Диссертация (Обоснование применения водных растворов пропиленгликоля в качестве универсального теплоносителя в тепловом оборудовании предприятий питания), страница 9

Давление же, как видноиз графиков на рисунках 4.2 и 4.8 в эксперименте с раствором пропиленгликолядостигает более низких отметок, чем в эксперименте с водой и не превышает 0,5бар, так как давление в эксперименте с водой и 48% водным растворомпропиленгликоля в качестве промежуточного теплоносителя на максимальноймощности нагревательного элемента достигает в определенный момент 0,75 бар.Чтобы еще больше снизить давление в рубашке котла, в следующемэксперименте в качестве промежуточного теплоносителя так же применялся 55%й водный раствор пропиленгликоля, однако ручка регулятора мощностиэлектронагревателя в течении всего времени эксперимента была установлена вположение 3 – средняя мощность.На рисунке 4.9 представлены зависимости температуры пищевой среды,внутреннейстенкиварочногососуда,атакжетемпературжидкогои62газообразноготеплоносителяотвременипроведенияэкспериментадлятеплоносителя 55%-го водного раствора пропиленгликоля при средней мощностинагревательного элемента и нормальном заполнении рубашки – 0,0015 м3.

Нарисунке 4.10 представлена зависимость давления внутри рубашки котла отвремени разогрева для того же эксперимента.Рисунок - 4.9 Зависимость температуры пищевой среды, стенки варочногососуда, жидкого теплоносителя и пара от времени разогрева длятеплоносителя 55% водный раствор пропиленгликоля при среднеймощности нагревательного элемента.63Рисунок 4.10 - Зависимость давления внутри рубашки котла от времениразогрева для теплоносителя 55% водный раствор пропиленгликоля присредней мощности нагревательного элемента.Как видно из графика на рисунке 4.9, температурные поля в эксперименте с55%-мводнымрастворомпропиленгликолявкачествепромежуточноготеплоносителя при средней мощности нагревательного элемента сохраняют те жетенденции, что и в эксперименте с тем же теплоносителем, но на максимальноймощности нагревательного элемента, хоть и не идентичны.

Время закипанияпищевой среды, однако, в эксперименте на средней мощности нагревателя на 28%больше, чем в эксперименте на максимальной мощности. Как видно из графика нарисунке 4.10, давление в рубашке котла напротив, гораздо меньше вэксперименте, проводимом на средней мощности нагревательного элемента, и непревышает в своем максимальном значении 0,3 бар, что на 40% чем давление врубашке котла при использовании того же теплоносителя на максимальноймощности нагревательного элемента и на 60% меньше, чем при использовании вкачестве промежуточного теплоносителя воды на максимальной мощностинагревательного элемента.

Такое серьёзное понижение давления в рубашке64пищеварочного котла было бы невозможным при использовании воды в качестведвухфазногопромежуточноготеплоносителя,такпритакомдавлениитемпература кипения воды не может достичь необходимого значения в 110С, аследовательно пищевая среда в котле не может достичь температуры кипения.Так же был проведен ряд экспериментов, при которых заливочная горловинарубашки котла не закрывалась предохранительным клапаном, рубашка котла небыла герметизирована и сообщалась с атмосферой. Закипание пищевой среды вкотле в этом случае наблюдалось только при использовании в качествепромежуточного теплоносителя 80%-го водного раствора пропиленгликоля.Рубашка в этом эксперименте заполнялась полностью, то есть на 0,0035м3На рисунке 4.11 представлены зависимости температуры пищевой среды,внутреннейстенкигазообразноговарочноготеплоносителясосуда,отавременитакжетемпературпроведенияжидкогоэкспериментаидлятеплоносителя 80%-го водного раствора пропиленгликоля при максимальноймощности нагревательного элемента и полном заполнении рубашки – 0,0035 м3при атмосферном давлении в рубашке котла.65Рисунок - 4.11 Зависимость температуры пищевой среды, стенки варочногососуда, жидкого теплоносителя и пара от времени разогрева длятеплоносителя 80% водный раствор пропиленгликоля при максимальноймощности нагревательного элемента.Как видно из графиков на рисунке 4.11, в целом температурные поля вэкспериментес80%воднымрастворомпропиленгликолявкачествепромежуточного теплоносителя, по большей части схожи с экспериментами сводой, 48% и 55% водным раствором пропиленгликоля, однако температуражидкого теплоносителя в нижней части рубашки, рядом с нагревательнымэлементом значительно выше, чем в предыдущих экспериментов и достигает130С, в то время как в предыдущих экспериментах не поднималась выше 115С.Время разогрева до начала кипения пищевой среды составляет 18 минут иидентично времени разогрева при использовании 55% водного растворапропиленгликоля на средней мощности котла, что на 28% больше времениразогрева в экспериментах с водой и 48% и 55% водным растворомпропиленгликоля на максимальной мощности нагревательного элемента.66В следующем эксперименте в качестве промежуточного теплоносителя также применялся 80% водный раствор пропиленгликоля, рубашка так же была негерметична, однако в процессе разогрева мощность нагревательного элементаповышалась с минимальной 1-й до максимальной 6-й.

Повышение происходило втот момент, когда встроенный термостат котла отключал нагревательный элементпо достижении определенной температуры. При повышении мощности наследующую ступень нагревательный элемент вновь включался.На рисунке 4.12 представлены зависимости температуры пищевой среды,внутреннейстенкигазообразноговарочноготеплоносителясосуда,отавременитакжетемпературпроведенияжидкогоэкспериментаидлятеплоносителя 80%-го водного раствора пропиленгликоля при постепенномповышениимощностинагревательногоэлементасминимальнойдомаксимальной и полном заполнении рубашки – 0,0035 м3 при атмосферномдавлении в рубашке котла.Рисунок 4.12 - Зависимость температуры пищевой среды, стенки варочногососуда, жидкого теплоносителя и пара от времени разогрева длятеплоносителя 80% водный раствор пропиленгликоля при максимальноймощности нагревательного элемента.67Как видно из графиков на рисунках 4.11 и 4.12, несмотря на то, что вэкспериментахнагревательныйэлементразогревалсявразныхпоследовательностях, температурные поля в обоих экспериментах достаточноблизки.

Однако, в случае с постепенным повышением мощности нагревательногоэлемента наблюдается более плавный рост температуры паров теплоносителя.Температура закипания пищевой среды в котле в обоих экспериментах совпадает,и составляет 18 минут, что идентично времени закипания пищевой среды прииспользовании в качестве промежуточного теплоносителя 55% водного растворапропиленгликоля и на 28% больше, чем при использовании в качествепромежуточного теплоносителя воды.Высокая температура кипения чистого пропиленгликоля, составляющая 189°С, позволяет предположить, что данный теплоноситель в чистом виде сможетработать в рубашках жарочных аппаратов предприятий общественного питания, вчастности во фритюрницах с косвенным обогревом. На сегодняшний день вофритюрницах с косвенным обогревом в качестве промежуточного теплоносителяприменятсяразличныевидыминеральныхмасел.Использованиепропиленгликоля в фритюрницах и сковородах с косвенным обогревом позволяетсделать данный теплоноситель универсальным.

Чистый или разбавленный водойпропиленгликольсможетприменятьсявширокомспектретепловогооборудования с косвенным обогревом на предприятиях общественного питания, атакже в качестве теплоносителя жидкостной системы отопления предприятий,благодаря хорошей теплоотдаче и низкой температуре замерзания.Пред началом эксперимента рубашка котла была полностью заполненачистым пропилегликолем, объемом 3,5 литра.

Варочная полость котла былазаполнена фритюром – рафинированным подсолнечным маслом, объемом 7литров. Нагрев котла производился при максимальной мощности нагревательногоэлемента. По достижении фритюром температуры 150 °С, на 20-й минутеэксперимента в варочную полость котла был загружен продукт – картофель,68нарезанный мелкой стружкой - «фри». По достижению картофелем готовности онбыл извлечен из варочной полости котла.Зависимость температуры фритюра, стенки варочного сосуда, жидкоготеплоносителя и его паров от времени разогрева котла представлена на рисунке4.13.Рисунок 4.13 - Зависимость температуры фритюра, стенки варочногососуда, жидкого теплоносителя и пара от времени разогрева длятеплоносителя чистый пропиленгликоль при максимальной мощностинагревательного элементаКак видно из графиков на рисунке 4.13, температура фритюра в ходеэксперимента достигла значений 150-180°С, что достаточно для приготовлениякартофеля, рыбы, курицы и других продуктов.

При этом время разогрева фритюрадо 180°С сопоставимо с серийно производимыми фритюрницами, например,фритюрница ФЭСМ-20 разогревает фритюр до температуры 180°С за 20 минут.Внешний вид, вкус и запах приготовленного в ходе эксперимента картофеляпризнаны соответствующими стандартам для картофеля, обжаренного вофритюре.69Результаты экспериментальных исследований различных теплоносителей наоснове водных растворов пропиленгликоля, приведенные выше, показывают, чтоданные теплоносители могут успешно применяться в тепловых технологическихаппаратах предприятий общественного питания.