Диссертация (1152329), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

Использование в качествепромежуточных теплоносителей водных растворов пропиленгликоля позволяетснизить давление в рубашке до значений 0,25 бар, то есть 50% от стандартногодля таких аппаратов давления, а также использовать аппараты вовсе безизбыточного давления. Применение в качестве однофазного промежуточноготеплоносителя чистого пропиленгликоля целесообразно в жарочных аппаратахобщественного питания, температура в которых должна достигать 150-190 °С705. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОПОСТАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВРАЗОГРЕВА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРСПЕКТИВНЫХТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ5.1 Проверка достоверности экспериментовПриведенные в главе 4 данные показывают, что водные растворыпропиленгликоля различной концентрации могут быть не только успешноиспользованы в качестве промежуточных двухфазных теплоносителей врубашечных тепловых аппаратах предприятий общественного питания, но имогут существенно снизить давление в рубашках пищеварочных котлов, посравнению с применяемым на сегодняшний день теплоносителем – водянымпаром.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.Для подтверждения достоверности эксперимента был проведен базовыйэксперимент с использованием в качестве промежуточного теплоносителя воды,результаты которого необходимо было сравнить с результатами экспериментов,описанных в предыдущих работах по данной тематике.

Исследованию71теплообменных процессов, происходящих внутри пищеварочных аппаратах скосвенным обогревом посвящены многие работы, в частности В.Я. Груданова[42,47], В.А. Дорохина[33], Л.А. Минухина[82]. Но наиболее полно исследованиятеплообменныхпроцессовсерийновыпускаемыхпищеварочныхкотловпредставлены в работе С.В. Шихалева [136]. Поэтому результаты установочногоэксперимента были сопоставлены с результатами, полученными в процессеисследования серийно выпускаемых пищеварочных котлов с косвеннымобогревом.Ниже приведено сопоставление зависимостей коэффициентов теплоотдачи отпара к стенке αсм и величины теплового потока q от температуры жидкости впищеварочном сосуде tж а так же зависимостей величины теплового потока q отразности температур пара и стенки греющего сосуда ∆t для базовогоэксперимента и эксперимента, выполненного при исследовании серийновыпускаемых котлов.

Вычисление производились по методике, предложеннойС.В. Шихалевым и Л.А. Минухиным [82;83;84].Тепловой поток определялся из уравнения теплового баланса, по выражениюqG  c  t ж,i 1  t ж ,i   Qпот.F  , (18)Где: G – масса продукта, кг, с – удельная теплоемкость продукта, Дж/кг, F –площадь поверхности теплопередающей стенки, м2,  - временной интервал, с,t ж ,i 1 -температурапродукта в конце временного интервала, K, t ж ,i - температурапродукта в начале временного интервала, K, Qпот – потери тепла аппаратом завременной интервал  , ВтКоэффициенты теплопередачи K, теплоотдачи от греющего пара к стенкеварочного сосуда  см , и от стенки варочного сосуда к жидкости  ж , определялисьпо следующим соотношениям:Kt см ,q, (19) t ж ,где tсм , , t ж , , K - соответственно температура основной массы парогазовой смесии содержимого варочной емкости на временном интервале  , с.72 см , q, (20)t см ,  t exгде t ex , K - температурное поле внутренней поверхности варочной емкости наинтервале  , с. ж , q, (21)t in  t ж ,где tin , K - температурное поле наружной поверхности варочной емкости наинтервале  , с.Графики, сопоставляющие результаты исследований С.В.

Шихалева срезультатами установочного эксперимента представлены на рисунках 5.1-5.3.Рисунок 5.1 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенкеварочного сосуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж длятеплоносителя вода:αсмз – результат установочного эксперимента, αсмш – результат исследования [136]73Рисунок 5.2 - Зависимость величины теплового потока q от температурыжидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителя вода:qз – результат установочного эксперимента, qш – результат исследования [136]Рисунок 5.3. - Зависимость величины теплового потока q от разницытемператур пара и стенки варочного сосуда ∆t для теплоносителя вода:qз – результат установочного эксперимента, qш – результат исследования [136]Как видно из графиков на рисунках 5.1-5.3, коэффициенты теплоотдачи ивеличины теплового потока очень близки как в упомянутом выше исследовании,74так и в установочном эксперименте.

Схожесть значений зависимостей этихвеличин позволяет сделать вывод, что данные, полученные в ходе установочногоэксперимента,вкоторомвкачествепромежуточноготеплоносителяиспользовалась дистиллированная вода, достоверны.5.2 Исследование коэффициентов теплоотдачиИспользуя методику представленную выше методику, так же быливычислены зависимости коэффициентов теплоотдачи от пара к стенке αсм ивеличины теплового потока q от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tжа так же зависимости величины теплового потока q от разности температур пара истенки греющего сосуда ∆t для эксперимента, в котором в качествепромежуточноготеплоносителябылиспользован55%водныйрастворпропиленгликоля. На рисунках 5.4-5.6 представлены графики, сопоставляющиезависимости указанных выше величин для установочного эксперимента иэксперимента, в котором в качестве промежуточного теплоносителя былиспользован 55% водный раствор пропиленгликоля.Как видно из графиков на рисунках 5.4-5.6, зависимости коэффициентовтеплоотдачи и тепловых потоков для теплоносителей вода и 55% растворпропиленгликоля сохраняют идентичные тенденции и близки по абсолютнымзначениям.

