खुरची हुई सतह वाले ऊष्मा विनिमयकर्ताओं की उत्पत्ति

खुरची हुई सतह वाले ऊष्मा विनिमयकर्ताओं की उत्पत्ति

खुरची हुई सतह वाले हीट एक्सचेंजर की उत्पत्ति और विकास का पता 20वीं शताब्दी के आरंभ से लगाया जा सकता है। इनका निर्माण रातोंरात सफल नहीं हुआ, बल्कि विशिष्ट सामग्रियों से निपटने के दौरान पारंपरिक हीट एक्सचेंजर की अंतर्निहित सीमाओं के प्रति एक प्रतिक्रिया के रूप में हुआ।

मूल उत्पत्ति: 1920-1930 के दशक

इस अवधि के दौरान, खाद्य उद्योग, विशेष रूप से मार्जरीन और आइसक्रीम के उत्पादन से प्रेरित होकर, खुरची हुई सतह वाले हीट एक्सचेंजर की अवधारणा और प्रारंभिक डिजाइन का निर्माण हुआ।

1. हल की जाने वाली समस्याएं:

o उच्च श्यानता वाले पदार्थ: मक्खन, आइसक्रीम मिक्स और जैम जैसे पदार्थ अत्यंत श्यान होते हैं और पारंपरिक ट्यूब या प्लेट हीट एक्सचेंजर में इनकी प्रवाह क्षमता कम होती है, जिससे ये आसानी से अवरुद्ध हो जाते हैं और परिणामस्वरूप ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता बहुत कम हो जाती है।

o अपरूपण संवेदनशीलता: इन सामग्रियों में वसा क्रिस्टल या बर्फ क्रिस्टल के निर्माण के लिए सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। तीव्र या असमान शीतलन से खुरदुरापन और खराब स्वाद हो सकता है।

o दूषण और कोकिंग: चीनी या प्रोटीन युक्त पदार्थ गर्म सतहों पर जमने और कैरेमलाइज़ होने लगते हैं, जिससे न केवल ऊष्मा स्थानांतरण प्रभावित होता है बल्कि उत्पाद की गुणवत्ता में गिरावट आती है और उपकरण की सफाई में भी कठिनाई होती है।

2. प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में अग्रणी:

स्क्रैप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर के सबसे शुरुआती पेटेंटों में से एक का पता 1920 के दशक के अंत से 1930 के दशक के प्रारंभ तक लगाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लगभग 1928 में, जर्मनी में गेरहार्ड कंपनी (बाद में एपीवी समूह का हिस्सा) के इंजीनियरों ने इस क्षेत्र में अग्रणी कार्य किया।

एक अन्य महत्वपूर्ण व्यक्ति सी.ओ. (चार्ली) लिन थे, जिन्होंने संयुक्त राज्य अमेरिका में गिर्डलर कॉर्पोरेशन के वोटेटर डिवीजन के लिए पहला व्यावसायिक रूप से सफल स्क्रैप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर डिजाइन किया था (लगभग 1933-1935 के आसपास)। यह उपकरण मूल रूप से मार्जरीन के निरंतर उत्पादन के लिए बनाया गया था। लंबे समय तक "वोटेटर" नाम स्क्रैप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर का पर्याय बन गया था।

कार्य सिद्धांत के नवोन्मेषी बिंदु

स्क्रैप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर का मूल डिजाइन उपरोक्त समस्याओं का चतुराई से समाधान करता है:

• खुरचने की क्रिया: ऊष्मा विनिमय सिलेंडर के अंदर, खुरचनी से सुसज्जित एक रोटर तेज गति से घूमता है। अपकेंद्री बल या स्प्रिंग के बल से, खुरचनी सिलेंडर की दीवार से मजबूती से चिपक जाती है और लगातार भीतरी दीवार पर जमी हुई पदार्थ की परत को खुरचती रहती है।

• चार प्रमुख लाभ:

1. ऊष्मा स्थानांतरण सतह का निरंतर नवीनीकरण: सामग्री के चिपकने और गंदगी जमा होने से रोकता है, जिससे अत्यंत उच्च ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता बनी रहती है।

2. एकसमान मिश्रण और अपरूपण: यह संपूर्ण सामग्री के एकसमान तापन और शीतलन को सुनिश्चित करता है और नियंत्रणीय अपरूपण बल प्रदान करता है, जो क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया (जैसे वसा क्रिस्टलीकरण और बर्फ क्रिस्टल निर्माण) के लिए महत्वपूर्ण है।

3. अत्यधिक उच्च श्यानता का प्रबंधन: यांत्रिक खुरचने और धकेलने की क्रिया इसे गाढ़े, मलाईदार और यहां तक ​​कि दानेदार तरल पदार्थों को संभालने में सक्षम बनाती है जिन्हें पारंपरिक हीट एक्सचेंजर नहीं संभाल सकते।

4. अत्यंत कम निवास समय: यह सामग्री एक पतली परत के रूप में हीट एक्सचेंजर से गुजरती है, जिससे यह गर्मी के प्रति संवेदनशील सामग्रियों के लिए अत्यधिक उपयुक्त हो जाती है और उत्पाद के स्वाद, रंग और पोषण के संरक्षण को अधिकतम करती है।

विकास और लोकप्रियकरण

• 1940-1950 के दशक: द्वितीय विश्व युद्ध से पहले और बाद में खाद्य औद्योगीकरण में तेजी आने के साथ, खुरची हुई सतह वाले हीट एक्सचेंजर का उपयोग डेयरी, जैम और सॉस उद्योगों में तेजी से होने लगा। आइसक्रीम को लगातार जमाना एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग था।

• 1960 के दशक से वर्तमान तक: इनके अनुप्रयोग क्षेत्र खाद्य उद्योग से लेकर रसायन, औषधि, पेट्रोकेमिकल और प्लास्टिक पॉलिमर उद्योगों तक विस्तारित हो गए हैं। इनका उपयोग पॉलिमर पिघल, पैराफिन, एस्फाल्ट, सौंदर्य प्रसाधन और औषधियों जैसे चुनौतीपूर्ण तरल पदार्थों को संभालने के लिए किया जाता है।

• तकनीकी प्रगति: आधुनिक स्क्रैप्ड सरफेस हीट एक्सचेंजर ने सामग्रियों (जैसे कि घिसाव-प्रतिरोधी और संक्षारण-प्रतिरोधी कठोर कोटिंग्स का उपयोग), सीलिंग तकनीक, स्वचालन नियंत्रण (तापमान, दबाव और गति का सटीक नियंत्रण) और मॉड्यूलर डिजाइन में महत्वपूर्ण प्रगति की है।

सारांश

स्क्रैपर हीट एक्सचेंजर की उत्पत्ति 1920 और 1930 के दशक में मानी जा सकती है। इसका आविष्कार खाद्य उद्योग में उच्च श्यानता और ऊष्मा-संवेदनशील पदार्थों के निरंतर तापन, शीतलन, क्रिस्टलीकरण और नसबंदी की प्रक्रिया संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए किया गया था। इसका आविष्कार प्रक्रिया उद्योग उपकरणों के इतिहास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर था, जिसने साधारण "ऊष्मा विनिमय" कार्य को "ऊष्मा विनिमय और यांत्रिक प्रसंस्करण" के संयुक्त संचालन में विस्तारित किया। आज भी, यह कई औद्योगिक क्षेत्रों में अपरिहार्य भूमिका निभाता है।