Características estructurales del intercambiador de calor de raspador
El intercambiador de calor del raspador se puede utilizar en casi cualquier proceso de tratamiento continuo que pueda bombear líquido o viscoso. la mayoría de los intercambiadores de calor del raspador utilizan un diseño de eje principal para conducir el raspador a girar y raspar el cilindro de transferencia de calor. El otro tipo de intercambiador de calor de raspador no adopta el diseño de eje principal giratorio, y el raspado se realiza impulsando el raspador a lo largo del eje del cilindro de transferencia de calor por un cilindro en el extremo para hacer un movimiento alternativo periódico [20]. Además, hay un intercambiador de calor tipo raspador vertical de la serie terotherm diseñado por la compañía holandesa tellet, cuyos múltiples grupos de raspadores pueden raspar simultáneamente la superficie interior y exterior de la capa de brecha de material para luchar por una mayor superficie de transferencia de calor en el valioso sitio del taller de producción.
El artículo presenta principalmente el primer tipo de intercambiadores de calor de tipo raspador diseñado por el primer eje principal que impulsa el raspador a girar y raspar el cilindro de transferencia de calor. de hecho, la mayoría de los estudios académicos sobre ellos se basan en el primer tipo de intercambiadores de calor de tipo raspador, cuya estructura se muestra en la figura 1.
Los principales componentes del intercambiador de calor del raspador incluyen eje principal giratorio, raspador, cilindro de transferencia de calor, etc. El material pasa por la capa de producto circular formada por el eje principal y la pared interior del cilindro de transferencia de calor; Los medios de producción de calor o refrigeración, como agua, vapor, freón y amoníaco, fluyen a través de la capa media fuera del tubo de transferencia de calor; El raspador se puede flotar en el eje principal giratorio. cuando el motor conduce el eje principal a girar, el raspador se ajusta estrechamente a la pared interior del cilindro de transferencia de calor bajo la acción de la resistencia del producto y la fuerza centrífuga. el raspador raspa continuamente el material que el producto calienta en la superficie de la pared interior del cilindro de transferencia de calor y refresca constantemente la superficie de transferencia de calor de la pared Interior. Debido a la acción de la fuerza centrífuga, el producto se ve constantemente obligado a entrar en contacto con la superficie interior del cilindro de transferencia de calor refrescado, lo que mejora la eficiencia de la transferencia de calor y desempeña un papel de agitación y mezcla Uniformes.
En la mayoría de los casos, la sección transversal de la pared interior del cilindro de transferencia de calor es redonda, el eje principal y el cilindro de transferencia de calor se establecen concéntricamente, pero para los productos que procesan productos muy pegajosos o necesitan mejorar el efecto de mezcla, el cilindro de transferencia de calor se puede diseñar en forma ovalada, el diseño Oval puede reducir la acumulación de materiales en el cilindro, reducir el sobrecalentamiento a través de la acción de doble cámara, y también puede equilibrar la fuerza para evitar que el eje principal se doble; El eje principal también se puede colocar excéntricamente en el centro del cilindro de transferencia de calor para reducir la acumulación de materiales y la carga mecánica.
Los principales parámetros del intercambiador de calor del raspador incluyen la estructura y el material del raspador, el número de raspadores circulares del eje principal, el ángulo de contacto entre el raspador y el cilindro de transferencia de calor, el espacio entre el canal circular de la capa de producto, el espacio entre la capa media de transferencia de calor, el diámetro del cilindro de transferencia de calor, la longitud del cilindro de transferencia de calor, el material del cilindro de transferencia de calor y el rango de resistencia a la presión de la capa de material. las necesidades y requisitos de diseño del intercambiador de calor del raspador varían según los diferentes procesos de procesamiento del producto (como Enfriamiento brusco de grasa, esterilización pasteurizada, calentamiento y cristalización). Durante mucho tiempo, el proceso de diseño y fabricación de los intercambiadores de calor de raspador ha estado en manos de unos pocos fabricantes extranjeros de intercambiadores de calor comerciales, y la tecnología de piezas clave se mantiene estrictamente confidencial. la Tabla 1 es el parámetro de diseño de los principales intercambiadores de calor de raspador comercial del mundo en la actualidad (los parámetros provienen del sitio web oficial correspondiente a los fabricantes de intercambiadores de calor o muestras oficiales de productos recogidas).
