Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Котел пищеварочный - файл 1.docx


Котел пищеварочный
скачать (312.1 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx313kb.04.12.2011 06:06скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Технология и организация питания”


Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине “Оборудование предприятий общественного питания”

Автор курсового проекта

Студент группы ПТ-397з

Шмидт О.К.

Руководитель

Прохасько Л.С.

“_____”______________2011 г.

Проект защищен с оценкой:

________________________

“______”_____________2011 г.

Челябинск

2011



Содержание

Введение 3 1 Выбор задания 5 2 Основные принципы расчёта и проектирования теплового оборудования 6 2.1 Методика теплового расчёта электрического варочного оборудования 6

2.1.1 Определение полезно используемого тепла 6

2.1.2 Определение потерь тепла в окружающую среду 9

2.1.3 Определение расходуемого тепла на разогрев конструкций 18

3 Результаты расчетов 23

4 Конструирование и расчет электронагревателей 24

Заключение 30

Список литературы 31



Введение
Тепловым называют оборудование, предназначенное для тепловой обработки продуктов.

При конструировании и проектировании различных видов теплового оборудования, учитывают различные условия, обеспечивающие наибольшую эффективность производства и эксплуатации этого оборудования.

На предприятиях общественного питания и на предприятиях мясной, молочной и консервной промышленности эксплуатируются котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью, формой варочных сосудов и видом энергоносителей.

В зависимости от источника теплоты котел является электрическим.

По способу установки - неопрокидывающийся.

По способу обогрева - котел с косвенным обогревом. В качестве промежуточного теплоносителя в таких котлах используется вода (кипяченая или дистиллированная).

^ Принцип работы. Вода в парогенераторе нагревается до кипения, образующийся пар поступает в пароводяную рубашку, соприкасается со стенками и дном котла, конденсируется, отдавая теплоту парообразования, за счет которой через дно и стенки котла нагревается его содержимое. Конденсат стекает обратно в парогенератор и снова превращается в пар.

Котел типа с косвенным обогревом имеет наружный корпус из листовой стали и варочный сосуд из нержавеющей стали, соединенные между собой так, что образуется замкнутое герметичное пространство, которое является пароводяной рубашкой. Пароводяная рубашка во время работы котла заполняется водяным паром, который образуется в парогенераторе с помощью трех тэнов. Парогенератор заполняется водой до определенного уровня.

Между наружным корпусом и облицовкой помещена теплоизоляция. Для облицовки применяют стальные листы, покрытые светлой эмалью. Котел установлен на постаменте.

Сверху варочный сосуд закрывается откидной на шарнире двустенной крышкой , между двойными стенками которой находится воздушная прослойка. В пазу нижней части крышки имеется прокладка из термостойкой пищевой резины, с помощью которой обеспечивается плотность прилегания ее к котлу, когда завертываются прижимные болты.

Для слива воды при промывке варочного сосуда в нижней части его предусмотрен сливной кран. Для предохранения крана от засорения внутри котла устанавливается сетка-фильтр из нержавеющей стали.

Каждый котел с косвенным обогревом оснащается контрольно-измерительными приборами и арматурой: клапаном-турбннкой с отражателем, двойным предохранительным клапаном, электроконтактным манометром , наполнительной воронкой с краном, контрольным краном 

уровня. Манометр, наполнительная воронка и двойной предохранительный клапан смонтированы в один узел.

При закрытой крышке в котлах в процессе кипения избыточное давление должно быть не более 2,5 кПа. Для того чтобы давление не было больше этой величины, в центральной части крышки устанавливают клапан - турбинку.

Электрокотел имеет автоматическое управление тепловым режимом работы котла, и защиту тэнов от «сухого хода». Регулирование нагрева осуществляется с помощью элетроконтактного манометра при изменении величины давления пара в рубашке. Котлы имеют два режима работы. При первом режиме сначала котел работает на полной мощности, после повышения давления в рубашке до заданного верхнего предела переключается на слабый нагрев, когда давление понижается до нижнего заданного предела, котел вновь включается на полную мощность. Этот режим работы используется при варке супов, борщей и других первых блюд.

Защита тэнов от «сухого хода» осуществляется с помощью реле уровня с электродами в парогенераторе. Рядом с котлом находится станция управления, в которой смонтированы электрические аппараты автоматического регулирования и защиты котла.

Конструкции варочных аппаратов должны соответствовать технологическим требованиям конкретного процесса варки пищевого продукта или кулинарного изделия в целом.

