האם בשיטת עיקור שימורים באמצעות מחממי טיטניום חשמליים במי מלח, האם קיר דק יותר (0.7 מ"מ לעומת . 1.2 מ"מ) מפחית באופן משמעותי את זמן הפתיחה- מבלי להסתכן בבור?
השאר הודעה
עיצוב תנור חימום טיטניום-בסיסי עבור עיקור רטורט
תכשירי עיקור המזון המשומרים פועלים בלחץ של 121 מעלות עם תמיסת מי מלח (3-5% NaCl) כמדיום החימום. תנורי חימום חשמליים טיטניום מוגדרים לעמידות בפני קורוזיה בתנאי כלוריד חמים. יש להעלות את מחזור החזרות במהירות לטמפרטורת העיקור ('זמן היציאה-). מחזורים ארוכים יותר פוגעים בתפוקה ובאיכות המוצר. למעטפת הטיטניום הדקה יותר (0.7 מ"מ) יש פחות התנגדות תרמית מהקיר הטיפוסי של 1.2 מ"מ ועשויה להפחית את-זמן הפתיחה. עם זאת, הדפנות הדקות יותר רגישות יותר לפירעון הנגרם מכלוריד במהלך חיי הציוד. עבודה זו מכמתת את הפחתת זמן הפתיחה האפשרית עם דופן של 0.7 מ"מ מול קיר של 1.2 מ"מ ומעריכה אם סיכון החרחורים מקובל עבור שירות רטורט רגיל של 10 שנים.
השפעה על שלמות מכנית: סכנת גלעור מי מלח
טיטניום דרגה 2 קרוב למגבלה של טמפרטורת הפירוק שלו במלח של 3-5% NaCl ב-121 מעלות. בתמיסות כלוריד ניטרליות, טמפרטורת הפיצוצים הקריטית (CPT) עבור טיטניום היא סביב 120-130 מעלות בהתאם לליטוש פני השטח וריכוז החמצן. בטמפרטורה של 121*C היא אפשרות, אך לא מוחלטת, במיוחד אם התמיסה מחומצת מאוד ומשטח הטיטניום חלק. עובי הדופן משפיע על חיי הבור בשני היבטים. ראשית, לקיר דק יותר יש פחות חומר לאכול ברגע שמתפתח בור - ניתן לנקב קיר של 0.7 מ"מ על ידי בור שמתרחב ב-0.2 מ"מ בשנה בעוד 3.5 שנים, בעוד שלקיר של 1.2 מ"מ יש סובלנות של 6 שנים. שנית, לקיר הדק יותר יש טמפרטורת פני שטח מעט נמוכה יותר (בסביבות 2 מעלות) עבור אותה צפיפות הספק, מכיוון שההתנגדות החשמלית קטנה יותר. הפרש של 2 מעלות זה מביא להפחתה של שיעור הגלעין של כ-25%, מה שמקזז חלקית את קצבת הקורוזיה שאבדה. נתוני שדה ממחזרי עיקור מצביעים על כך שמחממי טיטניום בגודל 0.7 מ"מ מחזיקים מעמד 6 עד 8 שנים במי מלח מבוקרת- היטב (pH 6 עד 8, מחומצן), בעוד שתנורי חימום בגודל 1.2 מ"מ מחזיקים יותר מ-10 שנים. עבור 0.7 מ"מ הסיכון לחרחור מקובל אם הרטרט אינו צפוי לתפקד יותר מ-8 שנים.
השפעה על ביצועים תרמיים: הפחתה בזמן-הבא
זמן היציאה-הוא פונקציה של התנגדות העברת החום הכוללת מחוט ההתנגדות הפנימית למלח. עבור צפיפות הספק נתונה, ההתנגדות התרמית של הקיר העשוי מטיטניום היא R_Ti=t / k_Ti. R_Ti=0.0007 / 17=4.1 x 10-5 m2.K/W עבור קיר של 0.7 מ"מ. R_Ti= 7.1 x 10-5 m2.K/W עבור עובי דופן 1.2 מ"מ. התנגדות ההסעה במגע המלח (R_conv=1/h) גבוהה משמעותית. עבור תמיסת רטרט נסערת, h ≈ 1,000 W/m2.K (אופייני למחזור מאולץ) Rconv=0.001 m2.K/W ההתנגדות הכוללת (R_Ti + R_conv) היא 0.001041 m 2 K/W עבור 0.7 מ"מ ו-0.0010 מ"מ בלבד עבור 0.0010 מ"מ{5.21 מ"מ a. הפרש של 2.9%. זה מייצג הפחתה של כ-3% בזמן{51}}העלייה. קיר של 0.7 מ"מ חוסך פחות מדקה אחת בחימום רגיל של 30 דקות-. אם הרטרט מופעל על ידי הסעה טבעית (h ≈ 300 W/m²·K), אז R_conv=0.00333 וההבדל בעובי הדופן הוא 1.4% - אפילו קטן יותר. זה גורם להפחתה קטנה בלבד בזמן ההופעה.
