Диссертация (1152329), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Он по химической структуре итеплофизическим характеристикам близок к этиленгликолю, однако не ядовит иполностью безопасен для человека и окружающей среды, что подтверждаютпаспорт безопасности за номером 30193885/SDS_GEN_RU/RU от 19.01.2006 исанитарно-эпидемиологическоезаключениезаномером77.99.02.916.Д.004723.06.04 от 07.06.2004. Пропиленгликоль хорошо растворяетсяв воде, его водные растворы так же отвечают требованиям, предъявляемым кдвухфазным промежуточным теплоносителям.Как видно из таблицы 2.9, температура кипения представленного в нейраствора пропиленгликоля составляет 110С, что позволяет использовать его в44качестве двухфазного промежуточного теплоносителя, использующегося длякосвенного обогрева стенок рабочих камер в варочных аппаратах предприятийобщественного питания.
Так же эта температура кипения позволяет использоватьраствор пропиленгликоля в системах обогрева передвижных предприятийпитания. Температура кипения чистого пропиленгликоля составляет 189С, чтопозволяет использовать его в высокотемпературном жарочном оборудованиипредприятий общественного питания.
Температуры кристаллизации чистогопропиленгликоля и его водного раствора достаточно низки для применения напередвижных предприятиях общественного питания в любой климатической зонеРФ без технических трудностей.Так же о возможности использования водного раствора пропиленгликоля вкачестве теплоносителя для систем отопления предприятий общественногопитания позволяет судить то, что промышленность на сегодняшний деньвыпускает широкий спектр теплоносителей, в основе которых лежит водныйраствор пропиленгликоля. Эти теплоносители используются как в быту, так и напредприятиях в отопительных системах, в качестве автомобильных антифризов,антиобледенителей. В таблице 2.10 приведены сравнительные теплотехническиехарактеристики, а также приблизительная цена на момент написания статьи трехсамых распространенных отечественных теплоносителей на основе водногораствора пропиленгликоля.Как видно из таблицы 2.10, выпускаемые промышленностью теплоносителина основе водного раствора пропиленгликоля имеют сравнительно схожие с 55%водным раствором пропиленгликоля теплотехнические характеристики, однакоонисодержатдополнительныеприсадки,снижающиекоррозию,пенообразование, растворение, образование отложений.
Эти присадки являютсякоммерческой тайной. При необходимости, возможно использование одного изэтих теплоносителей, как в системе отопления, так и в качестве промежуточныхдвухфазных теплоносителей в рубашках пищеварочных котлов и других45тепловых технологических аппаратов общественного питания с косвеннымобогревом.К достоинствам теплоносителя на основе водного раствора пропиленгликоляможно так же отнести способность менять температуру кипения в зависимости отконцентрации.Таблица 2.10 - Основные теплотехнические характеристики и ценыТеплопроводность λ,Вт/(мК)Кинематическаявязкость, x10-6 м2/с-400,461,063,50,351,378..89Хот Блад – 65Эко110-500,501,0483,620,781,178..92Dixis Top106-400,4511,0454,1280,591,265..72Цена за кг, руб.Плотность раствора,г/см3106УдельнаятеплоемкостькДж/(кг·град)КонцентрацияпропиленгликоляХНТ-40ТеплоносительТемпературакристаллизации, СТемпература кипения,Снекоторых теплоносителей, выпускаемых промышленностьюНа рисунке 2.2 представлен график зависимости температуры кипенияводногорастворапропиленгликолявзависимостиотконцентрациипропиленгликоля.
На графике отмечена зона 102..110 С, показывающаявозможность использования водных растворы пропиленгликоля в качестведвухфазных промежуточных теплоносителей, использующихся для косвенногообогревастенокобщественногорабочихпитания.камервТемператураварочныхкипенияаппаратахчистогопредприятийпропиленгликолясоставляющая 189 С, так же отмечена на графике.
Высокая температура кипенияпозволяет использовать чистый пропиленгликоль в высокотемпературномжарочном оборудовании предприятий общественного питания.46Рисунок 2.2 - Зависимость температуры кипения водного растворапропиленгликоля от концентрации473. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ИЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНДС целью экспериментального подтверждения способности водного растворапропиленгликоля работать в качестве двухфазного теплоносителя в рубашечныхаппаратахпредприятийобщественногопитания,былсмонтированэкспериментальный стенд на основе рубашечного пищеварочного котла GroenTDB/6-10.
Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3.1.3.1 Экспериментальный стендДляпроверкиработоспособностипредложенныхперспективныхтеплоносителей, а также для сбора данных о ходе теплообменных процессов врубашке котла и пищеварочном сосуде, на основе которых можно рассчитатькоэффициенты теплопередачи, был собран экспериментальный стенд на основенастольного пищеварочного котла фирмы Groen(США), модели TDB/6-10. Наданной установке проводились как исследования стандартного теплоносителя –воды, так и перспективных – чистого пропиленгликоля и его водных растворов.Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3.1.Основойэкспериментальнойустановкиявляетсяэлектрическийпищеварочный котел рубашечного типа фирмы Groen(1), модель TDB/6-10,вместимостью 0,01 м3.