Основные технологические требования, предъявляемые к конструкциям варочных аппаратов сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением пищевых (белков, жиров, углеводов), минеральных, экстрактивных веществ, витаминов при минимальных затратах теплоты.

Одной из важнейших технико-экономических характеристик является его производительность. Важную роль играют химические и санитарно-гигиенические свойства материалов.

1 Выбор задания
Задание на проектирование включает в себя исходные данные в соответствии с вариантом заданий.

Разработка конструкции, расчет производительности и тепловой расчет оборудования и электронагревательных элементов производились, пользуясь табличными данными:

Таблица 1.1


Вариант, наименование оборудования

Габаритные размеры, мм

Мощность, кВт

Дополнительные сведения

Наименование блюда

57.Котел пищеварочный

800х900х900

15,00

V вар.емx150 л, τр=40мин

Щи со свежей капустой




2 Основные принципы расчета и проектирование теплового

оборудования
Для проведения теплового расчета в задании указана определенная конструкция аппарата и технологический процесс. Конструктивные размеры основных элементов аппарата увязываются затем с данными теплового расчета.

Задачей теплового расчета электрического теплового оборудования является определение максимальной и минимальной мощностей и расчет трубчатых электронагревателей.

Тепловые балансы аппаратов составляются, ориентируясь на прилагаемые методики и пользуясь рекомендуемой литературой. При выполнении курсового проекта недостающие величины принимаются ориентировочно по опыту работы или другим литературным источникам.


2.1 Методика теплового расчета электрического варочного аппарата
При проектировании варочного аппарата для определения часового расхода электрической энергии и расчета электрических нагревательных элементов необходимо составить тепловой баланс аппарата.

Тепловой баланс варочного аппарата для периода разогрева можно выразить следующим равенством:
Q = QП+ Qср+Qоб, (2.1.1.)

где Q – подведенное тепло, кДж;

QП – полезно используемое тепло, кДж;

Qср – потери тепла наружными поверхностями аппарата в окружающую среду, кДж;

Qоб – тепло, расходуемое на нагревание конструкции аппарата, кДж.


2.1.1 Определение полезно используемого тепла

Для определения количества порций приготовляемого блюда, необходимо определить количество отдельных продуктов, загружаемых в котел.

Согласно сборнику рецептур на 1 порцию равную 0,25 кг. Необходимо:
Таблица 2.1

Щи из свежей капусты (ІІІ колонка)




Сырье

Брутто, кг

Нетто, кг

p, кг/дм3

V, дмм3

g1

Капуста

0,0875

0,07

0,6

0,116

g2

Морковь

0,0125

0,01

0,55

0,018

g3

Петрушка

(корень)

0,00325

0,0025

0,55

0,0045

g4

Лук репчатый

0,012

0,01

0,4

0,025

g5

Томатное пюре

0,0015

0,0015

1,1

0,0135

g6

Мука пшеничная

0,0025

0,0025

0,46

0,0054

g7

Кулинарный жир

0,005

0,005

0,9

0,0055




Вода

0,2

0,2

0,9

0,202

Выход

-

0,25




0,378


n =V вар.ем φV =100л 0,80,378 = 212 порций
Режим нагрева (нестационарный)
Для определения полезно используемого тепла при нагреве воды для варки щей со свежей капустой до температуры кипения можно применить следующую формулу:

, (2.1.2.)

где GB – количество нагреваемой воды, кг; GB = VK;

VK – объем варочной емкости , м3;

 - коэффициент заполнения;

 - плотность воды, кг/м3; при температуре воды 60ºС равна 971,8 кг/м3;

сВ – теплоемкость воды, кДж/кг0С, в интервале температур tK и tH; принять равной 4,195 кДж/кгºС;

tH – начальная температура заливаемой воды, 0С, при расчете tH можно принять 100С;

tK – конечная температура воды, 0С; tK  1000С;

W - количество испарившейся воды в период разогрева до 1000С 0,5% от веса жидкости в котле, кг

r = 2258, 2 кДж/кг – скрытая теплота парообразования воды при

атмосферном давлении.

GВ = 0,2 212 = 42,4 л

= 42,4 4,195 (100-10) +0,212 2258, 2= 16486,85кДж

Стационарный режим (режим кипения)
Полезно используемое тепло на режим слабого кипения определяется по формуле:

= Wr+GСМ .cСМ .(tКtСМ), (2.1.5.)

