Автореферат (Обоснование применения водных растворов пропиленгликоля в качестве универсального теплоносителя в тепловом оборудовании предприятий питания), страница 4

Это объясняется тем, что при более низкой по сравнению с водойтеплоемкостью, водные растворы пропиленгликоля обладают меньшей плотностью, исоответственно, меньшей массой.В пятой главе приведено сопоставление зависимостей коэффициентов теплоотдачиот пара к стенке αсм и величины удельного теплового потока q от температуры жидкости впищеварочном сосуде tж, а также зависимостей величины удельного теплового потока q отразности температур пара и стенки греющего сосуда ∆t для базового эксперимента иэксперимента, выполненного при исследовании серийно выпускаемых котлов.Удельный тепловой поток определялся из уравнения теплового баланса, по выражениюqG  c  t ж ,i 1  t ж ,i   Qпот .F  , (7)Где: G – масса продукта, кг; с – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг·К; F – площадьповерхности теплопередающей стенки, м2;  - временной интервал, с; t ж,i 1 -температурапродукта в конце временного интервала, K; t ж ,i - температура продукта в началевременного интервала, K; Qпот – потери теплоты аппаратом за временной интервал  ,Вт.

(Учитывались потери в окружающую среду и на разогрев конструкции аппарата).Коэффициенты теплопередачи K от греющего пара к стенке варочного сосуда см, и от стенки варочного сосуда к жидкости  ж , определялись по следующимсоотношениям:Kt см,q, (8) t ж ,где tсм, , t ж , , - соответственно температура основной массы пара и содержимоговарочной емкости на временном интервале  , с. см, q, (9)t см,  t exгде tex , - температурное поле внутренней поверхности варочной емкости на интервале , с. ж , q(10)tin  t ж ,где tin ,- температурное поле наружной поверхности варочной емкости на интервале  ,с.Зависимости, полученные при сопоставлении результатов вышеупомянутыхисследований с результатами установочного эксперимента, представлены на рисунках 7-9.Рисунок 7 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенке варочногососуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителя «вода»:αсмз – результат установочного эксперимента, αсмш – результат исследования серийныхкотлов (Груданов В.Я., Минухин Л.А., Шихалев С.

В.)19Рисунок 8 - Зависимость величины удельного теплового потока q от температурыжидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителя «вода»: qз – результатустановочного эксперимента, qш – результат исследования серийных котлов (МинухинЛ.А., Шихалев С.В )Рисунок 9 - Зависимость величины удельного теплового потока q от разницытемператур парогазовой меси и стенки варочного сосуда ∆t для теплоносителя «вода»: qз –результат установочного эксперимента, qш – результат исследования серийных котлов(Минухин Л.А., Шихалев С.В.)20Из приведенных на рисунках 7-9 зависимостей видно, что коэффициентытеплоотдачи и величины теплового потока весьма близки к совпадению, как ввышеупомянутом исследовании, так и в установочном эксперименте. Расхождениезависимостей не превышает 5%, что сопоставимо с погрешностью эксперимента.Схожесть значений зависимостей этих величин позволяет сделать вывод, что данные,полученные в ходе установочного эксперимента, в котором в качестве промежуточноготеплоносителя использовалась дистиллированная вода, достоверны.При применении указанной выше расчетной методики, получены зависимостикоэффициентов теплоотдачи от пара к стенке αсм и величины удельного теплового потокаq от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж, а также зависимости величиныудельного теплового потока q от разности температур пара и стенки греющего сосуда ∆tдля эксперимента, в котором в качестве промежуточного теплоносителя был использован55% водный раствор пропиленгликоля.

Данная концентрация раствора был признанаоптимальной для варочного оборудования предприятий питания по результатаманалитического исследования температуры кипения, приведенного в первой главе. Нарисунках 10-12 представлены сопоставленные зависимости указанных выше величин дляустановочного эксперимента и эксперимента, в котором в качестве промежуточноготеплоносителя был использован 55% водный раствор пропиленгликоля.Рисунок 10 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенке варочногососуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителей «вода»(αсмв) и «55% раствор пропиленгликоля» (αсмп)21Рисунок 11 - Сравнительные зависимости величины удельного теплового потока qот температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителей «вода» (qв) и«55% раствор пропиленгликоля» (qп)Рисунок 12 - Зависимость величины удельного теплового потока q от разницытемператур парогазовой меси и стенки варочного сосуда ∆t для теплоносителей «вода»(qв) и «55% раствор пропиленгликоля» (qп)22Зависимости на рисунках 10-12, полученные для коэффициентов теплоотдачи итепловых потоков для теплоносителей «вода» и «55% раствор пропиленгликоля»сохраняютсовпадающиетенденциииблизкипоабсолютнымзначениям.Посравнительным кривым можно сделать вывод о применимости приведенной методики длярасчетов коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, а также величины тепловыхпотоков для теплоносителей на основе водных растворов пропиленгликоля.

