Расчет аэтогриля производительностью 4 кг/ч

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

аэрогриль теплообменный пищевой

Одним из основных технологических процессов производства пищевых продуктов, при котором сырье, претерпевая комплекс сложных физико-химических, структурных и других изменений, превращается в готовый продукт, является тепловая обработка. От способа и режима ее во многом зависят качественные и технико-экономические показатели готового продукта.

Тепловая обработка - технологический процесс, который основывается на изменении теплового состояния продуктов и сред, участвующих в этом процессе.

Глубина изменений, происходящих в пищевых продуктах в процессе тепловой обработки, зависит главным образом от достигаемой внутри продукта температуры, длительности и способа нагрева, наличия воды в самом продукте или в греющей среде, соприкосновения греющей среды с массой продукта, величины парциального давления водяных паров в греющей среде, применения лучистой энергии и так далее.

Тепловая обработка продуктов осуществляется различными способами: погружением в жидкую среду; воздействием паровоздушной и пароводяной смесями острого пара, электроконтактным нагревом, энергией СВЧ, инфракрасным излучением и другими, а также комбинированием перечисленных способов. В зависимости от поставленной цели можно получить конечный продукт с необходимыми свойствами путем использования того или иного способа тепловой обработки.

Целью курсовой работы является расчет теплообменной установки.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1 Изучить классификацию и охарактиризовать основные процессы пищевой технологии.

2 Ознакомиться с классификацией и охарактеризовать тепловое оборудование.

3 Описать аэрогриль.

4 Произвести тепловой и технологический расчеты.

5 Сделать выводы по произведенным расчетам.

1. Состояние вопроса

1.1 Теплофизические методы обработки продовольственного сырья и пищевых продуктов

По технологическому значению все способы тепловой обработки пищевых продуктов можно подразделить на основные и вспомогательные, а по наличию влаги в греющей среде, воздействию ее на продукт и способу подвода энергии - на влажные, сухие и комбинированные.

Под основными способами тепловой обработки понимают такие, при которых происходят целесообразные изменения физических и химических, структурных и других свойств и состояний продукта, в результате которых он становится пригодным в пищу (например, при производстве колбасно-кулинарных изделий и консервов, выпечке хлеба и других) или существенно изменяются свойства сырья и оно переходит из одного качественного состояния в другое (например, вытопка жира, экстракция желатина и так далее).

К вспомогательным способам тепловой обработки следует отнести такие, при которых обрабатываемое сырье не претерпевает существенных изменений: шпарка, опаливание, ужаривание, подсушка и так далее.

Они, как правило, предшествуют основным способам обработки продуктов, а в ряде случаев способствуют приданию сырью специфических свойств (обжарка, пассерование, бланширование и так далее), необходимых для выработки соответствующего продукта.

Основные способы тепловой обработки продуктов подразделяются в зависимости от греющей среды и применяемых методов на влажные, сухие и комбинированные.

Влажные способы тепловой обработки.

Характерной особенностью влажных способов тепловой обработки является то, что продукту передается тепло от жидкой горячей среды (воды или бульона), влажного пара или смеси насыщенного пара и воздуха. Тепловую обработку этими способами проводят в большинстве случаев при температуре 75--100°С.

К ним относят: варка, припускание, стерилизация, пастеризация.

Сухие способы тепловой обработки.

Характерной особенностью сухих способов тепловой обработки продуктов является ведение процесса при незначительном парциальном давлении пара в среде нагрева. В результате продукты приобретают специфический запах и аромат жареных, копченых или запеченных с золотистой корочкой.

Тепловую обработку такими способами, как правило, осуществляют при высоких температурах (от 150 до 200°С).

К ним относят: жаренье, запекание, копчение, сушка.

Комбинированные способы тепловой обработки.

Характерной особенностью комбинированных способов тепловой обработки является то, что продукт доводится до кулинарной готовности при совмещении нескольких способов тепловой обработки.

Вспомогательные способы тепловой обработки - все способы предварительной тепловой обработки. Они, как и основные, делятся на влажные, сухие и комбинированные.

Влажные способы тепловой обработки.

К ним относят: шпарка, бланширование и т.д.

Сухие способы тепловой обработки.

К ним относят: пассерование, поджаривание и т.д.

Комбинированные способы тепловой обработки.

К ним относят: опаливание, обжарка и т.д.

1.2 Классификация и характеристика теплового оборудования

Тепловое оборудование может быть классифицировано по ряду признаков, важнейшими из которых являются: технологическое назначение, способ обогрева, источник теплоты (вид энергоносителя),принцип работы, конструктивное решение, степень автоматизации.

· По технологическому назначению тепловое оборудование подразделяется на универсальное и специализированное. К универсальному оборудованию относятся плиты, так как на них можно осуществить все способы тепловой обработки пищевых продуктов (основные, вспомогательные и комбинированные).

Специализированное оборудование подразделяется на варочное, жарочное и вспомогательное. К варочному оборудованию относятся котлы, автоклавы, вакуум-аппараты и т.п. К жарочному оборудованию относятся сковороды, фритюрницы и жарочные (пекарные) шкафы, к вспомогательному -- мармиты, тепловые стойки, ряд теплообменников.

· По способу обогрева различают аппараты с непосредственным и косвенным обогревом.

В аппаратах с непосредственным обогревом теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева

При косвенном обогреве теплообмен между внешними источниками теплоты и термически обрабатываемым продуктом происходит через промежуточную среду .

Промежуточные теплоносители воспринимают теплоту от внешнего источника и передают ее стенкам теплового аппарата.

· По источникам теплоты (видам энергоносителя) различают тепловое оборудование с огневым, газовым, паровым и электрическим обогревом.

· По принципу работы (способу действия) различают тепловое оборудование периодического (прерывного), непрерывного и комбинированного действия.

К оборудованию периодического действия относится такое оборудование, в котором загрузка сырья и выгрузка готовой продукции производится прерывно, периодически. В оборудовании непрерывного действия обе операции осуществляются непрерывно. В оборудовании комбинированного действия одна из этих операций производится периодически, другая -- непрерывно. На предприятиях общественного питания наиболее широко распространено оборудование периодического действия, однако все чаще начинает применяться оборудование непрерывного действия, особенно на предприятиях большой мощности, так как оно обладает рядом существенных преимуществ: более высокой производительностью, возможностью полной автоматизации всего технологического цикла, более равномерной тепловой обработкой продуктов, что способствует улучшению их качества и др.

· По степени автоматизации тепловое оборудование подразделяется на неавтоматизированное, полуавтоматизированное и автоматизированное. При эксплуатации неавтоматизированного оборудования (плиты, котлы, кипятильники, работающие на огневом обогреве) контроль за его безопасной работой и соблюдением теплового режима производится обслуживающим персоналом. При эксплуатации полуавтоматизированного оборудования контроль за его безопасной работой осуществляется автоматически, а тепловой режим поддерживается вручную. К этому виду оборудования относятся газовые плиты, газовые котлы с непосредственным обогревом и др. При эксплуатации автоматизированного оборудования контроль за его безопасной работой и соблюдением теплового режима производится автоматически.

2. Описание аппарата

Устройство и принцип работы.

Аэрогриль состоит из круглой, как правило, стеклянной пробирки (кастрюли) и крышки, в которую монтируется массивный нагревательный элемент и вентиляторы. ТЭН нагревает воздух до заданной температуры, а вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха и равномерный обдув продукта, расположенного на решетках. Продукты приготовляются умеренно, независимо от метода (запекание, варка, обжаривание). В современных аэрогрилях можно устанавливать как температуру воздушных потоков от 60 до 260 градусов, так и их скорость, что предотвращает пересушивания продукта.

Достоинства и недостатки.

Достоинства:

1. В число несомненных достоинств аэрогриля входит то, что готовить в нем можно без масла и иных жиров, т.е. приготовления диетической пищи, что принципиально для людей, соблюдающих определенную диету либо придерживающихся здорового образа жизни.

2. Аэрогриль позволяет выполнять все функции, которые присущи СВЧ-печам: разогревать и размораживать, тушить овощи; в нем можно печь пироги и варить кашу; его можно употреблять для сушки зелени, ягод, грибов; для стерилизации банок.

3. Аэрогриль позволяет значительно экономить время, используя несколько разных горшочков, можно приготовить обед из трех блюд (первое, второе и десерт) за 30-40 минут, в один прием. При этом запахи не перемешиваются между собой.

К недостатку можно отнести то, что потребляемая устройством мощность довольно велика, а работает устройство достаточно продолжительное время, а, следовательно, это не может не отразиться на затраты на электроэнергию.

Мощность аэрогрилей составляет в среднем 600-1500 Вт.

По заданию, приготовляемый в аэтогриле- рыба.

Рыба содержит много полезных белков, витаминов, микроэлементов и других компонентов, необходимых для нашего организма. Наиболее ценными являются омега-3 жирные кислоты, отсутствующие в других продуктах. При приготовлении рыбы в аэрогриле в продукте сохраняются все полезные свойства. В процессе тепловой обработки в рыбе происходят многообразные и достаточно сложные изменения, которые во многом зависят от степени ее свежести и химического состава.

Масса рыбы в процессе тепловой обработки за счет выделения воды и растворенных в ней веществ, а также плавления жира уменьшается. Это неизбежно. Однако, применяя такие кулинарные приемы, как варка на пару можно добиться значительного сокращения потерь. В результате готовая рыба или изделия из нее получатся более сочными, нежными и ароматными.

Рисунок 1.1Конструкция аэрогриля .

1. Крышка- может быть съемной или откидной на кронштейне. В нее с внутренней стороны вмонтированы тэн и вентилятор. При включении аэрогриля спираль нагревается, а вентилятор создает конвекцию горячего воздуха. При поднятии крышки работающего прибора (или ручки в моделях со съемной крышкой) происходит отключение нагревательного элемента и приостановка работы таймера. При опускании крышки (ручки) заданная программа продолжит работу.

2. Панель управления- расположена на крышке и может быть электронной или механической.

3. Кронштейн для крышки- используется для открывания крышки и снабжен амортизатором на случай, если крышка станет закрываться случайно.

4. Механизм подъема крышки- используется в моделях с кронштейном для подъема крышки, позволяет установить увеличивающее кольцо.

5. Пластиковый корпус- предотвращает контакт горячей колбы с поверхностью стола служит для удобства перемещения аэрогриля.

6. Круглая стеклянная колба - изготовлена из прозрачного жаропрочного, ударостойкого стекла. Колба легко вынимается из корпуса.

7. Сетевое гнездо для подключения шнура - в ряде моделей шнур несъемный.

8. Сетевой шнур- длина 1,8 м

9. Стандартный набор принадлежностей:

- разноуровневые решетки - 3 шт. (одна решетка должны быть установлена всегда для осуществления равномерной конвекции);

- щипцы-ухваты для извлечения продуктов, посуды, решеток;



- сетчатый противень (стиммер) для приготовления на пару, во фритюре и сушки;

- набор шампуров - 4 шт.;

-кольцо увеличитель- увеличивает объем колбы на 4 литра;

- ростер для приготовления птицы (крепится на решетке).

Рисунок 2.2. Принципиальная схема аэтогриля с принудительным движением теплоносителя. 1-Тэн; 2- Вентилятор; 3 - Рабочая камера

3. Расчетная часть

В работе представлены следующие основные параметры теплоносителя и продукта:

1) ц0 - начальная относительная влажность воздуха, %;

ц0 =80%

2) ц2 - конечная относительная влажность воздуха, %;

ц0 =28%

3) t0 - температура окружающей среды, °С;

t0 =19°С;

4) t1 - температура нагревания продукта, °С;

t0 =150°С;

5) t2 - температура охлаждения продукта, °С;

t0 =71°С;

6) Xн - начальная влажность продукта, %;

Xн = 40%;

7) Xк - конечная влажность продукта, %;

Xк = 31%;

8) Gн - производительность оборудования (начальная закладка продукта), кг/ч;

Gн = 4 кг/ч;

9) габаритные размеры оборудования: Н - высота, м; dоб - диаметр оборудования; dнар - наружный диаметр калорифера.

Н =0,033м; dоб =0,033м; dнар =0,08м.

3.1 Тепловой расчет

Исходя из начальных параметров продукта и теплоносителя, составляем материальный баланс теплового процесса.

Целью составления материального баланса теплового процесса является определение массы влаги W, удаляемой при тепловом воздействии.

W = Gн - Gк, [кг/с] (1)

где W- масса влаги (кг/ч, кг/с);

Gн - начальная производительность продукта (кг/ч, кг/с);

Gк - конечная производительность продукта (кг/ч, кг/с);

W =4-3,48=0,52 [кг/ч]=0,00014[кг/с];

По всему материалу, подвергаемому тепловой обработке, начальное количество продукта (производительность по поступающему на тепловую обработку продукту):

Gн = Gк + W (2)

Gн = 3,48+0,52=4 [кг/ч]=0,0011 [кг/с];

По абсолютно сухому веществу в обрабатываемом материале:

Gн = Gк((100- Xк )/(100- Xн)) (3)

Gн = 3,48*(69/60)=4 [кг/ч]=0,0011 [кг/с]

Производительность по готовому продукту определяется следующим образом:

Gк = Gн((100- Xн )/(100- Xк)) (4)

Gк = 4*(60/69)=3,48 [кг/ч]= 0,00097 [кг/с]

Подставляя в уравнение (1) значение Gк, получим:

W = Gн ((Xн - Xк)/(100 - Xк)) =[кг/ч] = [кг/с] (5)

W = 4*(9/69)= 0,52[кг/ч] = 0,00014 [кг/с];

W = Gк((Xн - Xк)/(100 - Xн)) =[кг/ч] = [кг/с] (6)

W = 3,48*(9/60)= 0,52[кг/ч] = 0,00014 [кг/с];

Уравнения (5) и (6) являются основными уравнениями материального баланса теплового процесса.

Пусть на тепловую обработку поступает воздух с влагосодержанием Х0 (%) сухого воздуха, а L - расход абсолютно сухого воздуха (кг/ч). Из теплообменного аппарата (при отсутствии потерь воздуха) выходит такое же количество абсолютно сухого воздуха, а влагосодержание меняется до Х2 (%) сухого воздуха. Масса влаги, испаряющейся из материала в теплообменном аппарате, составляет W (кг/ч).

Далее определяем следующие параметры:

a) парциальное давление воздуха р1 = ро кПа, исходя из значений

ц0 = 80 %=0,80 и t0 = 19°С;

рн =1,8 кПа

р1= ц0 · рн=0,80·1,8=1,44 кПа.

где рн - давление насыщенного пара, определяется в Приложении Б;

b) парциальное давление воздуха р2 кПа, исходя из значений

ц2 = 28 %=0,25 и t2 = 71 °С;

рн=9,5 кПа

р2= ц2 · рн=0,28 · 9,5=2,66 кПа

c) влагосодержание сухого воздуха Х0 = кг/кгс.в., исходя из значений

ц0 = 80 %=0,80 и t0 = 19°С, р0 =1,44 кПа.

Х0 = 0,622 кг/кгс.в,

где ратм - атмосферное давление, ратм=99 кПа

d) энтальпию сухого воздуха I0 кДж/кг, исходя из значений

ц0 = 80 %=0,80 и t0 = 19°С;

I0=ср · t0+ Х0 ·hп,

где ср-теплоёмкость для воздуха, ср=1,004 кДж/кг·К;

hп - энтальпия пара,

hп=2499+1,974· t0=2499+1,974·19=2536,506 кДж/кг

I0=1,004·19+0,009·2536,506=41,9 кДж/кг

e) влагосодержание влажного воздуха Х2 кг/кгс.в., исходя из значений

ц2 = 28 %=0,28 и t2 = 71 °С, р2= 2,66 кПа

Х2 = 0,622 кг/кгс.в

f) энтальпию влажного воздуха I2 кДж/кг, исходя из значений

ц2 = 28 %=0,28 и t2 = 71 °С,

I2=ср · t2+ Х2 ·hп,

где hп - энтальпия пара при t2 = 71 °С, определяется в Приложении Б

hп=2639,2 кДж/кг

I2=1,004·71+0,017·2639,2=116,15 кДж/кг

g) по найденным значениям р1 и t1 определяем I1 кДж/кг, исходя из значений

р1=1,44 кПа, t1 = 150°С

Х1 = 0,622 кг/кгс.в

I1=ср · t1+ Х1 ·hп

где hп - энтальпия пара при t1 = 200°С, определяется в Приложении Б;

hп=2795,1 кДж/кг

I1=1,004·150+0,009·2795,1=175,76 кДж/кг

Исходя из этих параметров, определяем удельный расход воздуха на испарение из материала 1 кг влаги по формуле:

е = , кг/кг(7)

е = кг/кг

Далее определяем расход абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта:

L = W · e, кг/ч=кг/с (8)

L = 0,52 · 125 =65 кг/ч=0,018кг/с

Производим составление теплового баланса:

1. Приход тепла:

a) с наружным воздухом:

Q1 = L · I0, Дж/ч = Дж/с(9)

Q1 = 0,018· 41900=754,2 Дж/с

b) с влажным материалом:

Q2 = Gн · tн · cп, Дж/ч = Дж/с, (10)

где tн = t0 = 19 град; cп - теплоемкость продукта, сп=см Дж/(кг·град)

Q2 = 0,001 · 19 · 2524,761 =47,97 Дж/с

c) в основном калорифере:

Q3 = Qк = L (I1 - I0), Дж/ч = Дж/с(11)

Q3 = Qк = 0,018 (175760 - 41900)=2409,48[Дж/с]

2. Расход тепла:

a) с отработанным воздухом:

Q4 = L · I2, Дж/ч = Дж/с;(12)

Q4 = 0,018 · 116150=2090,7 Дж/с;

b) с готовым материалом (продуктом):

Q5 = Gк · c2 · t2, Дж/ч = Дж/с, (13)

Q5 = 0,00097 · 1742,395 · 71=119,99 Дж/с,

где C2 - теплоемкость продукта после тепловой обработки,

с2=с//м Дж/(кг·град);

c) при загрузке и выгрузке продукта (при транспортировке продукта):

Q6 = W · c · ?, Дж/ч = Дж/с, (14)

где: ? = t2; cв - теплоемкость воды, Дж/(кг·град), определяется по номограмме Приложение А;

cв=0,733 ккал/кг·°С =0,733·4190=30712,7Дж/(кг·К),

Q6 = 0,00014 · 30712,7 · 71=305,2842 Дж/с,

d) теплота потерь (Q7) определяется из теплового баланса

Тепловой баланс:

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 + Q7 (15)

Q7= Q1 + Q2 + Q3 - Q4 - Q5 - Q6;

Q7= 754,2 + 47,97 + 2409,48- 2090,7 - 119,99 - 305,2842 =695,6758 [Дж/с];

Далее рассчитываем теплопотери при тепловой обработке на 1 кг испаренной влаги.

Рассмотрим последовательно все этапы расчета теплопотерь.

1. Теплопотери в окружающую среду:

a) средняя разность температур сред (в камере аппарата и в окружающей среде) по длине аппарата:

tср = , °С(16)

tср = °С

b) разность температур сред у торцов аппарата:

t?ср = t1 - t0, °С(17)

t?ср = 150 - 19=131 °С

t??ср = t2 - t0, °С(18)

t??ср = 71 - 19=52°С

c) интенсивность теплопотерь:

- по длине аппарата:

qдл = K · tср,(19)

интенсивность теплопотерь определяется в определенных единицах измерения qдл = ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·с),

где К - коэффициент теплопередачи (для всех стен аппарата), К ? 0,7

qдл = 0,7 · 85,6=59,92 · 4190/3600=69,74Дж/(м2·с),

- с торцов аппарата:

q?т = K · t?ср(20)

q?т = ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·с)

q?т = 0,7 · 131=91,7 · 4190/3600=106,7287 Дж/(м2·с)

q??т = K · t??ср(21)

q??т = ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·с)

q??т = 0,7 · 52=36,4 · 4190/3600=42,3656 Дж/(м2·с)

d) теплопотери в окружающую среду:

qос = (qв · fв + qпот · fпот + qпол · fпол) · , Дж/кг, (22)

где qв, qпот, qпол - это интенсивности теплопотерь в окружающую среду, рассчитываемые отдельно для вертикальных стен аппарата, потолка и пола;

fв, fпот, fпол - поверхности вертикальных стен, потолка и пола, определяемые, исходя из геометрических размеров аппарата;

fв = Н · D - для цилиндрических аппаратов, м2;(23)

fв = Н · Нш - для теплообменных процессов с плоской поверхностью нагрева, [м2], (24)

где Н - высота, м; Нш - ширина, м] D - диаметр аппарата, м

fв = 0,033 · 0,033=0,001м2;

fпот = рR2 - для цилиндрических аппаратов, м2,(25)

где R - радиус аппарата.

fпот = l · Нш - для теплообменных процессов с плоской поверхностью нагрева, м2, (26)

где l -длина, Нш - ширина

fпот = 3,14 · 0,00027=0,00085 м2,

В данном расчете соблюдается следующее равенство fпол = fпот , м2, причем интенсивность теплопотерь в окружающую среду определяется также в определенных единицах измерения последовательно:

qв = qдл =ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·ч);

qпот = q?т = ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·ч);

qпол = q??т = ккал/(м2·ч) = кДж/(м2·ч) = Дж/(м2·с);

W - масса влаги, кг/ч

qос = (69,74 · 0,001 + 106,7287 ·0,00085 + 42,3656 · 0,00085) · =

=1403,3571 Дж/кг,

2. Теплопотери на нагрев материала:

 = , Дж/кг, (27)

где с?м - теплоемкость сырого материала, определяется следующим образом:

с?м = см + (1 - см) · , Дж/(кг·град), (28)

где см = сп - теплоемкость продукта, определяется по формуле:

сп = 41,87 · [0,3 + (100 - а)], Дж/(кг·град),(29)

где а - начальная влажность продукта Хн , %;

сп = 41,87 · [0,3 + (100 - 40)]=2524,761 Дж/(кг·град),

с?м = 2524,761+ (1 -2524,761) · , Дж/(кг·град),

с??м = см + (1 - см) · ,(30)

где с// м - теплоемкость продукта после тепловой обработки, Дж/(кг·град)

с??м = 2524,761+ (1 - 2524,761) · ,Дж/(кг·град).

н - средняя температура материала, подвергаемого температурной обработке, определяется следующим образом:

н = , °С;(31)

н = , °С;

Хк - конечная влажность продукта, %;

G2 = Gк - масса продукта после тепловой обработки, кг/ч;

G1 = Gн - первоначальная закладка продукта, кг/ч.

= , Дж/кг,

3. Сумма теплопотерь на 1 кг испаренной влаги:

Уq = + qос, Дж/кг(32)

Уq = 302,3391 + 1403,3571 =1705,6962 Дж/кг

3.2 Технологический расчет

Расчет калорифера

На первом этапе определяем плотность воздуха, проходящего через калорифер:

с = с0 · , кг/м3, (33)

где с0 - стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, [кг/м3]:

с0 = , (34)

где Мвозд - молекулярная масса воздуха, г/моль

с0 =

Т0 - температура воздуха при нормальных условиях, 273 К

Т - температура окружающего воздуха, К: Т = t0 + 273

Т = 19 + 273=292К

р0 - парциальное давление воздуха при нормальных условиях; 760 мм рт.ст.

р - парциальное давление окружающего воздуха, 735 мм рт. ст.

с = 1,2946· , кг/м3,

Далее рассчитываем потери тепла в окружающую среду через калорифер:

Qп = Fбок · (tст - t0) · б, Дж/с, (35)

где Fбок - боковая поверхность барабана калорифера, м2;

tст - температура стенки барабана калорифера с внешней стороны, tст = t4 , °С

t0 - температура окружающей среды, °С;

б - коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду,

Поэтапно потери тепла определяются следующим образом:

1) Определить и охарактеризовать режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана калорифера (по критерию Рейнольдса):

Re = , (36)

где l - высота аппарата, l = H , м

св - плотность воздуха при температуре 20 град, св = с0 · , кг/м3;

где с0 - стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м3, определяется по формуле (34) ,

Т0 - температура воздуха при нормальных условиях, 273 К; Т - температура окружающего воздуха,К:

Т = t0 + 273=292;

св = 1,2946 · кг/м3;

м - вязкость воздуха при температуре t0 , ,

µ = 0,018·10-3 ;

щв - относительная скорость движения воздуха:

щв = , м/с,(37)

где dнар - наружный диаметр калорифера, м;

n - число барабанов калорифера, n = 1.

щв = , м/с,

Re = ,

2) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду за счет вынужденной конвекции:

бк = , , (38)

где Nu - коэффициент Нуссельта, Nu = 0,018 · Re0,8 · еi ,

Nu = 0,018 · 8,87630,8 · 0,4125=0,0426 ,

где еi - коэффициент геометрических размеров, еi = ;

еi = ;

л - теплопроводность воздуха, л = 0,0261 ;

l = H - высота аппарата, м

бк = ,

3) Коэффициент теплоотдачи излучением:

бл = , ,(39)

где е - степень черноты для поверхности барабана калорифера, е = 0,95;

с0 - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела,

с0 = 5,7 ;

Тст - температура стенки аппарата, Тст = t2 + 273, К;

Тст = 71 + 273=344 К;

Т0 - температура окружающего воздуха, Т0 = t0 + 273, К;

Т0 = 19 + 273=292 К;

tст = t2=71 °С,

бл = , ,

4) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду:

б = бк + бл, (40)

б = 0,0337 + 5,3887=5,4224

5) Необходимая толщина слоя изоляции с теплопроводностью изолирующего материала:

л2 = лм = 0,076

Поверх изоляции толщиной д2 имеется кожух из листового железа. Толщина этого кожуха д3 = 1 мм = 1 · 10-3 м,

д1 - стандартная толщина изоляции вместе с кожухом,

д1 = 12 мм = 0,012 м.

Температура внутренней и наружной сторон стенок барабана имеет значение t1 и t2:

t1 = t2 ? 60 град;

t3 = t4 ? 35 град - температура стенок защитного кожуха.

a) Определяем удельный тепловой поток:

qe = р · dнар · qнар = р · dнар · б · (t4 - t0), (41)

qe = 3,14 · 0,08 · 5,4224 · (35 - 19)=21,7937

b) Далее по упрощенной формуле определяем толщину изоляции д2:

д2= д1 - д3;

д2=0,012 - 1·10-3=0,011 м;

6) Необходимо уточнить величину наружного диаметра барабана калорифера:

dн = dнар+ 2·д1 + 2·д2 + 2·д3, м(42)

dн = 0,08+ 2·0,012 + 2·0,011 + 2·1·10-3=0,128, м

7)Затем определяется наружная поверхность барабана:

Fбок = р · dн · l, м2, (43)

где l - высота аппарата

Fбок = 3,14 · 0,128 · 0,033=0,0133, м2

8)Теплопотери в окружающую среду за счет калорифера определяются по формуле (35):

Qп = б · Fбок · (t4 - t0)(44)

Qп = ·5,4224 0,0133 · (35 - 19)=1,1539 Вт

После произведенных расчетов по значениям наружной поверхности барабана калорифера подбираем модель калорифера (приложение В):

Модель и номер калорифера - КФБ - 1.

Заключение

В ходе курсовой работы были изучены классификация и характеристика основных процессов пищевой технологии и теплового оборудования, описана конструкция и принципы действия аэрогриля, произведены теплофизические расчеты теплообменной установки и по значениям наружной поверхности барабана калорифера подобрана модель пекарного шкафа с калорифером КФБ - 1.

Список использованных источников и литературы

1. Хлебников В.И. Технология товаров (продовольственных) М.: Издательский Дом “Дашков ИКо” 2000.

2. Могильный М.П., Калашова Т.В., Баласанян А.Ю. Оборудования предприятий общественного питания. Тепловое оборудование 2 издание М.:2005.

3. Ратушный А.С., Баранов Б.А., Ковалёв Н.И. Технология продукции общественного питания (1 и 2 тома) М.: Мирс 2007.

4. Гуляев В.А. Оборудования предприятий торговли и общественного питания -М.:2002.

5. Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. Пособие для технол. фаг. торг. вузов. - М.: Экономика, 1983.

6. Инструкция по эксплуатации шкафа пекарского.

Приложение А

Номограмма для определения теплоемкости жидкостей

Приложение Б

Таблица калориферов стальных модели

Модель и номер калорифера	Поверхность нагрева, м2	Модель и номер калорифера	Поверхность нагрева, м2
КФС - 1	0,0725	КФБ - 1	0,093
КФС - 2	0,099	КФБ - 2	0,127
КФС - 3	0,132	КФБ - 3	0,169
КФС - 4	0,167	КФБ - 4	0,214
КФС - 5	0,209	КФБ - 5	0,268
КФС - 6	0,253	КФБ - 6	0,324
КФС - 7	0,304	КФБ - 7	0,389
КФС - 8	0,357	КФБ - 8	0,457
КФС - 9	0,416	КФБ - 9	0,533
КФС - 10	0,478	КФБ - 10	0,612
КФС - 11	0,546	КФБ - 11	0,699
КФС - 12	0,616	КФБ - 12	0,790
КФС - 13	0,693	КФБ - 13	0,888
КФС - 14	0,773	КФБ - 14	0,990

Размещено на Allbest.ru