где W - количество влаги, удаляемой в процессе кипения содержимого аппарата, кг.

По опытным данным можно принимать равным 1,5 … 2,0% от веса жидкости в баке.

где GСМ – общее количество загруженных в варочный котел пищевых продуктов, кг.
GСМ = g1+g2+g3+…+gn; (2.1.6.)

g1 ,g2 ,g3gn - количество отдельных продуктов, загружаемых в котел, определяется по нормам раскладки для приготовления данного блюда, кг;

GСМ = (0,07+0,01+0,0025+0,01+0,0015+0,0025+0,005) 212 = 21,518 кг

сСМ – средняя теплоемкость смеси загружаемых продуктов в интервале температур tK и tH, кДж/кг0С.

с1, с2, с3…сn – теплоемкости отдельных продуктов, кДж/кг0С.
сСМ = (4,102+3,5+3,5+3,8+4,02+1,8+1,5)/7=3,175 кДж/кг0С.

Теплоемкость отдельных продуктов принимается из таблицы или подсчитывается по формуле:

ссм = , (2.1.7.)

а – влажность продукта в процентах по массе;

b100-а – сухие вещества, содержащиеся в продукте в процентах по

массе.

1,68 – средняя теплоемкость сухих веществ, кДж/кг0С;

tK – конечная температура загружаемых продуктов (температура

кипения),100 0С;

tСМ – начальная средняя температура загружаемых продуктов,

определяемая из выражения:

tСМ = , (2.1.8.)



t1, t2tn – начальная температура отдельных продуктов загружаемых в котел, 0С.

tСМ =
= = 0,125

W=42,2·1,5%=0,633

= 0,633·2258,2+21,518 ·3,175·(100 – 0,125)= 8252,86 кДж
2.1.2 Определение потерь тепла в окружающую среду

Для определения потерь тепла варочного аппарата в окружающую среду при нестационарных и стационарных режимах можно воспользоваться следующей формулой:

, (2.1.9.)

где - потери тепла через стенки аппарата в окружающую

среду, кДж;

- потери тепла через крышку аппарата в окружающую

среду, кДж;

- потери тепла через дно аппарата в окружающую среду, кДж.

Теплопотери через дно незначительны, поэтому при расчете не учитываются.

Потери тепла определяются по формуле:

Q2 = ; (2.1.10.)

где F – поверхность ограждения (крышка, стенки), м2;

0 – коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м2час. 0С;

tп – средняя температура поверхности ограждения, 0С;

t0 – температура окружающей среды, 0С;

 - продолжительность периода варки в часах.
В процессе отдачи тепла ограждением варочного аппарата имеет место теплоотдача конвекцией и лучеиспусканием, поэтому коэффициент теплоотдачи в данном случае определяется по формуле:

0 = к + л, (2.1.11.)

где к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, кДж/м2час0С;



л – коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием, кДж/м2час0С.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией прежде всего необходимо выяснить характер теплообмена: происходит ли он при вынужденном или свободном движении воздуха, относительно теплоотдающей поверхности.

Надо помнить, что при вынужденном движении коэффициент теплоотдачи определяется при помощи критерия Рейнольдса Re и Прандтля Pr. Первый из них характеризует динамику потока, второй – физические константы рабочего тела.

Необходимо знать, что отдача тепла стенками аппарата в окружающую среду происходит при свободном движении воздуха, поэтому определяющими являются критерии Грасгофа Gr и Прандтля Pr. Первый характеризует интенсивность конвективных потоков, возникающих вследствие разностей плотностей рабочего тела (воздуха) и перепада температур между ними и стенкой аппарата с учетом геометрической характеристики теплоотдающей поверхности.

На основе определяющих критериев находится критерий Нуссельта Nu, включающий значение коэффициента теплоотдачи конвекцией и характеризующий собой тепловое подобие.

Указанные критерии имеют следующий вид:

Re = ; Pr = ; Gr = ; Nu = ;

где а – коэффициент температуропроводности воздуха, м2/с;

g – ускорение силы тяжести, м/с2;

- коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м0С;

 - коэффициент объемного расширения воздуха, I/0С;

 = , (2.1.12.)

к – коэффициент теплоотдачи конвекцией. Вт/м20С;

l – определяющий геометрический размер, м;

v – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с;

t – перепад температур между ограждением и воздухом

. (2.1.13.)

При свободной конвекции в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет вид:

Nu = c(GrPr)n, (2.1.14.)

