Автореферат (Обоснование применения водных растворов пропиленгликоля в качестве универсального теплоносителя в тепловом оборудовании предприятий питания), страница 2

Результаты экспериментальныхисследованийподтверждаютвозможностьиспользованияводныхрастворовпропиленгликоля в качестве двухфазных промежуточных теплоносителей. Водныерастворы пропиленгликоля при рекомендуемых концентрациях обеспечивают «мягкий»косвенный двухфазный обогрев стенки рабочей камеры варочных и жарочных аппаратовпредприятийобщественногозначительноупрощаетпитанияконструкцию,работаяприустраняетатмосферномнеобходимостьдавлении,чтоиспользованияконтрольной и предохранительной арматуры, снижает металлоемкость, и, как следствие,увеличивает надежность и долговечность оборудования при значительном снижениисебестоимости.Материалы диссертации использовались в НИР «Совершенствование тепловоготехнологического оборудования предприятийобщественного питания на основеиспользования перспективных теплоносителей» (Договор № 103-НИР от 01.08.2016).Положения, выносимые на защиту:1.

На современных предприятиях общественного питания необходим новыйдвухфазныйкосвенныйпромежуточныйобогрев стеноктеплоноситель,рабочихобеспечивающиймягкийкамер, работающий при маломизбыточном или атмосферном давлении и создающих двузонный обогревстенок рабочих камер, исключающих их перегрев в холостых зонах.62. Водные растворы пропиленгликоля – подходящий по всем параметрампромежуточный теплоноситель, теплофизические параметры которого можноменять в зависимости от концентрации и безопасный при этом для человека.3.

Современные серийные рубашечные тепловые аппараты предприятийпитания могут работать с перспективными теплоносителями на основепропиленгликоля без значимого изменения их конструкции.4. Существующаяподходитиметодикадлярасчетарасчетаводяныхповерхностипаровыхтеплообменниковнагреватеплообменников,использующих в качестве промежуточного теплоносителя водные растворыпропиленгликоля.Апробация работы. Материалы диссертации представлены наследующихнаучно-практических конференциях: «Двадцать пятые Международные Плехановскиечтения», 10-16 февраля 2012 года; Всероссийская научно-практическая конференция«Липатовские чтения», 27 февраля 2014 года; Всероссийская научно-практическаяконференция с международным участием «Экономические проблемы внедрения ииспользования нанопродуктов и нано-технологий», 30 ноября 2011 года; Всеукраинскаянаучно-практическая конференция молодых ученых и студентов «Актуальные проблемыразвития пищевых производств, ресторанного и гостиничного хозяйства и торговли», 25апреля 2014 года.Личный вклад соискателя в проведенное исследование.

Автор самостоятельнопровеланализотечественнойизарубежнойлитературы,относящейсяктемеисследования, составил организационный план исследования, схему экспериментальногостенда. Автор лично разработал и собрал экспериментальный стенд, провел сериюэкспериментовзакупленныхсразличнымихимикатов.теплоносителями,Личноавторомкоторыепроведенсбор,приготовилобработкаличноиизанализэкспериментальных данных, сформулированы выводы и подготовлены рекомендации попрактическому применению результатов исследования.Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Положениядиссертации соответствуют паспорту научной специальности 05.18.12 – Процессы иаппараты пищевых производств. Результаты проведенного исследования соответствуютобласти исследования специальности, конкретно пунктам 3 и 6.7Публикации: По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3статьи в журналах, включенных в «Перечень изданий, рекомендованных ВАК РоссийскойФедерации» и 1 монография.Объем и структура диссертации.

Основное содержание диссертации изложено на123 страницах машинописного текста. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов,списка литературы, приложений. Список литературы включает 157 источников, из них 17зарубежных. Текст иллюстрирован 25 таблицами и 32 рисунками.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫВо введении обоснованы актуальность и новизна работы, определяются цель изадачи исследования и практическая значимость работы.В первой главе приведен обзор информации по научной проблеме, связанной стемой диссертационного исследования, поставлены задачи исследования по определениютеплофизических характеристик промежуточных теплоносителей – водных растворов,необходимых для расчета поверхностей нагрева теплообменников при их использовании,рассмотрены основные теплоносители, используемые в тепловых рубашечных варочных ижарочных аппаратах предприятий общественного питания и в системах жидкостногоотоплениямобильныхпредприятийобщественногопитания.Выполненобзораналитических методов расчёта теплофизических характеристик водных растворов,необходимых для конструктивного расчета теплообменников.Во второй главе приведен сравнительный анализ теплоносителей, используемых всистемах теплоснабжения предприятий общественного питания, в технологическихтепловых кулинарных аппаратах и предложены для использования в качестве двухфазныхтеплоносителей водные растворы, изменяющие точку кипения при изменении ихконцентрации, с учетом изменения температуры пара базового компонента.

