Происхождение теплообменников со скребковым поверхностным теплоносителем
История создания и развития теплообменников со скребковым теплообменником восходит к началу XX века. Их появление не стало мгновенным успехом, а скорее ответом на присущие традиционным теплообменникам ограничения при работе со специфическими материалами.
Период происхождения: 1920-е - 1930-е годы
Концепция и первоначальный дизайн скребковых теплообменников формировались в основном в этот период под влиянием пищевой промышленности, в частности, производства маргарина и мороженого.
1. Проблемы, которые необходимо решить:
o Материалы с высокой вязкостью: Такие материалы, как масло, смесь для мороженого и джем, обладают чрезвычайно высокой вязкостью и плохой текучестью в традиционных трубчатых или пластинчатых теплообменниках, легко засоряются и приводят к очень низкой эффективности теплопередачи.
o Чувствительность к сдвигу: Образование кристаллов жира или кристаллов льда в этих материалах требует точного контроля. Интенсивное или неравномерное охлаждение может привести к грубой текстуре и плохому вкусу.
o Загрязнение и коксование: Материалы, содержащие сахар или белок, имеют тенденцию затвердевать и карамелизоваться на нагревательных поверхностях, что не только влияет на теплопередачу, но и приводит к ухудшению качества продукции и затрудняет очистку оборудования.
2. Пионеры в области технологий:
Один из самых ранних патентов на теплообменники со скребковыми поверхностями относится к концу 1920-х — началу 1930-х годов. Например, примерно в 1928 году инженеры компании Gerhard в Германии (позже вошедшей в состав группы APV) провели новаторскую работу в этой области.
Ещё одной ключевой фигурой был Чарли Линн, который разработал первый коммерчески успешный теплообменник со скребковым теплообменником для подразделения Votator корпорации Girdler в США (примерно в 1933-1935 годах). Это устройство изначально было изобретено для непрерывного производства маргарина. Название «Votator» даже надолго стало синонимом теплообменников со скребковым теплообменником.
Инновационные принципы работы
В основе конструкции теплообменников со скребковым теплообменником лежит оригинальное решение вышеуказанных проблем:
• Счищающее действие: Внутри теплообменного цилиндра ротор, оснащенный скребками, вращается с высокой скоростью. Скребки под действием центробежной силы или пружин плотно прилегают к стенке цилиндра, постоянно соскабливая пленку материала с внутренней стенки.
• Четыре основных преимущества:
1. Непрерывное обновление поверхности теплообмена: предотвращает прилипание и загрязнение материалов, поддерживая чрезвычайно высокую эффективность теплопередачи.
2. Равномерное перемешивание и сдвиг: Обеспечивает равномерный нагрев и охлаждение всего материала и позволяет регулировать силу сдвига, что имеет решающее значение для процесса кристаллизации (например, кристаллизации жиров и образования кристаллов льда).
3. Работа с чрезвычайно высокой вязкостью: Механическое соскабливание и проталкивание позволяют ему справляться с пастообразными, кремообразными и даже гранулированными жидкостями, с которыми традиционные теплообменники не могут справиться.
4. Чрезвычайно короткое время пребывания: Материал проходит через теплообменник тонкой пленкой, что делает его идеально подходящим для термочувствительных материалов и позволяет максимально сохранить вкус, цвет и питательные свойства продукта.
Развитие и популяризация
• 1940-е - 1950-е годы: В связи с ускорением индустриализации пищевой промышленности до и после Второй мировой войны, скребковые теплообменники быстро получили распространение в молочной, джемовой и соусной промышленности. Непрерывная заморозка мороженого стала еще одним важным направлением применения.
• С 1960-х годов по настоящее время: Сфера их применения расширилась от пищевой промышленности до химической, фармацевтической, нефтехимической и полимерной промышленности. Они используются для работы со сложными жидкостями, такими как расплавы полимеров, парафин, асфальт, косметика и фармацевтические препараты.
• Технологический прогресс: В современных теплообменниках со скребковыми поверхностями достигнуты значительные успехи в области материалов (например, использование износостойких и коррозионностойких твердых покрытий), технологии герметизации, автоматизированного управления (точный контроль температуры, давления и скорости) и модульной конструкции.
Краткое содержание
Скребковый теплообменник появился в 1920-х и 1930-х годах. Он был изобретен для удовлетворения технологических потребностей в непрерывном нагреве, охлаждении, кристаллизации и стерилизации высоковязких и термочувствительных материалов в пищевой промышленности. Его изобретение стало важной вехой в истории оборудования для перерабатывающей промышленности, расширив простую функцию «теплообмена» до комбинированной операции «теплообмена и механической обработки». И по сей день он играет незаменимую роль во многих отраслях промышленности.
Дата публикации: 20 октября 2025 г.