Величины с и n для отдельных областей изменения произведения (GrPr) можно принять из таблицы 2.1.:
Таблица 2.2.



GrPr

с

n

110-3 - 5102

5102 - 2107

2107 - 11013

1,18

0,54

0,135

1/8

¼

1/3

Определяющей температурой является полусумма температур рабочего тела (воздуха) и стенки.

Например, средняя температура одностенной крышки котла к концу разогрева составляла 900С, а начальная температура ее была 200С, тогда средняя температура крышки в период разогрева будет равна:

,

а определяющая температура воздуха вблизи крышки:

0,5(55+20)=37,50С.

По величине определяющей температуры воздуха выбирают по таблице физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности а, коэффициент теплопроводности , коэффициент кинематической вязкости v, затем находят произведение (GrPr), с и n и численную величину критерия Nu

По значению критерия Нуссельта определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

, (2.1.15.)

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием л определяется по формуле Стефана-Больцмана:

л = , (2.1.16.)

где Е – степень черноты полного нормального излучения поверхности, для различных материалов (для стали шлифованной Е=0,58)

С0 – коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, Вт/(м2К4); С0 = 5,67 Вт/(м2К4);

tп – средняя температура теплоотдающей поверхности, 0С;

t0 – температура окружающего поверхность воздуха, 0С;

Тп – абсолютная температура поверхности ограждения, К

Тп = tп+273

Т0 – абсолютная температура окружающей среды, 0К

Т0 = t0+273


Нестационарный режим.
Для расчета потерь тепла в окружающую среду можно пользоваться формулой:

, (2.1.17.)

где  - время разогрева аппарата, час;

- коэффициент теплоотдачи от поверхности ограждения в окружающую среду, кДж/м2час0С;

- средняя температура поверхности ограждения за время разогрева, 0С

, (2.1.18.)

tК –температура поверхности ограждения к концу разогрева, 0С;

tН – начальная температура поверхности ограждения принимается равной температуре окружающей среды, 0С.

Температуру отдельных поверхностей аппарата к концу разогрева можно принять:

а) для стен tк = 60 – 650С;

б) для крышки tк = 85 – 900С;

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией определяющая температура для воздуха, окружающего корпус (ограждение) будет равна:

, (2.1.19.)

1. Потери через крышку (нестационарный режим)
0,5 (550С+200С) = 37,50С – это определяющая температура воздуха вблизи крышки, по ней принимаем следующие величины:

a = 2,395 .103 м/с;

v = 16,72 .104 м/с

= 0,0274 Вт/м . К=98,64 Дж/м2ч·°С

Pr = 0,6995
Перепад температур между ограждением и воздухом будет равен:



 =
Gr = ==

= 0,0002552 ·108=2,5·104

(GrPr)= (2,5·104 · 0,6995) = 0,44 · 104

Nu=0,54 · (0,44 · 104)1/4= 5,4· 0,44 = 2,376

= ==Дж/м2ч·°С

С0=5,67Вт(м2.К4) =20412Дж/м.ч.К 4

л = = =

= 233,28·(3,284 – 2,934) = 233,28 · 42,04 = 9807,0912 Дж/м.ч · °С

0 = к + л = 0,285 кДж/м2ч.0С + 9,807 кДж/м2ч.0С =10,092 кДж/м2ч.0С

Fкр= πr2= 3,14·0,42= 0,5024 м2

= 10,092 кДж/м2ч.0С . 0,5024 м 2.(550С-200С) . 0,6 ч = 106,47 кДж
Стационарный режим

При стационарном режиме потери тепла в окружающую среду определяется:

, (2.1.20.)

где - коэффициент теплоотдачи при стационарном режиме от поверхности в окружающую среду, кДж/м2час0С;

- средняя температура поверхности ограждения при стационарном режиме, 0С; const для данной поверхности; принять равной температуре отдельных поверхностей к концу разогрева тк;



 - продолжительность стационарного режима варки, час.

При определении коэффициента теплоотдачи конвекцией, определяющая средняя температура воздуха, соприкасающегося с ограждением, будет равна:

, (2.1.21.)

При этой температуре для стационарного режима выбираем физические параметры воздуха: коэффициент температуропроводности , коэффициент теплопроводности , коэффициент кинематической вязкости v, затем определяют произведение (GrPr), величины с и n и численную величину критерия Nu.

По значению критерия Nu при стационарном режиме определяется коэффициент теплоотдачи конвекцией

, (2.1.22.)

Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием л определяется по формуле Стефана-Больцмана:
=
2. Потери через крышку (стационарный режим)

=900С; , тогда

а =2,635 .103 м2/с;

v =18,46 .104 м2/с;

=0,02875 Вт/м. К =103,5 Дж/ч.м. 0С;

Pr = 0,697
 =
Gr = == 0,00038651108 · 10 8 =3,8·104

(GrPr) = (3,8 . 104 . 0,697) = 2,6486 . 104
Nu=0,54 · (2,6486·104)1/4= 5,4 · 2,6486 = 14,3

= 3700,125 Дж/м2.ч.0С

С0=5,67Вт(м2.К4)=5,67Дж/с.м2К4=20412Дж/м.ч.К4

л = = =

= 116,64 · (3,634 - 2,934 )= 116,64 · 19,76 = 2304,8 Дж/м.ч · °С

0 = к + л=3,7 кДж/м2ч.0С+2,3 кДж/м2ч.0С = 6,0 кДж/мч.0С

Fкр= πr2= 3,14·0,42= 0,5024 м2

=6,0 кДж/м·ч.0С. 0,5024 м2 . (900С-200С) . 0,6 ч =126,6 кДж

1.Потери тепла через стенки (обечайку) при нестационарном режиме
=400С
0,5 (400С+200С)=300С – это определяющая температура воздуха вблизи стенок, по ней принимаем следующие величины:

а=2,29.103 м2/с;

v=16.104 м2/с;

=0,0268 Вт/м.0С = 96,48Дж/ч.м. 0С

Pr= 0,701
 = = 0,0034

Gr = ===

=0,00189·108=1,8·105

(GrPr)= (1,8.105. 0,701)=12,618 . 104

Nu= 0,54 · (12,618 . 104)1/4= 5,4 · 12,618= 68,1372

===7304,3 Дж/м2.ч.0С

С0=5,67Вт(м2.К4)=5,67Дж/с.м2К4=20412Дж/м.ч.К4



л = = =

= 136,08 · 22,28 = 3031,8 Дж/м.ч ·°С

0 = к + л= 7,3 кДж/м2ч.0С + 3,03 кДж/м2ч.0С = 10,33 кДж/м2ч.0С

Fобечайки = F1+F2+F3= ((0,8·0,9)-Fкр+(0,8·0,9)·2+(0,9·0,9)·2) = 0,36+1,44+1,62= 3,42 м2

= 10,33 кДж/м2ч.0С . 3,42 м2 .(400С-200С) · 0,6ч = 432,94 кДж
2. Потери тепла через стенки (обечайку) при стационарном режиме

=600С; =40°C, тогда

а = 2,43.103 м2/с;

v = 16,96.104 м2/с;

= 0,0276 Вт/м. 0С = 99,36 Дж/ч.м. 0С

Pr = 0,699

 = = 0,0032

Gr = = 0,00317·108= 3,2 · 105

(GrPr) = (3,2 . 105 . 0,699 ) = 2,23 . 105

Nu= 0,54 (2,23 . 105)1/4= 12,042

===1329,4368 Дж/м2.ч.0С

С0=5,67Вт(м2.К4)=5,67Дж/с.м2К4=20412Дж/м.ч.К4

л = == 136,08·49,26 = 6703,3008 Дж/м.ч · °С

0 = к + л=1,32 кДж/м·ч.0С + 6,7 кДж/м·ч.0С =8,02 кДж/м·ч.0С

Fобечайки = F1+F2+F3= ((0,8·0,9)-Fкр+(0,8·0,9)·2+(0,9·0,9)·2) = 0,36+1,44+1,62= 3,42 м2

= 8,02 кДж/м·ч.0С. 3,42 м2 .(600С-200С) · 0,6ч=658,2 кДж



2.1.3 Определение расхода тепла на разогрев конструкции
Для выполнения расчета расхода тепла на разогрев конструкции последней ведется только для нестационарного режима работы аппарата. Надо помнить, что расход тепла на разогрев конструкции котла определяется выражением:

, (2.1.23.)

где - тепло, расходуемое на нагревание металлических конструкций котла, кДж;

- тепло, расходуемое на нагревание изоляции котла, кДж;

– тепло, расходуемое на нагревание воды в парогенераторе и парообразование в пароводяной рубашке, кДж.
, (2.1.24.)