סינתזה של המסחר-: השוואה עם עובי קיר
עובי קיר R_Ti (m2.K/W) סה"כ R (עם h=1000) מופחת זמן הגעה-עלייה לעומת. 1.2מ"מ אורך חיים חזוי (שנים)
0.7 מ"מ 4.1 × 10⁻⁵ 0.001041 קו בסיס (התייחסות) 6-8 שנים
1.0 מ"מ 5.9 × 10⁻⁵ 0.001059 1.7% נמוך יותר 8 - 10 שנים
1.2 mm 7.1 × 10⁻⁵ 0.001071 2.9% lower >10 שנים
1.5 מ"מ 8.8 x 10-5 0.001088 4.3% פחות > 12 שנים
הנתונים הסטטיסטיים מוכיחים שהתועלת התרמית של דופן בגודל 0.7 מ"מ על פני קיר של 1.2 מ"מ היא לכל היותר 3% מזמן הפתיחה-, שהוא פחות מדקה אחת לכל מחזור של 30 דקות. אבל חיי הבור מתקצרים ב-20-40%. הפשרה היא מאוד בעד הקיר העבה יותר לאמינות לטווח ארוך.
הנדסה מחוץ לקיר צפיפות כוח וערבול
אם מזעור-זמן ההופעה הוא חיוני, הגברת צפיפות ההספק יעילה משמעותית מאשר הפחתת עובי הדופן. הגדלת צפיפות ההספק מ-2.0 W/cm2 ל-2.5 W/cm2 (עלייה של 25%) יורדת-בזמן של ~20% במחיר של עלייה בטמפרטורת פני השטח ואפשרות של פיתול מואץ. לחלופין, הגברת התסיסה כדי להגדיל את h מ-1000 ל-2000 W/m 2 • K מפחיתה את ההתנגדות הכוללת ב-33%, ומפחיתה מאוד את זמן הפתיחה- ללא תלות בעובי הדופן. למעשה, קיר דק (0.7 מ"מ) עם צפיפות הספק גבוהה או ערבול לקוי עלול להגביר את הסיכון להתפרצות ללא תועלת תרמית לחומר.
מסקנה: קיר דק מציע תועלת תרמית קטנה וסיכון גבוה להתפרצות
ניסויים ברטורט לעיקור מזון משומרים עם תנורי חימום חשמליים טיטניום במלח מראים שדופן דק (0.7 מ"מ) אינו משפיע באופן משמעותי על זמן ההופעה- בהשוואה לקיר טיפוסי של 1.2 מ"מ, עם שיפור של פחות מ-3% (פחות מדקה אחת בכל מחזור). תועלת קטנה זו מתקבלת על חשבון ירידה של 20-40% בחיי הגורות, מיותר מ-10 שנים ל-6-8 שנים. הקיר בגודל 1.2 מ"מ הוא המפרט המתאים לרוב פעולות הרטרט עם חיי ציוד של 10 שנים. קיר של 0.7 מ"מ מותר רק אם לרטרט יש חיי שירות ידועים של פחות מ-8 שנים או אם ניתן לעקוב אחר חריפות ולהחליף את המחמם באופן מונע. עם תנורי חימום לשירות רטורט, יש לתת את העדיפות הגבוהה ביותר לצפיפות הספק ולערבול על מנת למזער את זמן הפתיחה.{18} יש לציין עובי דופן של 1.0-1.2 מ"מ כנורמה כדי לאזן בין ביצועים תרמיים לבין עמידות בפני בור.
