Порекло измењивача топлоте са струганом површином
Порекло и развој измењивача топлоте са струганом површином могу се пратити до почетка 20. века. Њихово стварање није био успех преко ноћи, већ одговор на инхерентна ограничења традиционалних измењивача топлоте при раду са специфичним материјалима.
Порекло језгра: 1920-те - 1930-те
Концепт и почетни дизајн измењивача топлоте са струганом површином углавном су формирани током овог периода, вођени прехрамбеном индустријом, посебно у производњи маргарина и сладоледа.
1. Проблеми које треба решити:
o Материјали високе вискозности: Материјали попут путера, смесе за сладолед и џема су изузетно вискозни и имају лошу течљивост у традиционалним цевним или плочастим измењивачима топлоте, лако се зачепљују и резултирају веома ниском ефикасношћу преноса топлоте.
o Осетљивост на смицање: Формирање кристала масти или кристала леда у овим материјалима захтева прецизну контролу. Интензивно или неравномерно хлађење може довести до грубе текстуре и лошег укуса.
o Загађење и коксовање: Материјали који садрже шећер или протеине имају тенденцију да се стврдну и карамелизују на површинама за грејање, што не само да утиче на пренос топлоте већ и узрокује кварење производа и потешкоће у чишћењу опреме.
2. Пионири у технологији:
Један од најранијих патената за измењиваче топлоте са струганом површином може се пратити из касних 1920-их до раних 1930-их. На пример, око 1928. године, инжењери компаније Gerhard у Немачкој (касније део APV групе) направили су пионирски рад у овој области.
o Још једна кључна фигура био је CO (Чарли) Лин, који је пројектовао први комерцијално успешан измењивач топлоте са струганом површином за одељење Вотатор компаније Гирдлер Корпорејшн у Сједињеним Државама (око 1933-1935). Овај уређај је првобитно изумен за континуирану производњу маргарина. Назив „Вотатор“ је чак дуго времена постао синоним за измењиваче топлоте са струганом површином.
Иновативне тачке принципа рада
Основни дизајн измењивача топлоте са струганом површином домишљато решава горе наведене проблеме:
• Стругање: Унутар цилиндра за измену топлоте, ротор опремљен стругачима ротира великом брзином. Стругачи, под дејством центрифугалне силе или опруга, чврсто се прилепљују уз зид цилиндра, стално стружући филм материјала са унутрашњег зида.
• Четири главне предности:
1. Континуирано обнављање површине за пренос топлоте: Спречава приањање и прљање материјала, одржавајући изузетно високу ефикасност преноса топлоте.
2. Равномерно мешање и смицање: Обезбеђује равномерно загревање и хлађење целог материјала и пружа контролисану силу смицања, што је кључно за процес кристализације (као што су кристализација масти и формирање кристала леда).
3. Руковање изузетно високим вискозитетом: Механичко стругање и гурање омогућава му да обрађује пастозне, кремасте, па чак и грануларне течности које традиционални измењивачи топлоте не могу да поднесу.
4. Изузетно кратко време задржавања: Материјал пролази кроз измењивач топлоте у танком филму, што га чини веома погодним за материјале осетљиве на топлоту и максимизира очување укуса, боје и хранљивих материја производа.
Развој и популаризација
• 1940-те - 1950-те: Са убрзањем индустријализације хране пре и после Другог светског рата, измењивачи топлоте са струганом површином су се брзо примењивали у индустрији млечних производа, џема и сосова. Континуирано замрзавање сладоледа била је још једна прекретница у примени.
• Од 1960-их до данас: Њихова поља примене су се проширила од прехрамбене индустрије до хемијске, фармацеутске, петрохемијске и индустрије пластичних полимера. Користе се за руковање захтевним флуидима као што су полимерне растопине, парафин, асфалт, козметика и фармацеутски производи.
• Технолошки напредак: Модерни измењивачи топлоте са струганом површином постигли су значајан напредак у материјалима (као што је употреба тврдих премаза отпорних на хабање и корозију), технологији заптивања, аутоматизацији (прецизна контрола температуре, притиска и брзине) и модуларном дизајну.
Резиме
Порекло стругачког измењивача топлоте може се прецизно лоцирати у 1920-те и 1930-те. Изумен је да би задовољио захтеве процеса континуираног загревања, хлађења, кристализације и стерилизације материјала високе вискозности и осетљивих на топлоту у прехрамбеној индустрији. Његов изум је био значајна прекретница у историји опреме у процесној индустрији, проширујући једноставну функцију „размене топлоте“ на комбиновану операцију „размене топлоте и механичке обраде“. До данас, он и даље игра незаменљиву улогу у многим индустријским областима.
Време објаве: 20. октобар 2025.