Opprinnelsen til skrapede overflatevarmevekslere

Opprinnelsen til skrapede overflatevarmevekslere

Opprinnelsen og utviklingen av skrapede overflatevarmevekslere kan spores tilbake til tidlig på 1900-tallet. De ble ikke en suksess over natten, men snarere et svar på de iboende begrensningene tradisjonelle varmevekslere har når de håndterer spesifikke materialer.

Kjerneopprinnelse: 1920-tallet - 1930-tallet

Konseptet og den første designen av skrapede overflatevarmevekslere ble hovedsakelig dannet i denne perioden, drevet av næringsmiddelindustrien, spesielt i produksjonen av margarin og iskrem.

1. Problemer som skal løses:

o Høyviskøse materialer: Materialer som smør, iskremblanding og syltetøy er ekstremt viskøse og har dårlig flyteevne i tradisjonelle rør- eller platevarmevekslere, noe som lett tetter seg og resulterer i svært lav varmeoverføringseffektivitet.

o Skjærfølsomhet: Dannelsen av fettkrystaller eller iskrystaller i disse materialene krever presis kontroll. Intens eller ujevn avkjøling kan føre til grov tekstur og dårlig smak.

o Tilsmussing og koksdannelse: Materialer som inneholder sukker eller protein har en tendens til å størkne og karamellisere på varme overflater, noe som ikke bare påvirker varmeoverføringen, men også forårsaker produktforringelse og vanskeligheter med rengjøring av utstyr.

2. Pionerer innen teknologi:

o Et av de tidligste patentene for skrapede overflatevarmevekslere kan spores tilbake til slutten av 1920-tallet til begynnelsen av 1930-tallet. For eksempel, rundt 1928, utførte ingeniører ved Gerhard Company i Tyskland (senere en del av APV Group) banebrytende arbeid på dette feltet.

En annen nøkkelperson var CO (Charlie) Linn, som designet den første kommersielt vellykkede skrapevarmeveksleren for Votator-divisjonen til Girdler Corporation i USA (rundt 1933–1935). Denne enheten ble opprinnelig oppfunnet for kontinuerlig produksjon av margarin. Navnet «Votator» ble til og med synonymt med skrapevarmevekslere i lang tid.

Innovative arbeidsprinsipper

Kjernedesignet til skrapede overflatevarmevekslere adresserer problemene ovenfor på en genial måte:

• Skrapebevegelse: Inne i varmevekslersylinderen roterer en rotor utstyrt med skrapere med høy hastighet. Skraperne fester seg tett til sylinderveggen under påvirkning av sentrifugalkraft eller fjærer, og skraper konstant av materialfilmen på innerveggen.

• Fire store fordeler:

1. Kontinuerlig fornyelse av varmeoverføringsoverflaten: Forhindrer materialets heft og tilsmussing, og opprettholder ekstremt høy varmeoverføringseffektivitet.

2. Jevn blanding og skjæring: Sikrer jevn oppvarming og avkjøling av hele materialet og gir kontrollerbar skjærkraft, noe som er avgjørende for krystalliseringsprosessen (som fettkrystallisering og iskrystalldannelse).

3. Håndtering av ekstremt høy viskositet: Den mekaniske skrapingen og skyvefunksjonen gjør at den kan håndtere pastøse, kremete og til og med granulære væsker som tradisjonelle varmevekslere ikke kan håndtere.

4. Ekstremt kort oppholdstid: Materialet passerer gjennom varmeveksleren i en tynn film, noe som gjør det svært egnet for varmefølsomme materialer og maksimerer bevaringen av produktets smak, farge og næringsinnhold.

Utvikling og popularisering

• 1940- og 1950-tallet: Med den akselererende matindustrialiseringen før og etter andre verdenskrig, ble skrapede overflatevarmevekslere raskt tatt i bruk i meieri-, syltetøy- og sausindustrien. Kontinuerlig frysing av iskrem var en annen milepæl innen bruk.

• 1960-tallet til i dag: Bruksområdene deres har utvidet seg fra næringsmiddelindustrien til kjemisk, farmasøytisk, petrokjemisk og plastpolymerindustrien. De brukes til å håndtere krevende væsker som polymersmelter, parafin, asfalt, kosmetikk og legemidler.

• Teknologisk fremgang: Moderne skrapede overflatevarmevekslere har gjort betydelige fremskritt innen materialer (som bruk av slitesterke og korrosjonsbestandige harde belegg), tetningsteknologi, automatiseringskontroll (presis kontroll av temperatur, trykk og hastighet) og modulær design.

Sammendrag

Skrapevarmevekslerens opprinnelse kan nøyaktig lokaliseres til 1920- og 1930-tallet. Den ble oppfunnet for å møte prosesskravene til kontinuerlig oppvarming, kjøling, krystallisering og sterilisering av høyviskøse og varmefølsomme materialer i næringsmiddelindustrien. Oppfinnelsen var en betydelig milepæl i historien til prosessindustriutstyr, og utvidet den enkle "varmevekslings"-funksjonen til en kombinert operasjon av "varmeveksling og mekanisk prosessering". Den dag i dag spiller den fortsatt en uerstattelig rolle i mange industrifelt.