Ce este schimbătorul de căldură cu suprafață răzuită?

Ce este schimbătorul de căldură cu suprafață răzuită?

Schimbător de căldură cu suprafață răzuită: principiu, aplicare și dezvoltare viitoare

Schimbătorul de căldură cu suprafață răzuită este un fel de echipament eficient de schimb de căldură, care joacă un rol important în industriile alimentare, chimice, farmaceutice și alte industrii. Prin structura mecanică unică și modul de funcționare, acest tip de schimbător de căldură rezolvă problema schimbătorului de căldură tradițional în tratarea materialelor cu vâscozitate ridicată și ușor de scalat. Această lucrare va analiza cuprinzător schimbătorul de căldură cu racletă, un echipament industrial important, din punct de vedere al principiului de funcționare, caracteristicilor structurale, domeniilor de aplicare și tendințelor viitoare de dezvoltare.

 În primul rând, principiul de lucru și structura schimbătorului de căldură cu suprafață răzuită

Principiul principal de lucru al schimbătorului de căldură cu suprafață răzuită este de a răzui continuu suprafața de schimb de căldură prin rotirea racletei pentru a obține un transfer eficient de căldură. Structura de bază include corp cilindric al schimbătorului de căldură, arbore rotativ, ansamblu racletă, dispozitiv de antrenare și sistem de etanșare. Corpul schimbătorului de căldură este de obicei cu structură cu două straturi, iar mediul de încălzire sau de răcire este trecut în mijloc. Arborele rotativ este echipat cu o multitudine de raclete, care sunt aproape de peretele interior al cilindrului sub acțiunea forței centrifuge și răzuie continuu suprafața de transfer de căldură odată cu rotația arborelui.

 În timpul procesului de lucru, materialul de tratat intră în schimbătorul de căldură din partea superioară și curge pe peretele interior al cilindrului sub acțiunea gravitației. Răzuitorul rotativ nu joacă doar rolul de amestecare, dar, mai important, actualizează în mod constant filmul de material de pe suprafața de transfer de căldură pentru a preveni cocsificarea sau detartrarea materialului pe suprafața cu temperatură ridicată. Acest mecanism dinamic de reînnoire a filmului permite schimbătoarelor de căldură cu suprafață răzuită să atingă o eficiență extrem de ridicată a transferului de căldură, adesea de până la 3-5 ori mai mare decât a schimbătoarelor de căldură convenționale.

 Componenta cheie a schimbătorului de căldură cu suprafață răzuită este sistemul de raclere, al cărui design afectează direct performanța echipamentului. Schimbătoarele de căldură moderne cu suprafață răzuită folosesc în cea mai mare parte o racletă reglabilă, prin arc sau forță centrifugă pentru a regla presiunea de contact între racletă și peretele cilindrului, nu numai pentru a asigura un efect bun de răzuire, ci și pentru a evita uzura excesivă. Sistemul de etanșare este, de asemenea, o parte importantă, atât pentru a preveni scurgerea materialului, dar și pentru a asigura buna funcționare a arborelui rotativ.

 

În al doilea rând, avantajele tehnice și limitările schimbătorului de căldură cu suprafață răzuită

Cel mai semnificativ avantaj al unui schimbător de căldură cu racletă este capacitatea sa de a manipula materiale foarte vâscoase, sensibile la căldură. În domeniul prelucrării alimentelor, cum ar fi producția de margarină de foietaj, ciocolată, dulceață, brânză și alte produse, schimbătorul de căldură tradițional este dificil de îndeplinit cerințele procesului, iar schimbătorul de căldură cu racletă poate rezolva perfect aceste probleme. Coeficientul său de transfer de căldură poate ajunge la 2000-5000 W/(m²·K), mult mai mare decât schimbătorul de căldură obișnuit cu carcasă și tub.

 

Când aveți de-a face cu materiale care sunt ușor de scalat, avantajele schimbătorului de căldură cu racletă sunt mai evidente. În industria petrochimică, uleiul greu, asfaltul și alte materiale sunt ușor de cocsat pe suprafața de transfer de căldură în timpul procesului de încălzire, iar schimbătoarele de căldură tradiționale au nevoie de timpi de oprire frecvente pentru curățare. Schimbătorul de căldură cu racletă prin efectul de răzuire continuă, previne eficient fenomenul de cocsare, extinde foarte mult timpul de funcționare continuă.

 

Cu toate acestea, schimbătoarele de căldură cu suprafață răzuită au și unele limitări. Primul este costul ridicat al echipamentelor, datorită structurii sale mecanice complexe și cerințelor de prelucrare de precizie, investiția inițială este mult mai mare decât schimbătoarele de căldură obișnuite. În al doilea rând, costul de întreținere este mai mare, iar racleta și etanșarea sunt părți vulnerabile și trebuie înlocuite în mod regulat. În plus, atunci când aveți de-a face cu materiale cu vâscozitate scăzută, avantajele sale nu sunt evidente, dar pot crește consumul de energie din cauza amestecării mecanice.

 

În al treilea rând, domeniul de aplicare și dezvoltarea viitoare a schimbătorului de căldură cu suprafață răzuită

În industria alimentară, schimbătoarele de căldură cu suprafață răzuită sunt utilizate pe scară largă în călirea ciocolatei, sterilizarea gemului, cristalizarea untului și alte procese. De exemplu, în producția de ciocolată, materialul trebuie controlat cu precizie într-un interval de temperatură specific pentru tratamentul de control al temperaturii, iar schimbătorul de căldură cu racletă poate realiza un control precis al temperaturii și un schimb uniform de căldură pentru a asigura calitatea produsului.

 

În domeniul industriei chimice, schimbătoarele de căldură cu suprafață răzuită sunt utilizate în principal în producția de polimeri, încălzirea uleiului greu și alte procese. În producția de polimeri, vâscozitatea materialului se modifică odată cu procesul de reacție, care este dificil de adaptat la schimbătorul de căldură tradițional, dar schimbătorul de căldură cu racletă poate menține întotdeauna un transfer eficient de căldură. În procesul de rafinare a petrolului, schimbătorul de căldură cu racletă este utilizat pentru a încălzi ulei greu, asfalt și alte materiale, ceea ce rezolvă problema cocsării.

 

În viitor, dezvoltarea schimbătoarelor de căldură cu suprafață răzuită se va dezvolta în direcția inteligenței, eficienței ridicate și multifuncționale. În ceea ce privește inteligența, vor fi integrați mai mulți senzori și sisteme de control pentru a realiza monitorizarea în timp real și ajustarea automată a parametrilor de funcționare. Dezvoltarea științei materialelor va aduce noi materiale care sunt mai rezistente la uzură și la coroziune și va prelungi durata de viață a echipamentelor. În plus, designul modular va deveni o tendință de a facilita întreținerea și modernizarea echipamentelor.

 

Ca un fel de echipament eficient de schimb de căldură, schimbătorul de căldură cu racletă joacă un rol de neînlocuit în producția industrială modernă. Odată cu progresul continuu al tehnologiei, domeniul său de aplicare va fi extins în continuare, iar performanța sa va continua să se îmbunătățească. În viitor, schimbătorul de căldură cu racletă va contribui mai mult la economisirea energiei și la reducerea emisiilor, va îmbunătăți eficiența producției și va oferi un sprijin puternic pentru dezvoltarea durabilă a producției industriale.