Kraabitud pinnaga soojusvahetite päritolu
Kraabitava pinnaga soojusvahetite päritolu ja arengut saab jälgida 20. sajandi algusesse. Nende loomine ei olnud üleöö edu, vaid pigem vastus traditsiooniliste soojusvahetite loomupärastele piirangutele teatud materjalidega töötamisel.
Põhipäritolu: 1920.–1930. aastad
Kraabitava pinnaga soojusvahetite kontseptsioon ja esialgne disain kujunesid peamiselt sel perioodil, mida ajendas toiduainetööstus, eriti margariini ja jäätise tootmine.
1. Lahendatavad probleemid:
o Kõrge viskoossusega materjalid: Materjalid nagu või, jäätisesegu ja moos on äärmiselt viskoossed ja neil on traditsioonilistes toru- või plaatsoojusvahetites halb voolavus, mis ummistab kergesti ja mille tulemuseks on väga madal soojusülekande efektiivsus.
o Nihketundlikkus: Rasva- või jääkristallide moodustumine nendes materjalides nõuab täpset kontrolli. Tugev või ebaühtlane jahutamine võib põhjustada jämeda tekstuuri ja halva maitse.
o Saastumine ja koksistumine: Suhkrut või valku sisaldavad materjalid kipuvad kuumutuspindadel tahkuma ja karamelliseeruma, mis mitte ainult ei mõjuta soojusülekannet, vaid põhjustab ka toote riknemist ja raskusi seadmete puhastamisel.
2. Tehnoloogia pioneerid:
o Üks varasemaid kraabitava pinnaga soojusvahetite patente pärineb 1920. aastate lõpust kuni 1930. aastate alguseni. Näiteks umbes 1928. aastal tegid Saksamaal Gerhard Company (hiljem APV Grupi osa) insenerid selles valdkonnas teedrajavat tööd.
o Teine võtmeisik oli CO (Charlie) Linn, kes konstrueeris Ameerika Ühendriikides Girdler Corporationi Votator divisjonile esimese kaubanduslikult eduka kraapitud pinnaga soojusvaheti (umbes 1933–1935). See seade leiutati algselt margariini pidevaks tootmiseks. Nimi "Votator" sai pikaks ajaks isegi kraapitud pinnaga soojusvahetite sünonüümiks.
Tööpõhimõtte uuenduslikud punktid
Kraabitava pinnaga soojusvahetite põhikonstruktsioon lahendab nutikalt ülaltoodud probleemid:
• Kraapimistoime: Soojusvahetussilindri sees pöörleb suurel kiirusel kraapides olev rootor. Tsentrifugaaljõu või vedrude mõjul kleepuvad kraabitsad tihedalt silindri seina vastu, kraapides pidevalt maha siseseinal olevat materjalikilet.
• Neli peamist eelist:
1. Soojusülekande pinna pidev uuendamine: hoiab ära materjali kleepumise ja saastumise, säilitades äärmiselt kõrge soojusülekande efektiivsuse.
2. Ühtlane segamine ja nihutamine: Tagab kogu materjali ühtlase kuumutamise ja jahutamise ning annab kontrollitava nihkejõu, mis on kristalliseerumisprotsessi (näiteks rasva kristalliseerumise ja jääkristallide moodustumise) jaoks ülioluline.
3. Äärmiselt kõrge viskoossusega vedelike käitlemine: Mehaaniline kraapimis- ja tõuketoime võimaldab sellel käsitseda pastataolisi, kreemjaid ja isegi granuleeritud vedelikke, millega traditsioonilised soojusvahetid hakkama ei saa.
4. Äärmiselt lühike viibimisaeg: materjal läbib soojusvahetit õhukese kilena, mistõttu see sobib suurepäraselt kuumustundlike materjalide jaoks ning maksimeerides toote maitse, värvi ja toiteväärtuse säilimist.
Arendus ja populariseerimine
• 1940.–1950. aastad: Toiduainete industrialiseerimise kiirenemisega enne ja pärast Teist maailmasõda hakati kraapitud pinnaga soojusvaheteid kiiresti rakendama piimatoodete, moosi ja kastmete tööstuses. Jäätise pidev külmutamine oli veel üks oluline rakendus.
• 1960. aastatest tänapäevani: Nende rakendusvaldkonnad on laienenud toiduainetööstusest keemia-, farmaatsia-, naftakeemia- ja plastpolümeeride tööstuseni. Neid kasutatakse keeruliste vedelike, näiteks polümeerisulamite, parafiini, asfaldi, kosmeetika ja ravimite käitlemiseks.
• Tehnoloogiline areng: Kaasaegsed kraapimispinnaga soojusvahetid on teinud olulisi edusamme materjalide (näiteks kulumiskindlate ja korrosioonikindlate kõvade katete kasutamine), tihendustehnoloogia, automatiseerimise juhtimise (temperatuuri, rõhu ja kiiruse täpne reguleerimine) ja moodulkonstruktsiooni osas.
Kokkuvõte
Kraapsoojusvaheti päritolu saab täpselt määrata 1920. ja 1930. aastatesse. See leiutati toiduainetööstuses kõrge viskoossusega ja kuumustundlike materjalide pideva kuumutamise, jahutamise, kristalliseerimise ja steriliseerimise protsessinõuete rahuldamiseks. Selle leiutamine oli oluline verstapost töötleva tööstuse seadmete ajaloos, laiendades lihtsat "soojusvahetuse" funktsiooni "soojusvahetuse ja mehaanilise töötlemise" kombineeritud toiminguks. Tänapäevani mängib see paljudes tööstusvaldkondades asendamatut rolli.
Postituse aeg: 20. okt 2025