Исходя изсхожести абсолютных значений коэффициентов теплоотдачи и величин тепловых потоковв сопоставленных экспериментах, можно сделать положительный вывод о возможностиприменения водных растворов пропиленгликоля в качестве промежуточных двухфазныхтеплоносителей в тепловом технологическом оборудовании предприятий общественногопитания.Также приведены расчеты коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, величинтеплового потока при использовании чистого пропиленгликоля в качестве однофазноготеплоносителя в жарочном оборудовании предприятий питания с косвенным обогревом.Представлены результаты технологических испытаний и рассчитан экономическийэффект от применения водных растворов пропиленгликоля в качестве промежуточныхдвухфазных теплоносителей в тепловом технологическом оборудовании предприятийобщественного питания.Экономические выгоды от применения в качестве промежуточных теплоносителейводных растворов пропиленгликоля, а также чистого пропиленгликоля заключаются вследующих аспектах:1.Снижения металлоемкости пищеварочных котлов за счет уменьшениятолщины стенок греющей рубашки и пищеварочного сосуда, так как прииспользовании водных растворов пропиленгликоля давление в рубашке снижаетсяна 50-100%.

При снижении металлоемкости понижается масса оборудования, чтовлечет за собой экономию топлива, используемого транспортом для передвижениямобильных предприятий питания, а также уменьшения расхода теплоты на разогревконструкции аппарата. По результатам расчетов, приведенных в диссертации,годовая экономия при выпуске пищеварочных котлов объемом варочной емкости в10 литров может достигать 2237 тысяч рублей в, при годовом выпуске 6000 штук.2.Использовании одного вида теплоносителя в разных концентрацияхкак в системе жидкостного отопления, так и в варочном и жарочном оборудовании23передвижных предприятий питания, что снижает номенклатуру закупаемыхтеплоносителей.

Изменение концентрации раствора достигается путем разбавлениятеплоносителя водой.3.Возможность предварительного нагрева теплоносителя в системежидкостного отопления мобильных предприятий питания для последующего егоиспользования в варочном оборудовании, что исключает энергетические затраты наразогрев теплоносителя, которые всегда присутствуют в рубашечных пищеварочныхкотлах, использующих в качестве промежуточного теплоносителя обычную воду.По результатам технологических испытаний экспериментального стенда былисделан вывод о том, что полученные опытно-расчетные данные позволяют заключить, чтопри применении перспективных двухфазных теплоносителей на основе водных растворовпропиленгликоляв варочномижарочномоборудованиипредприятийпитаниядостигается значимый экономический эффект при сохранении органолептических ибиохимических свойств приготовляемого продукта.

Так же предложенные теплоносителипозволяют использовать один аппарат с греющей рубашкой, как для жарки, так и дляварки пищевого продукта.24ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ1. Проведен анализ теплового кулинарного оборудования с косвеннымобогревом, используемого на предприятиях общественного питания. Анализпоказывает необходимость создания мягкого косвенного обогрева при относительноинтенсивном нагреве нижней части рабочей камеры и менее интенсивном нагреве еестенок, для чего предлагается использовать водные растворы, работающие в условиитемпературной депрессии.2.

Рекомендованы концентрации водных растворов пропиленгликоля дляварочного(концентрацияоборудования,48-55%)аналитическиижарочногоопределены(концентрациятеплоемкость,80-100%)теплопроводность,кинематическая вязкость, температуры кипения и кристаллообразования и ихзависимости от температуры для данных теплоносителей.3. Исследован теплообмен в рубашке электрического пищеварочного котла иполучены расчетные значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи отгреющего пара к стенке пищеварочного сосуда и от стенки пищеварочного сосуда крабочей жидкости в зависимости от величины теплового потока и температуры дляуказанных водных растворов пропиленгликоля.4.