热交换器是如何工作的?

热交换器帮助控制流体温度食物,饮料,制药巴氏杀菌、灭菌、clean-in-place和其他卫生操作。在这篇文章中，我们将讨论三种热交换器是如何工作的:板框,管壳式,刮面。

热交换器的目的是在两种或两种以上的流体之间传递热量，以调节食品、饮料和药品加工过程中的温度。

• 餐饮行业:热交换器使产品消费安全和防止有害微生物的生长延长保质期。
• 牛奶处理：换热器通过提高牛奶的温度巴氏灭菌牛奶。
• 药物处理：化妆品和药品中的成分必须在特定温度下混合，以确保安全使用和产品质量。

热交换器根据所处理的流体，例如粘度，颗粒大小，温度的属性而变化，并且流动。

高效操作的关键是，热交换器必须在板间保持足够的流体速度来传递热量，同时还要控制可能破坏操作的压降。

系统通常使用板框式热交换器进行灭菌，原料奶冷却，和CIP（清洁就地）加热。由于板式热交换器适用于低至中等粘度和少量至无颗粒的产品，它也常用于饮料、啤酒、麦芽汁、鸡蛋、酱油和大多数乳制品加工。

蓄热式加热和冷却

例如，在牛奶加工过程中，冷冻牛奶从4℃加热到72℃的巴氏杀菌温度，并在该温度下保持15秒，然后再次冷却到4℃。

热总是从较热的物质转移到较冷的物质，因此在巴氏灭菌过程中，热交换器利用巴氏灭菌奶的热量来加热冷牛奶，节省了加热和制冷能源。这个过程被称为再生热交换或热回收，一般可达到90%，并可从巴氏杀菌奶中回收高达95%的热量。奶油和冰淇淋混合物等高脂肪产品的回收率较低。再生对节能、资本成本和高效运行有积极影响。当温差大时，传热迅速。当温差减小时，传输速率减慢，并在温度平衡时完全停止(乳制品加工手册)。

对于含有颗粒的流体，有两种溶液可供选择:

• 低接触点，宽流板，可运行更多颗粒的产品
• 宽间隙板，可运行更多更大的颗粒。

两者都允许颗粒通过，同时最大限度地减少污垢。

管壳式换热器是如何工作的

不是通过平行板来传递热量，壳管式热交换器在由大型壳容器发出声音的管束之间传递热量。通过管子的流体与外壳中管子上的流体交换热量。

因为在板式热交换器中，管的直径通常大于板与板之间的间隙，壳管式换热器适用于产品粘性更强(抗流动)或含有高密度颗粒的应用场合。最大颗粒的大小取决于管的直径。管式换热器通常可以清洗比在超高温应用板式换热器之间运行的时间更长。

基本管壳式移动原理的产品通过平行的管束与加热流体之间以及在管周围。

同心管式热交换器的特点是不同直径的管相互集中在一起，加热或冷却的效率特别高，因为加热/冷却流体在产品管的两侧流动。产品管的尺寸可以满足粘度和颗粒的要求。同心管特别适用于高粘度的非牛顿流体，其粘度在压力下会变化(洗发水、指甲油、番茄酱)。

与其他热交换器设计一样，壳式和管式换热器的设置使产品和加热/冷却流体的流动方向相反。例如，来自右冷产品流体行进到留在热交换器而加温流体从行进在产品管从左到右。逆流结构利用最大的温差，更有效的传热。

一家制造商的壳管换热器生产线的工作压力高达10bar，工作温度为150℃。壳管式换热器的典型应用包括处理水的系统(例如用于注入或净化)，以及CIP系统。

双管板的热交换器很容易发现泄漏因为它们出现在外管板的接合处。所述加热流体由所述第一管片密封在壳体内，所述第二管片密封所述产品。在发生泄漏时，任一流体的泄漏都很容易被肉眼检测到。

壳管式换热器在制药行业尤其有效，因为制药行业对产品的卫生要求很高，对产品与加热/冷却液隔离的要求也特别高。为满足行业需求，高品质管式换热器控制微生物生长，防止交叉污染。

一些最新的用于制药应用的管中管设计的特点是高剪切力和湍流，以保持有效的传热，同时减少生物膜。

更小、更轻的热交换器为更紧密的空间设计可以有效地替代更大的管式热交换器。它们的特点是通过交替通道的热和冷流体流动相同，从而产生高湍流度，从而提高传热效率，同时减少50-80%的换热面积。

刮痕表面热交换器是如何工作的

食品、化学品、药品、化妆品、保健和美容产品的制造过程都需要可靠的传热，以防止粘性和粘性产品造成污染。在这些过程中,刮痕表面热交换器是正确的选择。

他们用大量的颗粒或高粘度的工艺流体能力使它们在这些应用更高效。

刮面热交换器比其他热交换器昂贵，但在其他热交换器失效时，刮面热交换器能有效工作。

他们是专为温和的产品处理，以避免干扰产品质量和一致性。

刮刮式表面交换器通常垂直安装。里面，一个电动马达转动装有刮叶的转子。为了防止对产品的损坏，转子和产品沿同一方向通过换热器，产品从底部进入，从顶部离开。

刮伤表面热交换器在食品和个人护理行业很常见。确保连续生产需要均匀的传热，但一些食品的一致性或含量阻碍了有效的传热。刮屑表面热交换器通过保持产品远离墙壁并在其所属的混合区域内，满足了对效率的需求。