где Gmi – масса i-го элемента металлической конструкции (крышка,

внутренний котел и т.п.), кг.
Для каждого элемента вес рассчитывается по формуле

, (2.1.25.)

где Vi – объем элемента i-ой конструкции, м3;

i – плотность материала элемента конструкции, кг/м3;

cmi – удельная теплоемкость материала конструкции, кДж/(кг0С).

Tmi – средняя конечная температура нагрева металлоконструкции котла, 0С.

t0 – начальная температура металлоконструкции котла, 0С.

Конечную температуру по элементам конструкции можно принять:

  • внутренняя поверхность варочной емкости – 100 оС;

  • внешняя поверхность пароводяной рубашки 110 оС;

  • крышка котла – 85-90 оС;

  • наружная обечайка (кожух) – 55-60 оС;



, (2.1.26.)

где Gи – вес изоляционной конструкции котла, кг;

– толщина изоляционного слоя, м, определяется по формуле

, (2.1.27.)

где и – коэффициент теплопроводности изоляционного материала в зависимости от средней температуры изоляции;

q =α´0(tн.с-t0), Вт/м2, - удельные тепловые потери поверхности

изолированного котла;

, Вт/м2 оС – коэффициент теплоотдачи от вертикальной стенки ограждения к окружающему воздуху;

си – теплоемкость изоляции, кДж/(кг0С).

tи – средняя температура нагрева изоляции, 0С.

tи = , (2.1.28.)

где tвн – температура частей изоляции, касающихся наружного котла, 0С;

tкож – температура частей изоляции, касающихся кожуха,0С

t0 – начальная температура изоляции, равная температуре окружающей среды, 0С.

tогр температура ограждения (обечайки), оС..
(2.1.29)

где Wпг – вес воды, заливаемой в парогенератор котла, кг; 10кг;

св – теплоемкость воды, кДж/(кгоС); Св = 4,19 кДж/кгоС;

tпг – температура кипения воды, оС, зависящая от давления в пароводяной рубашке котла (см. прил. 1);

t0 – начальная температура воды, оС;

Gп – вес пароводяной смеси, кг:

Gп = Vпрп, (2.1.30)

Vпр – объем пароводяной рубашки котла, м3:

Vпр = Н/4(D2-d2), (2.1.31)

где D – диаметр наружного котла, м;

d диаметр внутреннего котла, м;

Н – высота пароводяной рубашки (от края уровня), м;

п – плотность пароводяной смеси, кг/м3:

п = 1/V, (2.1.32)



V удельный объем сухого насыщенного пара, м3/кг, приведен в прил. 1.


= 0,0005024 · 7800 = 3,91872кг

Vкр = πr2·0,001м = 3,14 · 0,42 · 0,001 = 0,0005024м3

Скр = 0,462к Дж/кг.0С

tкр = 90°С; t0 =20°С

=126,126 кДж

=0,00342 · 7800 = 26,676 кг

Vоб = Fобщ · 0,001 м = 3,42·0,001=0,00342м3

Fобщ = F1+F2+F3= ((0,8·0,9)-Fкр+(0,8·0,9)·2+(0,9·0,9)·2) = 0,36+1,44+1,62=

=3,42 м2

=492,97 кДж

=0,00414 · 7800 = 32,292кг

Vнар.кот= Fобщ · 0,001м= 0,00414 м3

Fобщ = Fдна котла+Fнар.кот =1,13 + 3,01 = 4,14 м2

Fдна котла = πr2= 3,14·(0,6)2 = 1,13м2

Fнар.кот =2 πr · 0,8 =3,01м2

=1342,7 кДж

=0,00175 · 7800 = 13,7кг

Vвн.котла =Fобщ · 0,001м= 1,7684 ·0,001= 0,00175 м3

Fобщ = Fдна котла+Fвн.кот = 0,5024+ 1,256 =1,7584 м2

Fдна котла = πr2= 3,14·(0,4)2 = 0,5024м2

Fнар.кот =2 πr · 0,5=1,256 м2

=506,352 кДж



Wпг = 10 кг;

Св = 4,19 кДж/кг°С;

tпг = 75,89+85,95/2 =80,92 °С;

t0= 20 °C;

= 0,0314 м2 ·0,297кг/м3= 0,0093258 кг

Vпр = Н/4(D2-d2)=0,2 · 3,14/4 ·(0,62 – 0,42)=0,0314 м2

H= 0,8 – 0,5 – 0,1 = 0,2м;

D2=0,62= 0,36; d2 = 0,42 =0,16;

п = 1/V= 1/3,3639= 0,297 кг/м3

V=3,9949+2,7329/2= 3,3639 м3;

r=2319,2+ 2293,7/2 =2306,42 кДж/кг.