Рассмотренавозможность использования водных растворов солей и щелочей, повышающих точкукипения в результате температурной депрессии. Рассмотрены водные растворыэтиленгликоля и пропиленгликоля, в которых понижается температура кипения приуменьшении их концентрации. Приведены концентрации вышеуказанных растворов,обеспечивающие температурные уровни, необходимые для эффективной работынизкотемпературного (варочного) и высокотемпературного (жарочного) тепловогокулинарного оборудования.8Для описания теплообмена при конденсации, как и для всех других процессовтеплоотдачи,примененыобщепринятыеуравнениятеплоотдачи.Прирасчететеплопередающих поверхностей технологических аппаратов используются уравнениятеплопередачи, в которых определяющее значение для коэффициента теплопередачиимеют коэффициенты теплоотдачи со стороны греющего пара к стенке варочного сосудаи от стенки варочного сосуда к нагреваемой жидкости.Для аналитического расчета определяемых теплофизических характеристикводных растворов, предлагаемых в качестве промежуточных двухфазных теплоносителей,применялись методы, предложенные Е.

М. Шадриной и Г.В. Волковой.Приведены результаты расчетов теплофизических характеристик водных растворовсолей и щелочей, рассматриваемых в качестве перспективного универсальногодвухфазного промежуточного теплоносителя.Проведена оценка технической и тепловой целесообразности использованияводных растворов солей и щелочей, а также этиленгликоля (C2H4(OH)2), пропиленгликоля(C3H6(OH)2), с целью их использования в пищеварочных котлах в двухфазном состояниипри температуре 105…110 оС при нормальном атмосферном давлении.Былирассчитанытеплофизическиехарактеристикиэтихрастворовприконцентрациях, обеспечивающих температуру кипения 110 °С. С применениемполученных характеристик была рассчитана и спроектирована прозрачная модельтеплообменника тупикового типа, имитирующая работу паровой рубашки пищеварочныхкотлов.

Эксперимент подтвердил работоспособность водных растворов NaCl, KOH,NaOH, CaCl2, МgСl2, работающих при концентрациях 20..30%, исходя из условийтемпературной депрессии. Однако экспериментальными исследованиями выявленанедопустимо высокая скорость выпадения кристаллов из исследуемых растворов впроцессе кипения.В качестве альтернативных теплоносителей также рассмотрены водные растворыэтиленгликоля (C2H4(OH)2), и пропиленгликоля (C3H6(OH)2).Этиленгликоль давно ихорошо зарекомендовал себя в качестве теплоносителя, он используется в системахотопления зданий и сооружений, в системах охлаждения двигателей внутреннегосгорания.

Однако он токсичен и не может быть применен в оборудовании дляприготовления кулинарной продукции. Близким к нему по химической структуре итеплотехническим свойствам теплоносителем, работающем в двухфазном состоянии,9является пропиленгликоль. Этот теплоноситель абсолютно безопасен и сертифицирован вкачестве пищевой добавки Е-1520 (СанПиН 2.3.2.560-96 "Гигиенические требования ккачеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов").Водный раствор пропиленгликоля также примечателен тем, что на сегодняшнийдень он используется в качестве основы для теплоносителей жидкостных системотопления.Промышленность выпускает широкий спектр теплоносителей, представляющихсобой водные растворы пропиленгликоля с некоторыми добавками. Эти теплоносителииспользуются как в быту, так и на предприятиях в отопительных системах, в качествеавтомобильных охлаждающих жидкостей (антифризов), антиобледенителей.

Помимопропиленгликоля и воды, в их состав входят антикоррозионные, антипенные,стабилизирующие и другие функциональные добавки.На рисунке 1 представлена полученная зависимость температуры кипения водногораствора пропиленгликоля в зависимости от концентрации раствора. Выделена зона(102..110С),показывающаявозможностьиспользованияводныхрастворовпропиленгликоля в качестве двухфазных промежуточных теплоносителей, применяемыхдля косвенного обогрева стенок рабочих камер в варочных аппаратах предприятийобщественного питания. Температура кипения при нормальном атмосферном давлениичистого (концентрация 100%) пропиленгликоля составляет 189 С, что позволяетиспользоватьегов высокотемпературном жарочном оборудованиипредприятийобщественного питания.

Уменьшение концентрации водного раствора пропиленгликоляприводит к снижению температуры кипения до температуры порядка 110С, необходимойдля работы в варочном оборудования предприятий общественного питания.10Рисунок 1 - Зависимость температуры кипения водного раствора пропиленгликоляот его концентрацииИсходяизвышеизложенного,дляприменениявварочномоборудованиипредприятий питания рекомендованы концентрации водного раствора пропиленгликоляна уровне 48-55%, а для применения в жарочном оборудовании концентрации на уровне80-100%.В третьей главе приведена методика эксперимента и описан экспериментальныйстенд.Экспериментальный стенд.Оценки возможности использования предложенных перспективных теплоносителей,а так же для сбора данных о ходе теплообменных процессов в рубашке котла ипищеварочномтеплопередачи,сосуде,былнасозданосновекоторыхможноэкспериментальный11рассчитатьстенднабазекоэффициентынастольногомалогабаритного электрического пищеварочного котла фирмы Groen (США), моделиTDB/6-10, рубашечного типа, вместимостью варочного сосуда 0,01 м3 , рубашки - 0,0035м3, площадью рубашки 0,55 м2.