Конструкции варочных аппаратов

К

К

Боковая теплоизоляционная поверхность:

К

К

Поверхность остальных ограждений:

К

К

Найдём коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием:

Крышка двухслойная:

= 1,53 Вт/м²*град

= 1,73 Вт/м²*град



Боковая теплоизоляционная поверхность:

= 1,49 Вт/м²*град

= 1,65 Вт/м²*град

Поверхность остальных ограждений:

= 1,41 Вт/м²*град

= 1,49 Вт/м²*град

В процессе отдачи тепла ограждением аппарата имеет место теплоотдача лучеиспусканием и конвекцией, поэтому результирующий коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду (воздух) состоит из двух слагаемых.

Коэффициент теплоотдачи аппарата, Вт/м²* град:

Найдём :

Крышка двухслойная:

8,16 Вт/м²* град

4,68 Вт/м²* град

Боковая теплоизоляционная поверхность:



4,92 Вт/м²* град

4,8 Вт/м²* град

Поверхность остальных ограждений:

4,84 Вт/м²* град

7,85 Вт/м²* град

Найдём потери тепла в окружающую среду наружными ограждениями аппарата Q₅, кДж:

Потери тепла на разогрев конструкции аппарата Q₆, определяется по формуле:

Где ? - сумму потерь тепла;

n - число элементов конструкции аппарата;

удельная теплоёмкость, принимается 0,46кДж/кг*град;

M_i - масса, кг;

средняя конечная температура, .

Для того чтобы найти Q₆, нужно найти следующие показатели.



Масса отдельного элемента конструкции рассчитывается по формуле:

= 7900кг/м^3- плотность материала

Где - объём материала элемента конструкции, м³.

= 0,00076 м³

= 0,000525 м³

= 0,00063 м³

Где - принимается по чертежу или реальному аппарата, м;

- площадь поверхности элемента аппарата, м².

Значения с приведены в таблицы 7.

Таблица 7 Теплофизические свойства материалов конструкции и промежуточных теплоносителей

Наименование материала		кг/м3	с, кДж/кг*град
Сталь	20	7900	0,46

Значения р приведены в таблицы 8.



Таблица 8 Теплоизоляционные материалы

Наименование Материала	Плотность, кг/м3	Максимальная температура применения,	Коэффициент теплопроводности в зависимости от средней температуры изоляции ??, Вт/м*град
Альфоль Гофрированная	2040	350	0,059+0,00026

Найдём потери тепла на разогрев конструкции аппарата Q₆:

0,466,044,14(60-25)+0,464,97

150-25) = 505,1кДж

Сводная таблица теплового баланса

Статья теплового баланса	Количество тепла (кДж) при режиме работы аппарата
	Нестационарном	Стационарном
Q1	27499,481	7627,5
Q5
Q6	505,1	0
Итого	28353,08	7885,8

Определение расхода теплоносителя:

Мощность:

,кВт (30)

(31)

Найдём мощность нагревательных элементов:



Расчёт тепловой изоляции:

Средняя температура изоляции высчитывается по формуле:

= (32)

Коэффициент теплопроводности альфоли гофрированной поверхности в сухом состоянии равен:

?? = 0,059+(0,00026=0,084Вт/(м²*град) (33)

Расчёт толщины слоя альфоли для тепловой изоляции производится по формуле:

(34)

Листы альфоля выпускаются толщиной 8-10мм. Толщина слоя альфоля для теплоизоляции принимается 16мм (2*8мм).

В результате расчёта теплового баланса КПЭ-40 получилось, что при нестационарном режиме котла на нагревание продуктов уходит 27499,481кДж, на потери тепла в окружающею среду наружными ограждениями аппарата , на потери тепла на разогрев конструкции аппарата 505,1кДж.

При стационарном режиме работы котла нагревание продуктов уходит 7627,5кДж, на потери тепла в окружающую среду наружными ограждениями аппарата кДж.

Для теплоизоляции котла по результатам расчётов принято два слоя альфоли толщиной 8мм.

Расчет Тэнов

Порядок расчета ТЭНа выполняется в три этапа:

- определение размера трубки;

- расчет размера проволоки;

- определение размеров спирали.

Длина активной части трубки ТЭНа L_А, м, составляет

L_А=P/(р?D_т?W_т) (35)

где D_т - диаметр трубки ТЭНа, м.

Длина активной части трубки ТЭНа L_А, м, составляет

L_А=P/(р?D_т?W_т)

Р_тэнов = 7,5 кВт

Количество тэнов = 3

Мощность 1 тэна = 2,5кВт

L_А=2500/3,14?0,016?10⁵=0,49 м.

Длина активной части трубки ТЭНа L_AO,м, после опрессовки составляет

L_AO= L_А / ц (36)

где ц - к.оэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, ц=1,15.



L_AO= 0,49/1,15=0,42 м

Полную развернутую длину трубки после опрессовки L_Т,м, определяем по формуле

L_Т=L_А+2L_п (37)

где L_п - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

L_Т=0,49+2?0,1=0,69 м

Электрическое сопротивление проволоки тэна R, Ом, после опрессовки составляет

R=U²/P (38)

гдеU - напряжение сети, В;

P - мощность одного тэна, Вт.

R=380²/2500=144400/2500=57,7 Ом

Электрическое сопротивление проволоки тэна R₀, Ом, до опрессовки составляет

R₀ = л_r?R (39)

где л_r - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки, л_r=1,3.



R₀= 1,3?57,7= 75,08Ом

Удельное сопротивление проволоки g_t,Ом*м, при рабочей температуре определяем по формуле

g_t= g₂₀ (1+ л(t-20)) (40)

где g₂₀ - удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 C, Ом*м;

л - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, град^-1;

t - рабочая температура проволоки, С.

g_t= 1,10?10^-6 (1+0,14*10^-3(950-20))=1,24*10^-6 Ом*м

Диаметр проволоки ТЭН d, м, определяем по формуле

d= ³v(4g_t ?P² / р² W_п U²) (41)

гдеd - диаметр проволоки ТЭН, м.

d= ³v(4*1,24*10^-6 (3000)² )/(9,8*18*10⁴ (380)²)=0,00055 м

Принимаем d=0,0006 м,

Определяем длину проволоки ТЭН L_пр, м из выражения

L_пр=0,785? R₀?d²_пр / g_т (42)

где L_пр - длина проволоки ТЭНа.



l_пр= 0,785?62,53?(0,0006)²/1,24?10^-6=11,7 м

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке из выражения

W_пф=P/ р d_пр l_пр (43)

W_пф=3000/3,14?0,0006*11,7=136098 Вт/м².

Длину одного витка спирали l_в, м, определяем по формуле

l_в=1,07* р (d_c +d_пр) (44)

где1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки.

d_c - диаметр стержня намотки, м, выбирают из конструктивных соображений d_c=0,003…0,006 м.

l_в=1,07*3,14*(0,006+0,0006)=0,022м

Количество витков спирали n, шт, составляет

n= l_пр / l_в (45)

гдеn - количество витков спирали, шт

n=11,7/0,022=532 шт,

Расстояние между витками спирали a, м, определяем по формуле



a= L_А - n? d_пр / n (46)

а= (0,59-532?0,0006)/532=0,0007 м

Шаг спирали s, м, определяем по формуле

S=a+ d_пр (47)

Где s - шаг спирали, м.

S= 0,0007+0,0006=0,0013м

Коэффициент шага К_ш, определяем по формуле

К_ш = S/ d_пр (48)

Где К_ш - коэффициент шага.

К_ш = 0,0013/0,0006=2,2

Коэффициент стержня намотки К_с, определяем по формуле

К_с=d_c/ d_пр (49)

Где К_с - коэффициент стержня намотки.

К_с=0,006/0,0006=10,

Диаметр спирали ТЭНа d_сп, м, составляет



d_сп = d_пр (К_с +2) (50)

где d_сп - диаметр спирали ТЭНа, м.

d_сп = 0,0006?(10+2)=0,0072 м

Общая длина проволоки l₀, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составляет:

l₀= l_пр +2?20l_в (51)

гдеl₀ - общая длина проволоки, м.

l₀=11,7+2*20*0,02=19,7м

Мощность одного тэна составила 2,5кВт, длина активной части трубки ТЭНа L_А составила 0,49 м, полную развернутую длину трубки после опрессовки L_Т =0,69м. Электрическое сопротивление проволоки тэна R, Ом, после опрессовки составляет R= 57,7 Ом, Диаметр проволоки ТЭН d=0,0006м.

Длина проволоки ТЭН L_пр =11,7м, длина одного витка спирали l_в = 0,022м.

Количество витков спирали n = 532 шт, Расстояние между витками спирали a = 0,0007 м, шаг спирали s = 0,0013м, диаметр спирали ТЭНа d_сп = 0,0072 м

Общая длина проволоки l₀, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составляет 19,7 м



4 ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Требования к эксплуатации аппарата

Правильная эксплуатация пищеварочных аппаратов должна обеспечить, кроме выполнения ими основного технологического назначения, максимальное повышение эффективности и безопасности их работы. При эксплуатации пищеварочных аппаратов повышение эффективности их работы может быть достигнуто за счёт выполнения следующих правил:

1. Максимально возможное и своевременное удаление воздуха из тех частей аппаратов (рубашка, рабочие камеры), в которых происходит теплоотдача путём конденсации пара. Присутствия воздуха в паре, даже в небольших количествах, сильно уменьшает коэффициент теплоотдачи при конденсации пара. Для удаления воздуха при заполнении рубашки водой, и разогреве аппарата открывается воздушный кран, воздушный клапан двойного предохранительного клапана или кран наполнительной воронки. Время выдержки этих кранов (клапанов) в открытом состоянии должно соответствовать данным инструкции по эксплуатации аппарата.

2. Полное использование рабочих камер аппаратов. Нецелесообразно, например, эксплуатировать пароварочный аппарат при загрузки продуктами не всех его камер или при, неполной загрузке какой - либо камеры. Это же относится и к заполнению продуктами варочных сосудов котлов и автоклавов, рабочий объем которых должен использоваться полностью(уровень жидкости на 8-12см ниже верхней кромки сосуда).

3. Своевременная очистка (мытьё) рабочих камер аппаратов. Эта операция должна выполняться при смене продуктов, особенно при их несовместимости. Например, после варки рыбного супа варка молочного супа должна начинаться только после тщательного мытья варочного сосуда. В данном аппарате целесообразно приготовлять по возможности один и тот же вид изделий. При этом происходит существенная экономия теплоты и отпадает необходимость в частой мытье рабочих камер.

Безопасные условия эксплуатации пищеварочных аппаратов в значительной мере обеспечиваются установленной на них арматурой: двойным предохранительным клапаном, клапаном - турбинкой, мановакуумметром и др.

Если при работе котла возникает необходимость открыть его герметично закрытую крышку, то приблизительно за 5 минут до этого следует прекратить подачу пара, благодаря чему небольшое избыточное давление в варочном сосуде упадёт. Открывать крышку можно лишь после сброса избыточного давления с помощью продувочного крана.

В процессе эксплуатации пищеварочных аппаратов нужно следить за исправной работой арматуры, в частности за тем, чтобы в клапане - турбинке, пароотводе и сливном кране не скапливались частички пищи.

4.2 Технико-экономические показатели аппарата

Анализ экономической эффективности проектируемого аппарата проводится по показателям

Коэффициент полезного действия:

. (52)

Удельная объемная тепломощность рабочей камеры:

, (53)

где V - объем рабочей камеры, м³.

Удельный расход тепла:

, (54)

где Q - подведенное тепло, кДж;

m - производительность аппарата, кг/ч.

Видимое тепловое напряжение поверхности нагрева рабочей камеры:

, (55)

где F - площадь поверхности нагрева рабочей камеры, м².

Действительно тепловое напряжение поверхности нагрева рабочей камеры:

. (56)

Удельная теплоемкость аппарата:

; (57)

где M - масса аппарата, кг;

V - объем рабочей камеры, м³.

Результаты расчётов приведены в приложении Б, таблицы 2



ВЫВОД

Разработанный в данном курсовом проекте котел пищеварочный электрический на 40 дм³ по сравнению с прототипом имеет больший КПД, требуется меньшее количество тепла на разогрев конструкции. Это объясняется использованием современной теплоизоляции, которая, благодаря своему строению, отдает меньшее количество тепла в окружающую среду.

Также котел обладает высокой степенью надежности, создает оптимальные условия работы для обслуживающего персонала, облегчает их труд; повышает производительность, требованиям техники безопасности и производственной санитарии, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование: методические указания к выполнению курсового проекта/ [сост.: доцент Н.П. Коршунов; ст. преподаватель Е.А. Соколова]. - 3-е изд. - Новосибирск: СибУПК, 2010, - 68 с.

2. Дорохин В.А. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - Киев: Вища школа, 1987.

3. Вышелесский А.Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1976.

4. Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1983.

5. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания. - М.: Экономика, 1982.

6. ГОСТ 13268-83 (СТ СЭВ 171-75). Электронагреватели трубчатые. - М.: Издательство стандартов, 1984.

7. http://www.bestreferat.ru/referat-193360.html

Размещено на Allbest.ru