Емкость рубашки составляет 0,0035 м3, площадь рубашки0,55 м2. Мощность нагревательного элемента (ТЭНа)(5) котла составляет 4 кВт.Котел оснащен предохранительным клапаном(12), через канал которого так жеосуществляется заливка рубашки(2) и манометром(13), замеряющим давление впароводяной рубашке со шкалой измерения от -0,5 до 5 бар и ценой деления 0,1бар. Котел сделан из нержавеющей стали, дополнительной теплоизоляции непредусмотрено.
Перед началом эксперимента пустой котел был взвешен на48весах(11), полная масса пустого котла (варочной емкости, основания и блокауправления) равна 45,3 кг.Котел подключен к сети переменного тока напряжением 220В черезконтрольно-измерительный прибор К505(7), замеряющий силу тока, напряжениеи мощность.
На внутреннюю поверхность пищеварочного сосуда, а так же навнешнюю стенку котла наварены хромель-капелевые термопары с диаметромтермоэлектрода 0,5 мм(4), термопары на внешней стенке теплоизолированы. Также одна термопара находится на кронштейне в центре варочного сосуда.
Всетермопары подключены к контрольному потенциометру-самописцу КСП-4(6), сошкалой измерения 0..150С и ценой деления 1С.Для определения начальных условий эксперимента используется термометрспиртовой(10) со шкалой -40..+40С и ценой деления 1С и барометр-анероид(14)со шкалой 700..800 мм.рт.ст и ценой деления 1 мм.рт.ст. Для измерения времениэксперимента использовались электронные часы(8) с ценой деления 0,1 секунды.49Рисунок 3.1 - Принципиальная схема экспериментальной установки дляиспытания перспективных промежуточных теплоносителей:1 – Варочный сосуд; 2 - Внешняя стенка пароводяной рубашки 3 Внутреннее пространство рубашки котла; 4 - Крышка котла; 5 - Манометр,показывающий давление в рубашке котла; 6 - Заливная воронка с краном длявыпуска воздуха; 7 - Предохранительный клапан.
8 - Секундомер; 9 – горячиеспаи хромель-копелевых термопар (Т1-Т11); 10 – двухпозиционный кран; 11тепловая изоляция; 12 - Теплоноситель; 13 - Нагревательный элемент (ТЭН); 14 Барометр-анероид; 15 - Автоматический потенциометр-самописец КСП-4; 16 –Комплект измерительных приборов К505; 17 - Термометр спиртовой; 18 Холодильник; 19 – Лабораторный автоматический трансформатор, регулируемыйTDGC2-5k.503.2 Методика экспериментаПри проведении эксперимента составлялся тепловой баланс пищеварочногокотла, работающего в режиме разогрева.
Применялся принцип водяногоэквивалента, то есть рабочей средой служила вода, имитирующая пищевойпродукт. При испытаниях чистого пропиленгликоля (концентрация 100%),применяемого в качестве теплоносителя для жарочного оборудования в качестверабочей среды применялось рафинированное подсолнечное масло марки «Злато».В ходе эксперимента фиксировались значения температуры рабочейжидкости (Т1, Т6), стенки варочного сосуда (Т2-Т5), а также огражденийгреющей рубашки (Т8-Т10) и пара (Т7) Измерялось время эксперимента;мощность, затраченная на разогрев, фиксировалась с помощью амперметра ивольтметра, включенных цепь греющих тэнов. Во время экспериментов сгерметизированной греющей рубашкой фиксировалось так же давление внутринее.Варочный сосуд заполнялся рабочей средой не менее чем на 70%.
Греющаярубашка заполнялась в зависимости от типа эксперимента либо водой, либоводными растворами пропиленгликоля различной концентрации, либо чистымпропиленгликолем. Заполнение рубашки, в зависимости от типа эксперимента,варьировалось в интервале от 0,0015 м3, до 0,0035 м3.
Заполнение всего объемарубашки теплоносителем позволило проверить его работоспособность в качествеоднофазного теплоносителя, заполнение же рубашки стандартным объемомтеплоносителя в качестве двухфазного. При экспериментах с герметичнойрубашкой перед герметизацией рубашки из нее предварительно выпускалсявоздух. Для этого перед предохранительным клапаном был установлен кран,который был открыт при включении котла и закрывался после того, как из крананачинался выход пара. В ряде экспериментов греющая рубашка котла негерметизировалась и сообщалась с атмосферой в течение всего эксперимента.51В начале исследования был проведен базовый эксперимент, в качестветеплоносителявкоторомиспользоваласьдистиллированнаявода-промежуточный теплоноситель, применяющийся сегодня в пищеварочныхкотлах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
