स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सचा उगम

स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सचा उगम

उगम आणि विकासस्क्रॅप केलेले पृष्ठभाग उष्णता विनिमयकयाचा उगम २० व्या शतकाच्या सुरुवातीपर्यंत शोधता येतो. त्यांची निर्मिती एका रात्रीत मिळालेले यश नव्हते, तर विशिष्ट सामग्री हाताळताना पारंपरिक उष्णता विनिमयकांच्या अंगभूत मर्यादांना दिलेला तो एक प्रतिसाद होता.

 

मुख्य उगम: १९२० - १९३० चे दशक

स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सची संकल्पना आणि प्रारंभिक रचना मुख्यत्वे याच काळात, अन्न उद्योगामुळे, विशेषतः मार्जरीन आणि आईस्क्रीमच्या उत्पादनामुळे तयार झाली.

१. सोडवायच्या समस्या:

o उच्च स्निग्धता असलेले पदार्थ: लोणी, आईस्क्रीम मिक्स आणि जॅम यांसारखे पदार्थ अत्यंत स्निग्ध असतात आणि पारंपरिक ट्यूब किंवा प्लेट हीट एक्सचेंजरमध्ये त्यांची प्रवाहीता कमी असते, ज्यामुळे ते सहजपणे चोक होतात आणि परिणामी उष्णता हस्तांतरणाची कार्यक्षमता खूप कमी होते.

o शियर सेन्सिटिव्हिटी: या पदार्थांमध्ये चरबीचे स्फटिक किंवा बर्फाचे स्फटिक तयार होण्यावर अचूक नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे. तीव्र किंवा असमान शीतलीकरणामुळे खडबडीत पोत आणि खराब चव येऊ शकते.

o फॉलिंग आणि कोकिंग: साखर किंवा प्रथिने असलेले पदार्थ उष्णता देणाऱ्या पृष्ठभागांवर घट्ट होऊन कॅरमेलाइझ होतात, ज्यामुळे केवळ उष्णता हस्तांतरणावर परिणाम होत नाही, तर उत्पादनाची गुणवत्ता खालावते आणि उपकरणे स्वच्छ करणेही कठीण होते.

२. तंत्रज्ञानातील अग्रणी:

स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सच्या सर्वात जुन्या पेटंटपैकी एक १९२० च्या दशकाच्या उत्तरार्धापासून ते १९३० च्या दशकाच्या सुरुवातीपर्यंत शोधता येते. उदाहरणार्थ, १९२८ च्या सुमारास, जर्मनीतील गेरहार्ड कंपनीतील (नंतर एपीव्ही ग्रुपचा भाग) अभियंत्यांनी या क्षेत्रात अग्रगण्य कार्य केले.

आणखी एक प्रमुख व्यक्ती म्हणजे सीओ (चार्ली) लिन, ज्यांनी अमेरिकेतील गिर्डलर कॉर्पोरेशनच्या व्होटेटर विभागासाठी (सुमारे १९३३-१९३५) पहिले व्यावसायिकदृष्ट्या यशस्वी स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर डिझाइन केले. हे उपकरण मूळतः मार्जरीनच्या अखंड उत्पादनासाठी शोधले गेले होते. 'व्होटेटर' हे नाव बऱ्याच काळासाठी स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजरचे समानार्थी बनले होते.

कार्यतत्त्वाचे नाविन्यपूर्ण मुद्दे

स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सची मूळ रचना वरील समस्यांवर कल्पकतेने तोडगा काढते:

• खरवडण्याची क्रिया: उष्णता विनिमय सिलेंडरच्या आत, खरवडणाऱ्या साधनांनी (स्क्रॅपर्स) सुसज्ज असलेला एक रोटर उच्च वेगाने फिरतो. ही खरवडणारी साधने, अपकेंद्री बल किंवा स्प्रिंगच्या प्रभावाखाली, सिलेंडरच्या भिंतीला घट्ट चिकटून राहतात आणि आतील भिंतीवरील पदार्थाचा पातळ थर सतत खरवडून काढतात.

