av livsmedelsindustrin, särskilt inom produktion av margarin och glass.

1. Problem som ska lösas:

o Högviskösa material: Material som smör, glassmix och sylt är extremt viskösa och har dålig flytförmåga i traditionella rör- eller plattvärmeväxlare, vilket lätt täpps till och resulterar i mycket låg värmeöverföringseffektivitet.

o Skjuvkänslighet: Bildningen av fettkristaller eller iskristaller i dessa material kräver noggrann kontroll. Intensiv eller ojämn kylning kan leda till en grov konsistens och dålig smak.

o Nedsmutsning och koksbildning: Material som innehåller socker eller protein tenderar att stelna och karamellisera på uppvärmningsytor, vilket inte bara påverkar värmeöverföringen utan också orsakar produktförsämring och svårigheter vid rengöring av utrustningen.

2. Pionjärer inom teknologi:

Ett av de tidigaste patenten för skrapade värmeväxlare kan spåras tillbaka till slutet av 1920-talet till början av 1930-talet. Till exempel, omkring 1928, utförde ingenjörer vid Gerhard Company i Tyskland (senare en del av APV-gruppen) banbrytande arbete inom detta område.

En annan nyckelfigur var CO (Charlie) Linn, som konstruerade den första kommersiellt framgångsrika skrapvärmeväxlaren för Votator-divisionen inom Girdler Corporation i USA (runt 1933-1935). Denna anordning uppfanns ursprungligen för kontinuerlig produktion av margarin. Namnet "Votator" blev till och med synonymt med skrapvärmeväxlare under lång tid.

Innovativa arbetspunkter

Kärnkonstruktionen hos skrapade ytvärmeväxlare åtgärdar på ett sinnrikt sätt ovanstående problem:

• Skrapning: Inuti värmeväxlarcylindern roterar en rotor utrustad med skrapor med hög hastighet. Skraporna fäster tätt mot cylinderväggen under påverkan av centrifugalkraft eller fjädrar och skrapar ständigt bort materialfilmen på innerväggen.

• Fyra stora fördelar:

1. Kontinuerlig förnyelse av värmeöverföringsytan: Förhindrar materialvidhäftning och nedsmutsning, vilket bibehåller extremt hög värmeöverföringseffektivitet.

2. Jämn blandning och skjuvning: Säkerställer jämn uppvärmning och kylning av hela materialet och ger kontrollerbar skjuvkraft, vilket är avgörande för kristallisationsprocessen (såsom fettkristallisation och iskristallbildning).

3. Hantering av extremt hög viskositet: Den mekaniska skrapningen och tryckfunktionen gör att den kan hantera degiga, krämiga och till och med granulära vätskor som traditionella värmeväxlare inte kan hantera.

4. Extremt kort uppehållstid: Materialet passerar genom värmeväxlaren i en tunn film, vilket gör det mycket lämpligt för värmekänsliga material och maximerar bevarandet av produktens smak, färg och näringsinnehåll.

Utveckling och popularisering

• 1940-1950-talen: Med den accelererande livsmedelsindustrialiseringen före och efter andra världskriget användes skrapade ytvärmeväxlare snabbt inom mejeri-, sylt- och såsindustrin. Kontinuerlig frysning av glass var en annan milstolpe inom tillämpningen.

• 1960-talet till nutid: Deras användningsområden har expanderat från livsmedelsindustrin till kemisk, farmaceutisk, petrokemisk och plastpolymerindustrier. De används för att hantera krävande vätskor som polymersmältor, paraffin, asfalt, kosmetika och läkemedel.

• Teknologiska framsteg: Moderna skrapade värmeväxlare har gjort betydande framsteg inom material (såsom användning av slitstarka och korrosionsbeständiga hårda beläggningar), tätningsteknik, automatiseringsstyrning (exakt kontroll av temperatur, tryck och hastighet) och modulär design.

Sammanfattning

Skrapvärmeväxlarens ursprung kan exakt placeras i 1920- och 1930-talen. Den uppfanns för att möta processkraven för kontinuerlig uppvärmning, kylning, kristallisering och sterilisering av högviskösa och värmekänsliga material inom livsmedelsindustrin. Dess uppfinning var en betydande milstolpe i processindustrins utrustnings historia och utökade den enkla "värmeväxlingsfunktionen" till en kombinerad operation av "värmeväxling och mekanisk bearbetning". Än idag spelar den fortfarande en oersättlig roll inom många industriområden.