A orixe dos intercambiadores de calor de superficie raspada

A orixe dos intercambiadores de calor de superficie raspada

A orixe e o desenvolvemento dos intercambiadores de calor de superficie raspada remóntanse a principios do século XX. A súa creación non foi un éxito repentino, senón unha resposta ás limitacións inherentes dos intercambiadores de calor tradicionais á hora de traballar con materiais específicos.

Orixe do núcleo: décadas de 1920 - 1930

O concepto e o deseño inicial dos intercambiadores de calor de superficie raspada formáronse principalmente durante este período, impulsados ​​pola industria alimentaria, particularmente na produción de margarina e xeado.

1. Problemas a resolver:

o Materiais de alta viscosidade: materiais como a manteiga, a mestura para xeados e a marmelada son extremadamente viscosos e teñen unha fluidez deficiente nos intercambiadores de calor tradicionais de tubos ou placas, o que resulta nunha eficiencia de transferencia de calor moi baixa.

o Sensibilidade ao cizallamento: A formación de cristais de graxa ou cristais de xeo nestes materiais require un control preciso. Un arrefriamento intenso ou desigual pode dar lugar a unha textura grosa e a un mal sabor.

o Incrustacións e coqueización: os materiais que conteñen azucre ou proteínas tenden a solidificarse e caramelizarse nas superficies quentes, o que non só afecta a transferencia de calor, senón que tamén provoca a deterioración do produto e dificulta a limpeza dos equipos.

2. Pioneiros na tecnoloxía:

Unha das primeiras patentes para intercambiadores de calor de superficie raspada remóntase a finais da década de 1920 e principios da de 1930. Por exemplo, arredor de 1928, os enxeñeiros da empresa Gerhard de Alemaña (que máis tarde formaría parte do grupo APV) realizaron un traballo pioneiro neste campo.

Outra figura clave foi CO (Charlie) Linn, que deseñou o primeiro intercambiador de calor de superficie raspada comercialmente exitoso para a división Votator de Girdler Corporation nos Estados Unidos (arredor de 1933-1935). Este dispositivo foi inventado orixinalmente para a produción continua de margarina. O nome "Votator" incluso se converteu en sinónimo de intercambiadores de calor de superficie raspada durante moito tempo.

Puntos innovadores do principio de funcionamento

O deseño central dos intercambiadores de calor de superficie raspada aborda enxeñosamente os problemas anteriores:

• Acción de raspado: Dentro do cilindro de intercambio de calor, un rotor equipado con raspadores xira a alta velocidade. Os raspadores, baixo a forza da forza centrífuga ou de resortes, adhírense firmemente á parede do cilindro, raspando constantemente a película de material da parede interior.

• Catro vantaxes principais:

1. Renovación continua da superficie de transferencia de calor: impide a adhesión e a incrustación do material, mantendo unha eficiencia de transferencia de calor extremadamente alta.

2. Mestura e cizallamento uniformes: garante un quecemento e arrefriamento uniformes de todo o material e proporciona unha forza de cizallamento controlable, que é crucial para o proceso de cristalización (como a cristalización de graxa e a formación de cristais de xeo).

3. Manexo de viscosidade extremadamente alta: a acción mecánica de raspado e empuxe permítelle manexar fluídos pastosos, cremosos e mesmo granulares que os intercambiadores de calor tradicionais non poden manexar.

4. Tempo de residencia extremadamente curto: o material pasa a través do intercambiador de calor nunha película fina, o que o fai moi axeitado para materiais sensibles á calor e maximiza a conservación do sabor, a cor e a nutrición do produto.

Desenvolvemento e popularización

• Décadas de 1940 - 1950: Coa aceleración da industrialización alimentaria antes e despois da Segunda Guerra Mundial, os intercambiadores de calor de superficie raspada aplicáronse rapidamente nas industrias lácteas, de marmeladas e de salsas. A conxelación continua de xeado foi outra aplicación histórica.

• Década de 1960 ata a actualidade: os seus campos de aplicación ampliáronse desde a industria alimentaria ata as industrias química, farmacéutica, petroquímica e de polímeros plásticos. Úsanse para manexar fluídos complexos como polímeros fundidos, parafina, asfalto, cosméticos e produtos farmacéuticos.

• Progreso tecnolóxico: Os intercambiadores de calor de superficie raspada modernos lograron avances significativos en materiais (como o uso de revestimentos duros resistentes ao desgaste e á corrosión), tecnoloxía de selado, control de automatización (control preciso da temperatura, presión e velocidade) e deseño modular.

Resumo

A orixe do intercambiador de calor raspador pódese situar con precisión nas décadas de 1920 e 1930. Foi inventado para satisfacer as demandas dos procesos de quecemento, arrefriamento, cristalización e esterilización continuos de materiais de alta viscosidade e sensibles á calor na industria alimentaria. A súa invención supuxo un fito significativo na historia dos equipos da industria de procesos, expandindo a simple función de "intercambio de calor" a unha operación combinada de "intercambio de calor e procesamento mecánico". Ata o día de hoxe, aínda desempeña un papel irremplazable en moitos campos industriais.