Para aumentar la capacidad de producción de toda la línea de procesamiento, generalmente se pueden conectar varios intercambiadores de calor de raspador en paralelo o en serie para cumplir con los requisitos de capacidad. Debido a la gran variedad de intercambiadores de calor de raspador comerciales, que pueden satisfacer necesidades específicas de tratamiento, la clave es determinar las necesidades específicas de tratamiento del producto y comprar los intercambiadores de calor de raspador más adecuados. Debido a que el intercambiador de calor tipo raspador se utiliza principalmente en la industria de procesamiento de alimentos, sus principios de diseño también deben prestar atención a la selección de materiales de sus piezas en contacto con los alimentos. Solo garantizando la seguridad y fiabilidad del diseño higiénico del intercambiador de calor del raspador podemos controlar mejor la seguridad alimentaria. Su material de superficie de contacto con los alimentos debe cumplir con los requisitos de uso esperados de los alimentos, como el recubrimiento del tubo de transferencia de calor debe ser no tóxico, libre de grietas, resistente a la descamación, resistente a la erosión, resistente a la corrosión, resistente al desgaste, no absorbente, capaz de soportar la temperatura necesaria para el procesamiento y la temperatura de tratamiento térmico (como congelación, esterilización, etc.). La mayoría de los metales en contacto con los alimentos del intercambiador de calor del raspador son de acero inoxidable, y los materiales generalmente seleccionados son de acero inoxidable austenítico y acero inoxidable martensómico. Para los materiales no metálicos en la superficie de contacto con los alimentos, generalmente se eligen caucho sintético de grado higiénico, plástico de ingeniería, carburo de silicio y otros materiales, y se cumplen los requisitos correspondientes de procesamiento y uso de alimentos.
Para los requisitos de diseño de la superficie de contacto entre el intercambiador de calor del raspador y la superficie de contacto con los alimentos, la superficie de contacto con los alimentos del intercambiador de calor del raspador no debe tener defectos como abolladuras, grietas y grietas, y la superficie de contacto con los alimentos debe ser lavable. Para las piezas desmontables, el diseño debe garantizar que las áreas relevantes sean fáciles de observar durante la limpieza e inspección, y las piezas desmontables deben ser fáciles de desmontar. La geometría más compleja y la presencia de sellos en el intercambiador de calor del raspador dificultan la limpieza del eje principal giratorio, la entrada y salida de materiales y la conexión del raspador con el eje. para la entrada y salida de materiales, se puede diseñar una geometría aerodinámica y cambiar gradualmente el diámetro y la dirección del flujo para minimizar la zona muerta de flujo; También se puede diseñar un intercambiador de calor tipo raspador como método de limpieza en línea (cip) y calcularlo como una estructura descargable para garantizar que el material y el líquido de limpieza se puedan descargar limpios y facilitar la inspección posterior a la limpieza. durante el proceso cip, el uso de una cierta amplitud y frecuencia de limpieza circular de flujo pulsante puede aumentar el esfuerzo de cizallamiento de la pared durante la limpieza, mejorando así la limpieza [21]. Del mismo modo, los intercambiadores de calor tipo raspador deben diseñarse para cumplir con los requisitos de desinfección y esterilización, garantizar que la superficie de contacto de los alimentos no esté contaminada y evitar la invasión directa de microorganismos o la invasión de suciedad del entorno externo a la superficie de contacto de los alimentos. en el diseño, se debe tratar de evitar la aparición de zonas muertas de flujo para evitar la aparición de agregados y evitar la reproducción microbiana.