A kapart felületű hőcserélők eredete

A kapart felületű hőcserélők eredete

A kapart felületű hőcserélők eredete és fejlődése a 20. század elejére vezethető vissza. Létrehozásuk nem egyik napról a másikra volt sikeres, hanem inkább a hagyományos hőcserélőkben rejlő korlátokra adott válaszként, amikor bizonyos anyagokkal dolgoztak.

Eredet: 1920-as - 1930-as évek

A kapart felületű hőcserélők koncepciója és kezdeti kialakítása főként ebben az időszakban alakult ki, az élelmiszeripar, különösen a margarin és a fagylalt gyártása által vezérelve.

1. Megoldandó problémák:

o Nagy viszkozitású anyagok: Az olyan anyagok, mint a vaj, a fagylaltkeverék és a lekvár rendkívül viszkózusak és rosszul folyóak a hagyományos cső- vagy lemezes hőcserélőkben, könnyen eltömődhetnek és nagyon alacsony hőátadási hatékonyságot eredményeznek.

o Nyírási érzékenység: A zsírkristályok vagy jégkristályok képződése ezekben az anyagokban pontos szabályozást igényel. Az intenzív vagy egyenetlen hűtés durva állagot és rossz ízt eredményezhet.

o Lerakódás és kokszosodás: A cukrot vagy fehérjét tartalmazó anyagok hajlamosak megszilárdulni és karamellizálódni a fűtőfelületeken, ami nemcsak a hőátadást befolyásolja, hanem a termék romlását és a berendezések tisztításának nehézségeit is okozza.

2. A technológia úttörői:

o A kapart felületű hőcserélőkre vonatkozó egyik legkorábbi szabadalom az 1920-as évek végére és az 1930-as évek elejére vezethető vissza. Például 1928 körül a németországi Gerhard Company (később az APV Csoport része) mérnökei úttörő munkát végeztek ezen a területen.

o Egy másik kulcsfigura CO (Charlie) Linn volt, aki az Egyesült Államokban a Girdler Corporation Votator részlege számára tervezte az első kereskedelmileg sikeres kapart felületű hőcserélőt (kb. 1933-1935). Ezt a készüléket eredetileg margarin folyamatos gyártására találták fel. A "Votator" név hosszú időre a kapart felületű hőcserélők szinonimájává vált.

Az innovatív működési elv

A kapart felületű hőcserélők magkialakítása ötletesen kezeli a fenti problémákat:

• Kaparó hatás: A hőcserélő henger belsejében egy kaparókkal felszerelt rotor nagy sebességgel forog. A kaparók centrifugális erő vagy rugók hatására szorosan a henger falához simulnak, és folyamatosan kaparják le a belső falon lévő anyagfilmet.

• Négy fő előny:

1. A hőátadó felület folyamatos megújulása: Megakadályozza az anyagok összetapadását és eltömődését, így rendkívül magas hőátadási hatékonyságot biztosít.

2. Egyenletes keverés és nyírás: Biztosítja a teljes anyag egyenletes melegítését és hűtését, valamint szabályozható nyíróerőt biztosít, ami kulcsfontosságú a kristályosodási folyamatban (például a zsírkristályosodásban és a jégkristályképződésben).

3. Rendkívül nagy viszkozitású folyadékok kezelése: A mechanikus kaparó és nyomó hatás lehetővé teszi a pasztaszerű, krémes és akár szemcsés folyadékok kezelését is, amelyeket a hagyományos hőcserélők nem tudnak kezelni.

4. Rendkívül rövid tartózkodási idő: Az anyag vékony filmrétegként halad át a hőcserélőn, így kiválóan alkalmas hőérzékeny anyagokhoz, és maximalizálja a termék ízének, színének és tápértékének megőrzését.

Fejlesztés és népszerűsítés

• 1940-es - 1950-es évek: Az élelmiszeriparosítás felgyorsulásával a második világháború előtt és után a kapart felületű hőcserélőket gyorsan alkalmazták a tejtermék-, lekvár- és szószgyártásban. A fagylalt folyamatos fagyasztása egy másik mérföldkőnek számított.

• 1960-as évektől napjainkig: Alkalmazási területük az élelmiszeripartól a vegyiparig, a gyógyszeriparig, a petrolkémiai iparig és a műanyag-polimer iparig terjedt. Problémás folyadékok, például polimerolvadékok, paraffin, aszfalt, kozmetikumok és gyógyszerek kezelésére használják őket.

• Technológiai fejlődés: A modern kapartfelületű hőcserélők jelentős előrelépéseket tettek az anyagok (például kopásálló és korrózióálló kemény bevonatok használata), a tömítéstechnológia, az automatizálási vezérlés (a hőmérséklet, a nyomás és a sebesség precíz szabályozása) és a moduláris kialakítás terén.

Összefoglalás

A kaparós hőcserélő eredete pontosan az 1920-as és 1930-as évekre tehető. Az élelmiszeriparban a nagy viszkozitású és hőérzékeny anyagok folyamatos melegítésének, hűtésének, kristályosításának és sterilizálásának folyamatigényeinek kielégítésére találták fel. Feltalálása jelentős mérföldkő volt a feldolgozóipari berendezések történetében, mivel az egyszerű „hőcsere” funkciót a „hőcsere és a mechanikai feldolgozás” kombinált működésévé bővítette. A mai napig pótolhatatlan szerepet játszik számos ipari területen.