• चार प्रमुख फायदे:

१. उष्णता हस्तांतरण पृष्ठभागाचे सतत नूतनीकरण: यामुळे पदार्थांचे चिकटणे आणि घाण साचणे टाळले जाते, परिणामी अत्यंत उच्च उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता टिकून राहते.

२. एकसमान मिश्रण आणि कर्तन: संपूर्ण पदार्थाचे एकसमान तापवणे आणि थंड करणे सुनिश्चित करते आणि नियंत्रित करण्यायोग्य कर्तन बल प्रदान करते, जे स्फटिकीकरण प्रक्रियेसाठी (जसे की चरबीचे स्फटिकीकरण आणि बर्फाच्या स्फटिकांची निर्मिती) महत्त्वपूर्ण आहे.

३. अत्यंत उच्च स्निग्धतेचे हाताळणे: यांत्रिक स्क्रॅपिंग आणि पुशिंग क्रियेमुळे ते पेस्टी, क्रीमी आणि अगदी दाणेदार द्रवपदार्थ हाताळू शकते, जे पारंपारिक हीट एक्सचेंजर हाताळू शकत नाहीत.

४. अत्यंत कमी निवास वेळ: पदार्थ उष्णता विनिमयकामधून एका पातळ थरातून जातो, ज्यामुळे तो उष्णता-संवेदनशील पदार्थांसाठी अत्यंत योग्य ठरतो आणि उत्पादनाची चव, रंग आणि पोषणमूल्ये यांचे जास्तीत जास्त जतन होते.

विकास आणि लोकप्रियीकरण

• १९४० - १९५० चे दशक: दुसऱ्या महायुद्धापूर्वी आणि नंतर अन्न औद्योगिकीकरणाला गती मिळाल्याने, स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्सचा वापर डेअरी, जॅम आणि सॉस उद्योगांमध्ये वेगाने केला गेला. आईस्क्रीमचे सतत गोठवणे हा आणखी एक महत्त्वाचा अनुप्रयोग होता.

• १९६० च्या दशकापासून आजपर्यंत: त्यांच्या उपयोगाची क्षेत्रे अन्न उद्योगापासून रासायनिक, औषधनिर्माण, पेट्रोकेमिकल आणि प्लॅस्टिक पॉलिमर उद्योगांपर्यंत विस्तारली आहेत. त्यांचा उपयोग पॉलिमर मेल्ट्स, पॅराफिन, डांबर, सौंदर्यप्रसाधने आणि औषधे यांसारखे आव्हानात्मक द्रव हाताळण्यासाठी केला जातो.

• तांत्रिक प्रगती: आधुनिक स्क्रॅप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर्समध्ये मटेरियल (जसे की वेअर-रेझिस्टंट आणि कॉरोशन-रेझिस्टंट हार्ड कोटिंग्जचा वापर), सीलिंग टेक्नॉलॉजी, ऑटोमेशन कंट्रोल (तापमान, दाब आणि गतीचे अचूक नियंत्रण) आणि मॉड्युलर डिझाइन यांमध्ये लक्षणीय प्रगती झाली आहे.

सारांश

स्क्रॅपर हीट एक्सचेंजरचा उगम १९२० आणि १९३० च्या दशकात अचूकपणे शोधता येतो. अन्न उद्योगातील उच्च-स्निग्धता आणि उष्णता-संवेदनशील पदार्थांच्या सतत गरम करणे, थंड करणे, स्फटिकीकरण आणि निर्जंतुकीकरणाच्या प्रक्रिया गरजा पूर्ण करण्यासाठी याचा शोध लावण्यात आला. याचा शोध हा प्रक्रिया उद्योग उपकरणांच्या इतिहासातील एक महत्त्वपूर्ण टप्पा होता, ज्याने साध्या 'उष्णता विनिमय' कार्याचा विस्तार करून 'उष्णता विनिमय आणि यांत्रिक प्रक्रिया' यांचे एकत्रित कार्य शक्य केले. आजही, अनेक औद्योगिक क्षेत्रांमध्ये त्याची भूमिका अपरिहार्य आहे.