По сравнительным графикам можно сделать вывод о применимостивышеописаннойметодикидлярасчетовкоэффициентовтеплоотдачиитеплопередачи, а также величины тепловых потоков для теплоносителей наоснове водных растворов пропиленгликоля. Исходя из схожести абсолютныхзначений коэффициентов теплоотдачи и величины тепловых потоков в обоихэкспериментах, можно сделать вывод о применимости водных растворовпропиленгликоля в качестве промежуточных двухфазных теплоносителей втепловом технологическом оборудовании предприятий общественного питания.75Рисунок 5.4 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенкеварочного сосуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж длятеплоносителей вода(αсмв) и 55% раствор пропиленгликоля(αсмп)Рисунок - 5.5 Зависимость величины теплового потока q от температурыжидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителей вода(qв) и 55%раствор пропиленгликоля(qп)76Рисунок 5.6 - Зависимость величины теплового потока q от разницытемператур пара и стенки варочного сосуда ∆t для теплоносителей вода(qв) и55% раствор пропиленгликоля(qп)Поскольку в экспериментах, в которых рубашка сообщалась с атмосферой,оптимальное время закипания пищевой среды было зафиксировано приприменении в качестве промежуточного теплоносителя 80% водного растворапропиленгликоля, был проведен расчет коэффициентов теплоотдачи и величинытеплового потока для данного теплоносителя и их сравнение с аналогичнымипоказателями для 55% раствора пропиленгликоля.Ниже на рисунках 5.7 - 5.9 приведены сравнительные графики зависимостейвеличины теплового потока от разницы температур пара и стенки варочногососуда, зависимости величины теплового потока от температуры жидкости впищеварочном сосуде и зависимости коэффициента теплоотдачи от пара к стенкеварочного сосуда от температуры жидкости в пищеварочном сосуде.77Рисунок 5.7 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенкеварочного сосуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж длятеплоносителей 80%(αсм80) и 55% водных растворов пропиленгликоля(αсм55)Рисунок 5.8 - Зависимость величины теплового потока q от температурыжидкости в пищеварочном сосуде tж для теплоносителей 80%(q80) и 55% (q55)водных растворов пропиленгликоля78Рисунок 5.9 - Зависимость величины теплового потока q от разницытемператур пара и стенки варочного сосуда ∆t для теплоносителей 80%(q80) и55% (q55) водных растворов пропиленгликоляКак видно из графиков на рисунках 5.7 - 5.9, значения коэффициентовтеплоотдачиивеличинтепловогопотокадляобоихперспективныхтеплоносителей близки по абсолютным значениям и сохраняют идентичныетенденции.

Следовательно, тепловые процессы в технологических аппаратахобщественного питания будут происходить практически при тех же условиях, чтои при применении в качестве промежуточного теплоносителя воды, а значитизмененияконструкцииаппаратовдляпримененияперспективныхтеплоносителей не требуется. Однако, поскольку тепловые процессы припримененииперспективныхтеплоносителейпроходятприатмосферномдавлении, возможно уменьшение толщины стенок тепловых технологическихаппаратов с греющей рубашкой, а также упрощение их конструкции за счетудаления приборов контроля давления в рубашке и предохранительных клапанов.Коэффициенты теплоотдачи и величины тепловых потоков были так жерассчитаны для экспериментов, в которых в качестве промежуточного79теплоносителя использовался чистый пропиленгликоль, а варочный сосуд былзаполнен рафинированным подсолнечным маслом.

В данных экспериментовустановка работала в качестве фритюрницы с косвенным обогревом. На рисунках5.10 - 5.12 приведены графики зависимостей величины теплового потока отразницы температур пара и стенки варочного сосуда, зависимости величинытеплового потока от температуры жидкости в пищеварочном сосуде изависимости коэффициента теплоотдачи от пара к стенке варочного сосуда оттемпературы жидкости в пищеварочном сосуде для чистого пропиленгликоля.Рисунок 5.10 - Зависимость коэффициента теплоотдачи от пара к стенкеварочного сосуда αсм от температуры жидкости в пищеварочном сосуде tж длячистого пропиленгликоля.80Рисунок 5.11 - Зависимость величины теплового потока q от температурыжидкости в пищеварочном сосуде tж для чистого пропиленгликоляРисунок 5.12 - Зависимость величины теплового потока q от разницытемператур пара и стенки варочного сосуда ∆t для чистого пропиленгликоляКак видно из графиков на рисунках 5.9 - 5.12, зависимости коэффициентовтеплоотдачи и величин тепловых потоков как для чистого пропиленгликоля, так и81для его водных растворов близки по абсолютным значениям и сохраняютидентичные тенденции.

Характеристики

Список файлов диссертации