=2574,05

Q3= Qкр +Qоб+ Qнар.кот + Qвнут.кот.+ Qиз+ Q пар=

=126,126+492,97+1342,7+506,352+2574,05=5042,198 кДж



3 Результаты расчетов

Полученные результаты расчетов сводим в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Расход тепла, кДж (кДж/ч)

Режим

разогрева

Стационарный

режим

Общий процент от всех затрат

Полезно используемое тепло

16486,85

8252,86

79,5

Потери тепла в окружающую среду

539,41

784,8

4,3

Потери тепла на разогрев конструкции и парообразование в пароводяной рубашке

5042,198

-

16,2

Итого

22068,458

9037,66

100

Определяем необходимую мощность по максимальному значению затрат тепловой энергии.

4 Конструирование и расчет электронагревателей
4.1 Конструирование электронагревателей
Конструирование электронагревателей производится с учетом геометрических характеристик рабочей камеры или других узлов, где они устанавливаются. При конструировании необходимо выбрать конфигурацию и месторасположение электронагревателей так, чтобы эффективность теплообмена была максимальной. Основой для конструирования служит чертеж «Схема расположения электронагревателей» (см. прил. 8), который проектируется перед началом расчета электронагревателей
4.2 Расчет электронагревателей

Для выполнения расчета электронагревателя надо знать его мощность, допустимую удельную мощность на поверхности трубки тэна, номинальное напряжение, рабочую температуру и среду, в кото

рой будет работать нагреватель.
Мощность оборудования определяется на основании теплового расчета:

, (4.1)

где ^ Q – максимальное тепло, подводимое к аппарату за время разогрева QI или стационарного режима QII (определяется из теплового баланса), Дж;

  • – время разогрева или стационарного режима, с. Если QI или QII имеет размерность кДж/ч, то = 3600 с.


Мощность одного тэна Рэ определяется по формуле:

, (4.2)

где п – количество тэнов в аппарате, обусловленное назначением аппарата и схемой регулирования нагрева. Мощность одного ТЭНа в тепловом оборудовании общественного питания обычно не превышает 3…4 кВт.

При расчете важно правильно выбрать диаметр проволоки. При завышении его потребуется большая длина проволоки, что вызовет перерасход дорогостоящего материала и увеличе

ние габаритов нагревателя, при занижении диаметра – спираль быстрее перегорит.



Для выполнения расчета по таблице 4.1. выбираем допустимую удельную мощность W на поверхности трубки тэна в зависимости от рабочей среды.

Таблица 4.1

Рекомендуемые значения удельной мощности ТЭНов

Рабочая среда

Рекомендуемый материал оболочки тэна

Удельная

Мощность W, Вт / м2

Вода
Жиры пищевые
Воздух

Нержавеющая сталь марки Х18Н10Т.

Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием.

Ст. 10, Ст. 20 с защитным покрытием.

11·104
3·104
2,2·104



По чертежу «Схема расположения электронагревателей» определяют полную длину электронагревателя Lполн, а затем активную длину после опрессовки La:
, (4.3)

где Ln – длина пассивных концов трубки ТЭНа; принимается в пределах 0,04-0,05 м.

Длина активной части тэна до опрессовки Lа1 составляет:

, (4.4)

где – коэффициент удлинения трубки после опрессовки; принимается равным 1,15.

По известному значению La1 определяют диаметр трубки корпуса тэна D:

, (4.5)

Диаметр трубки ТЭНа для теплового оборудования обычно имеет значения в пределах 8…20 мм. Если по расчету значение D оказалось 

меньше 8 мм, то его необходимо увеличить до указанных значений. Если ^ D оказался больше 20 мм, то необходимо изменить форму ТЭНа с целью увеличения его длины. Выбранное значение D необходимо согласовать с преподавателем.

Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки составляет

, (4.6)

где U напряжение сети, U = 220 В.

Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки составляет

Ro=Rar, (4.7)

где ar .– коэффициент изменения электрического сопротивления проволоки в результате опрессовки; принимается равным 1,3.

Зная Ro, можно вычислить диаметр и длину проволоки спирали, пользуясь известными зависимостями:

, (4.8)

где dдиаметр проволоки, м; принимается в пределах от 0,0004 до 0,001 м;

S – сечение проволоки, м2;

Lдлина проволоки спирали (активная), м.

Длина проволоки ТЭНа согласно формуле 4.8 будет равна:

, (4.9)

где dпринятый диаметр проволоки, м;

ρ – удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре, определяемое по формуле, Омм2:

= ρ20 [1+а(t–20)], (4.10)

где ρ20 – удельное сопротивление проволоки при 20 °С; по таблице 3.1.;

а – температурный коэффициент сопротивления; принимается
по табл. 4.1;



t – максимальная (предельная) температура нагрева проволоки спирали.
Таблица 4.2

Характеристики электротехнических сплавов

Марка сплава

Удельное сопротивление, при
20 оС, Ом∙м

Температурный коэффициент сопротивления, 1/оС

Допустимая температура, оС

Предельная

Рабочая

Х15Н60

Х20Н80

Х13Ю4

0Х27Ю5А

(1,06…1,16) 10-6

(1,03…1,13) 10-6

(1,18…1,34) 10-6

(1,37…1,47) 10-6

0,17∙10-3

0,15∙10-3

0,15∙10-3

0,15∙10-3

1000

1100

1000

1300

950

1050

900

1250

Длина одного витка спирали в среднем составит

l в=1,07(dст+d), м, (4.11)

где 1,07 – коэффициент, учитывающий пружинность спирали при навивке;

dст диаметр контактного стержня для навивки спирали.
Диаметр контактного стержня должен быть не менее 3 мм. Конкретное значение dст определяют исходя из обеспечения условий электроизоляции токоведущих частей ТЭНа с его корпусом. Толщина электроизоляционного слоя между поверхностью проволоки спирали, намотанной на контактный стержень, и внутренней стенкой корпуса ТЭНа должна быть не менее 3 мм.

Число витков спирали составит:

, (4.12)

Расстояние между витками равняется:

, (4.13)

Для нормального отвода тепла от спирали необходимо, чтобы расстояние между витками превышало диаметр проволоки спирали в два-три раза. Однако чем больше расстояние между витками, тем лучше условия работы спирали и тем она долговечнее.

Преобразуя формулу 4.13, получим коэффициент шага спирали

= 2…3, (4.14)

Потребное количество проволоки для одного элемента с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков составит.

, (4.15)
4.2 Расчет электронагревателей

= 6,13 кВт;

= 2,04 кВт;

Lполн=2πr=2·3,14·0,135= 0,847;

= 0,847 – 2 · 0 ,04 = 0,767 м;

= 0,667
= 2,04·103/3,14·0,667·11·104 =8,85 мм;

= 23,72 Ом;

Ro=Rar= 23,72 · 1,3 = 30,84;

=5,67

= ρ20 [1+а(t–20)]= 1,34· 10-6 [ 1+ 0,15∙10-3(1000–20) ]= 1,537 ·10-6;

ρ20=1,34 · 10-6; а=0,15∙10-3; t=1000°С.



l в=1,07(dст+d) = 1,07·3,14(0,003 + 0,0006) = 0,012м;

= 472,5 витков

=0,00102 м;

= 2,7;

=6,15 м.



Заключение
В ходе выполнения курсового проектирования, пользуясь данными варианта, был составлен тепловой баланс котла пищеварочного в период разогрева, состоящий из полезно используемого тепла, потерь тепла наружными поверхностями оборудования в окружающую среду, тепла, расходуемого на нагревание конструкции котла.

На основе полученных результатов по тепловому балансу был произведен расчет производительности котла и расчет трубчатых электронагревателей.

На основе произведенных расчетов был разработан чертеж конфигурации и месторасположения электронагревательных элементов оборудования и изображен электронагревательный элемент в разрезе с указанием конструктивных элементов.



Список литературы:


  1. Вышелесский А.Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.: Экономика, 1976.-399 с.

  2. Кисимов Б.М., Сторожева Е.Д. Расчет теплового оборудования. Учебное пособие. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. - ….

  3. Литвина Л.С., Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М., : Экономика, 1987.-248 с.

  4. Дорохин В.А. Тепловое оборудование предприятий общественного питания.- Киев, 1987 г.

  5. Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания - М.,: Экономика, 1983, - 303.

  6. Гинзбург А.С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов- М.; Экономика, 1983,-303.

  7. Литвина Л.С, Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. М.: «Экономика», 1969, - 311с.



Скачать файл (312.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru