Котел пищеварочный паровой емкостью 100 дм3

Котел пищеварочный паровой емкостью 100 дм3
скачать (255.1 kb.)

Доступные файлы (2):

КПП-100.doc	555kb.	16.01.2011 18:38	скачать
Паровой котел.dwg

КПП-100.doc

ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Оборудование предприятий общественного питания»
Котел пищеварочный паровой емкостью 100 дм³
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Исполнитель

студент гр. ТПП-02-1 Е.А.Студент

Руководитель

ст. преподаватель Л.С. Препод

Тюмень 2006

Содержание
Задание…………………………………………………………………………..2 Введение…………………………………………………………………………3

Обзорная часть…………………………………………………………....5
1. Рынок технологического оборудования………………………………..5
2. Область применения и современные конструкции …………………...8
3. Материалы, применяемые для изготовления конструктивных элементов………………………………………………………………..10
4. Направления развития конструирования……………………………...14
Описание проектируемого аппарата…………………………………...17
1. Структура котла………………………………………………………17
2. Режимы работы (на основе выбранного аналога)……………………..18
3. Безопасная эксплуатация………………………………………………..18
Теплотехнический расчет………………………………………………...21
1. Расчет мощности нагрева аппарата……………………………………..21
2. Расчет теплового баланса ……………………………………………….25

Заключение……………………………………………………………….32

Список использованной литературы…………………………………..33

Федеральное Агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет»

Задание

на курсовой проект по

оборудованию предприятий общественного питания
Тема: Котел пищеварочный КПП-100

Руководитель ст. преподаватель Л.С. Препод

Студент группы ТПП-02-1 Е.А.Студент
Исходные данные к проекту

Емкость варочного сосуда: 100

Форма варочного сосуда: цилиндр

Продукт: вода

Конечная температура продукта: 100°С

Время разогрева котла: 48 мин

Вид энергоносителя: водяной пар, 140 ТЕЦ

Температура окружающей среды: 18°С

Атмосферное давление: 100

Начальная температура: 15°С

Давление в паровой рубашке: 140кПа

Введение

Важнейшими показателями современного научно-технического прогресса в области торгово-технологического оборудования являются интенсификация осуществляемых технологических процессов, рост единичной мощности и производительности аппаратов, машин, агрегатов и тесно связанное с ним развитие технических средств контроля и систем управления.

Правильный выбор и эффективная эксплуатация технологического оборудования позволяют повысить уровень обслуживания клиентов предприятий общественного питания, интенсифицировать труд обслуживающего персонала, снизить затраты физического труда, уменьшить потери сырья и удельные расходы энергии.

В итоге это приводит к снижению себестоимости продукции при стабильно высоком ее качестве и одновременно дает возможность создать компактные производственные и торговые предприятия, цехи и участки с рациональной организацией труда работников.

Кроме отечественного оборудования на российском рынке широко представлены и зарубежные машины и аппараты.

В представленном курсовом проекте освещаются вопросы, связанные с назначением, классификацией, устройством, особенностями эксплуатации, а также принципами расчета и конструирования оборудования.

Целью работы является проектирование парового пищеварочного котла емкостью 100 л.

Для реализации цели необходимо решить задачи:

проанализировать существующие конструкции пищеварочных котлов;
описать проектируемый котел;
выполнить теплотехнический расчет парового пищеварочного котла емкостью 100 дм³;
определить геометрические характеристики электрического пищеварочного котла;
выполнить графическую часть.

1. Обзорная часть
1.1 Рынок технологического оборудования
На сегодняшний день оборудование поставляют «Российский 77- металлообрабатывающий завод министерства обороны РФ», «Чувашторг техника», ОАО завод «Проммаш».

В настоящее время благодаря открытости внутреннего рынка и доступа

фирм к достижениям мирового рынка стало возможным приобретение любых видов оборудования из любой точки земного шара. Ограничения обусловливаются только финансовыми возможностями заказчиков. Например немецкая фирма «MKN», финская DIETA», итальянская «TECNOINOX».

На предприятиях общественного питания сейчас используются следующие основные способы термообработки продуктов: их жарят, запекают, тушат, припускают, выпекают, пассируют, бланшируют, варят, обжаривают во фритюре. Для того чтобы полученные при термической обработке блюда долго оставались горячими и для большей их доступности при раздаче существуют линии самообслуживания.

Благодаря этому удается без потерь качества увеличить ассортимент и

сроки хранения блюд собственного производства, соблюдать самые высокие санитарно-гигиенические требования. С позиций менеджмента это, пожалуй, самый быстрый и надежный путь к интенсификации производства без структурных изменений, дорогостоящих инвестиций в техническое переоснащение с персоналом той же численности и квалификации.

Для большинства рестораторов главным преимуществом любого

поставщика становится качество его продукции. Подобного рода компании должны иметь хорошо организованные инженерные и технические службы, склад запчастей и, конечно, работать с теми поставщиками, чья техника зарекомендовала себя наилучшим образом.

Финская компания Hackman Metos, которая уже давно известна на

европейском и российском рынке как производитель оборудования самого высокого класса, зарекомендовавшего себя как исключительно надежное и качественное. Немаловажным преимуществом Metos является комплексность подхода к кухонному оборудованию. Ведь ресторатору удобнее приобрести все оборудование у одного поставщика, а не комбинировать технику от разных производителей — в этом случае он получает не только унифицированный дизайн кухни, но и наиболее эффективно продуманное планировочное решение. Metos же находится в авангарде технологий по каждой линии продукции: в ассортименте этой компании многофункциональные посудомоечные машины, холодильное, тепловое, механическое, кофейное, барное оборудование, технологическая мебель, а также оборудование для кейтеринга. Таким образом, клиент получает проект действительно «под ключ»: нет такой ассортиментной группы, которая не представлена в каталоге Metos.

Компания разработала стандартные комплексные решения для всех основных видов предприятий общепита (например, фаст-фуд, кафе, ресторан, отель и т.п.). Кухонные модульные линии Metos возможно заказать на заводе по индивидуальному проекту. Насколько известно, практически никто из представленных сейчас на рынке производителей оборудования не предоставляет эту услугу.

Metos разработала концептуально новую, уникальную модель комбикотла и скороварки, Вапо-гриля и пароконвектомата, а также посудомоечные машины с ИЦС-системой (позволяющей уменьшить вредное влияние на окружающую среду и вдвое сократить расходы электроэнергии и воды). Очень впечатляют индукционные плиты, температуру нагрева которых можно задавать с точностью до градуса. На такой плите 1 литр воды закипел за 6 секунд (!), а когда посуду сняли, рабочая поверхность плиты была совершенно холодной. Не только высокотехнологичны, но и красивы не имеющие аналогов на рынке комбикотлы «Провено», которые произвели настоящую революцию в области приготовления пищи. Они позволяют совершать множество операций: варить, тушить, жарить, замешивать и расстаивать тесто, делать крем, быстро охлаждать продукты.

Совершенно эксклюзивны Вапо-грили Metos — их уникальная конструкция дает возможность обжаривать мясо, рыбу, птицу, морепродукты и овощи по принципу обычного угольного гриля, но с добавлением пара, таким образом исключая пересушивание продукта, сохраняя его вкусовые качества, сочность и аромат.

Фирма «МЭТОС» (Финляндия) выпускает котлы Викинг 4С, 6С, 8С вместимостью 125, 200 и 300 литров.

Варочные сосуды котлов выполнены из нержавеющей стали и имеют цилиндрическую форму. Они могут вращаться вокруг горизонтальной оси. Внешняя облицовка котла, тумб и крышка выполнены из листовой нержавеющей стали.

По конструкции и принципу действия в основном они аналогичны отечественным электрическим пищеварочным котлам.

Фирма Falcon (Великобритания) выпускает две серии электрических котлов. Классические — круглые котлы серии Е-3078 и прямоугольные котлы серии Е-3080.

Каждая серия в свою очередь подразделяется на котлы непосредственного нагрева и котлы так называемого двойного применения – в этих котлах основная ванна может использоваться как котел непосредственного

нагрева, в нее может быть вставлена емкость меньших размеров, в этом случае основная ванна через специальное отверстие заполняется водой и после закипания выполняет роль пароводяной рубашки, которая равномерно нагревает вторую емкость (в таких котлах можно варить весь перечень блюд).

Котлы «двойного назначения» можно использовать как котлы прямого нагрева, так и как котлы с пароводяной рубашкой, что возможно благодаря наличию съемной вкладывающей емкости.

Нагревательные элементы (тэны), расположены в основании ванны и контролируются регулятором, позволяющим эффективно управлять температурой от слабого подогрева до интенсивного кипения.

Корпус и ванна выполнены полностью из нержавеющей стали. Котел имеет легкосъемную крышку и полку для нее.

Высокоэффективная теплоизоляция минимизирует потери тепла в окружающую среду и позволяет экономить электроэнергию.

Краны и другая арматура установленная на котле – хромирована, что улучшает санитарное обслуживание и эстетику оборудования.

Фирма Falkon выпускает котлы вместимостью от 30 до 136 литров. Последние цифры в названии модели соответствуют рабочему объему котла в литрах, цифра через дробь указывает на двойное применение котла и соответствует рабочему объему в положении прямого нагрева и пароводяного подогрева в литрах.

1.2.Область применения и современные конструкции

Тепловое оборудование служит для термической обработки продуктов, в результате которой в продуктах происходят физические, химические и биохимические изменения. Продукты изменяются в массе, цвете, объеме, улучшаются их органолептические свойства, но ухудшается сохраняемость ввиду разрушения бактерицидных веществ содержащихся в сырых продуктах (например, в яйцах), Тепловое оборудование применяется в горячем, кондитерском, мучном цехах и на раздаче.

Варочное оборудование широко применяется не только на предприятиях

массового питания, но и на предприятиях мясной, молочной и консервной

промышленности. Варка – один из основных видов тепловой обработки пищевых продуктов. Это процесс гидротермической обработки пищевых продуктов в жидкой среде: воде, бульоне, молоке, соусе и т. п.

На предприятиях массового питания эксплуатируются котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью, формой варочных сосудов и видом энергоносителей.

В зависимости от давления в варочном сосуде все котлы классифицируются на пищеварочные, работающие при атмосферном или незначительном избыточном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (200…250 кПа).

В зависимости от источника теплоты котлы подразделяются на

твердотопливные, газовые, электрические и паровые.

По способу установки котлы бывают неопрокидывающиеся, опрокидывающиеся и со съемным варочным сосудом.

По способу обогрева различают котлы с косвенным и непосредственным обогревом. Котлы с косвенным обогревом получили

наибольшее распространение. В качестве промежуточного теплоносителя в таких котлах используется вода (кипяченая или дистиллированная).

По конструктивному оформлению котлы классифицируются на немодульные, секционные модульные и секционные модульные с функциональными емкостями. Котлы имеют буквенно-цифровую индексацию. Например, индекс котла КПП-100 расшифровывается так: К – котел; П – пищеварочный; П – паровой; 100 –вместимость (в дм3).

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.

В настоящее время в отечественном и зарубежном торговом машиностроении наблюдается тенденция к разработке модульных тепловых технологических аппаратов с применением рядов предпочтительных чисел при определении основного параметра аппарата и в целях максимальной унификации конструкцийосновных узлов.

В последние годы наметилась тенденция на использование в конструкциях аппаратов греющих элементов, состоящих из унифицированы листоканильных панелей.

Такое конструктивное решение создает оптимальные условия для

унификации основных узлов, уменьшения металлоемкости, улучшает

технологические и эргономические показатели и улучшает условия труда обслуживающего персонала.

Типоразмерный ряд аппаратов при использовании листоканальных панелей может быть существенно расширен, при этом все аппараты вписываются в унифицированные габариты модульных линий.

Однако при подобном конструктивном решении возникают новые задачи расчетного и экономического характера.

1.3. Материалы, применяемые для изготовления конструктивных элементов
Материалы, которые применяются для изготовления оборудования предприятий общественного питания, должны обеспечивать его надежность при минимальных габаритах и массе. Материалы непосредственно контактирующие с пищевыми продуктами, должны соответствовать требованиям санитарного надзора, предъявляемым к оборудованию пищевой промышленности и общественно питания. Такие материалы не должны подвергаться коррозии в результате контакта с пищевыми продуктами, кроме того, они должны легко очищаться от остатков продуктов и не разрушаться под влиянием моющих средств.

По назначению материалы могут быть подразделены на три группы: конструкционные, теплоизоляционные и электротехнические.

Конструкционные материалы для изготовления частей и узлов аппаратов, соприкасающихся с продуктом, является нержавеющая сталь. Следует избегать использования для этих целей алюминия. Это связано стем, что алюминий накапливается в организме человека и практически не выводится из него.

Пластмассы и некоторые другие синтетические материалы применяются для изготовления деталей, испытывающих средние нагрузки. Преимущество пластмасс – их легкость, антикоррозийность, бесшумность в работе, недостаток – низкая термостойкость.

Теплоизоляционные материалы: тепловая изоляция в тепловых аппаратах применяется для уменьшения потерь тепла аппаратами и снижения температуры облицовочных поверхностей, а в холодильной технике — для уменьшения притока тепла в холодильные камеры,

шкафы, прилавки и т. д. Коэффициент теплопроводности теплоизоляции должен быть в пределах 0,03— 0,05 Вт/(м • К), а объемная масса — 30—250 кг/м3.

Материалы должны иметь микропористую структуру с объемом пор 90—98%. Кроме того, такие материалы должны плохо увлажняться, быть достаточно прочными, морозостойкими, не подвержены поражению микроорганизмами и не являться питательной средой для грызунов, не поглощать запахи, а затем их выделять, быть трудносгораемыми, а при воздействии открытого пламени не образовывать токсических веществ. Рыхлые теплоизоляционные материалы с низкой объемной плотностью имеют лучшие теплоизоляционные свойства. Однако чем ниже

объемная плотность, тем менее термостойкими они являются. Поэтому для тепловых аппаратов надо применять сравнительно плотные

изоляционные материалы: шлаковату, стекловолокно, порошковообразный кизельгур, торф, войлок, альфоль, асботкань, минеральную вату и др. В холодильной технике широко применяются такие материалы, как шлаковата, пенополистерол, полиуретан, пенобетон, минеральные плиты на битумной основе (минеральная пробка), мипора, керамзит, древесно-волокнистые плиты и др.

Пенополистерол ПС-ЕС выпускают в виде плит или фасонных изделий, например, полуцилиндров и сегментов, используемых для теплоизоляции холодильных трубопроводов и аппаратов. Материал изготавливают на основе сырья синтетического происхождения. Он обладает многими ценными свойствами: малой объемной массой, высокой прочностью, низкой теплопроводностью и паропроницаемостью, незначительным увлажнением при контакте с водой, морозостойкостью — все это делает его одним из лучших материалов для низкотемпературной теплоизоляции. Материал легко обрабатывается и

распиливается по длине и толщине.

Пенобетон — камневидный пористый материал, выпускающийся в виде плит и блоков различной объемной массы. Его изготавливают на основе цемента. Материал паропроницаем и легко увлажняется.

Керамзит — зернистый засыпной материал с максимальным размером частиц овальной и круглой формы 5— 50 мм; получается путем формовки и обжига глины. В зависимости от размера зерен меняются его объемная масса и коэффициент теплопроводности.

Перспективным материалом для теплоизоляции холодильников являются органические искусственные материалы — пенопласты, поропласты, которые получают путем вспенивания синтетических смол. В качестве пенообразователя применяют бикарбонат натрия, карбонат аммония, хлористый метилен, хладоны.

В данное время применяют пенопласт рипор, который наносят на

трубопроводы и строительные конструкции путем заливки и напыления.

Напыление смеси производят пистолетом-распылителем. Объем исходной смеси при этом увеличивается в 30—35 раз. Это позволяет получать изоляционные конструкции из готовых плит и выполнять их на месте производства работ путем заливки жидких компонентов материала в изолируемую полость, например, между наружными и внутренними ограждениями стен.

Возможно и напыление исходных жидких материалов на поверхность изолируемых конструкций, где они самопроизвольно вспениваются и затвердевают. Это позволяет получать бесшовную однослойную теплоизоляционную конструкцию любой заданной толщины с минимальным количеством крепежных деталей, так как теплоизоляционный слой имеет высокие прочностные показатели и прекрасное сцепление (адгезию) со строительными конструкциями.

Технология изготовления пенополиуретана позволяет заполнять его поры малотеплопроводными газами (например, хладонами), теплопроводность которых меньше, чем у воздуха. Коэффициент теплопроводности хладононаполненных пенополиуретанов составляет 0,02 Вт/(м • К).

Замена минерального волокна на вспененный полиуретан и стирол снижает удельное энергопотребление на 20— 30%. Наряду с вспенивающимся пенополиуретаном применяют формальдегидно-мочевинный пенопласт (ФМП)

"Пиатерм" (мипора). ФМП изготавливают путем смешивания жидких компонентов, в результате чего образуется стабильная пена, в которую впрыскивается эмульсия смолы. В жидкотекучем состоянии пена подается в заполняемое пространство, где затем затвердевает.

Ввиду того что трубопроводы холодильных установок имеют низкую

температуру, они увлажняются водяными парами из воздуха, что вызывает их коррозию. Для защиты теплоизоляции от увлажнения применяют паро- и гидроизоляционные материалы: битумы, толь, рубероид, гидроизол, пергамин и др.

Электроизоляционные материалы должны обладать высокой электрической и механической прочностью, иметь высокий коэффициэнт теплопроводность. Этим требованиям отвечают периклаз (плавленая окись магния), кварцевый песок, шамот, слюда, кварцевое стекло, фарвор и керамика.
1.4. Направления развития конструирования

Торгово-технологическое оборудование на предприятиях торговли и общественного питания служит мощным рычагом, позволяющим увеличить производительность, снизить затраты физического труда, в итоге себестоимость выпускаемой продукции и увеличить прибыльность предприятия. В современных условиях эти задачи решаются благодаря рациональной организации производства и точному подбору техники.

Основные тенденции, характеризующие перспективное развитие оборудования, следующие:

использование автоматизированных и механизированных поточных линий, составленных из аппаратов непрерывного действия по переработке пищевого сырья, для получения полуфабрикатов или готовой продукции;
концентрация производства и создание крупных фабрик-заготовочных, обеспечивающих выпуск полуфабрикатов и готовой кулинарной продукции на основе использования, как правило, автоматизированных или частично автоматизированных аппаратов периодического действия;
использование традиционных предприятий питания, построенных по блочно-модульному принципу с учетом направлений технологических потоков. Во всех случаях проектирование предприятий и подбор оборудования проводят системно, иногда предусматривают управление производством и учет потоков сырья и энергии при помощи компьютерных сетей;
при выборе оборудования предпочтение отдают модульному оборудованию. В этом случае аппараты образуют единые технологические линии, которые размещаются либо в пристенном,
либо в островном варианте. В последнем случае технологические линии примыкают друг к другу тыльными стенками и обслуживаются с фронтальной стороны.

Модульные линии компактны, они снабжены местными вентиляционными отсосами. Благодаря этому требуются меньшие производственные площади и улучшаются санитарно-гигиенические условия в производственных цехах. Среди модульных аппаратов особое место занимают специализированные, рассчитанные на тепловую обработку пищи, размещенной в унифицированных функциональных емкостях.

Унифицированные функциональные емкости (противни, перфорированные емкости и емкости со сплошными стенками) имеют строго постоянные размеры. В плане эти размеры составляют 530х325 мм или 354х325 мм. При этом высота функциональных емкостей может достигать 220 мм.

Противни выпускают высотой 20 или 40 мм. Перфорированные емкости, так называемые вкладыши, рассчитаны на варку пищи непосредственно в этих емкостях в паровой среде или путем их погружения в греюшую жидкость.

Унифицированные емкости для пищи выпускают со съемной крышкой или без нее.

Полуфабрикаты или готовые кулинарные изделия приготавливают на крупных фабриках-заготовочных и загружают в унифицированные функциональные емкости, которые, в свою очередь, помещают либо на вкатные стеллажи, либо в специальные кассеты.

Кассеты или стеллажи в специальных контейнерах перевозят специальным автомобильным транспортом (охлаждаемым или неохлаждаемым). На предприятиях-заготовочных кассеты и стеллажи

загружают в аппарат с помощью специальной подъемной тележки.

Если на предприятия поступают готовые к применению охлажденные или замороженные кулинарные изделия, то для их реализации необходимы лишь операции по размораживанию и разогреву. Это резко уменьшает требуемые мощности горячих цехов предприятий общественного питания и увеличивает их экономическую эффективность.

Все чаще в качестве основного материала для изготовления не только рабочих камер, но и корпусов тепловых аппаратов используют хромоникелевые нержавеющие стали. При этом стоимость аппарата возрастает, но повышаются и долговечность, и надежность аппарата, улучшаются санитарно-гигиенические условия его эксплуатации и значительно внешний вид.

При автоматизации работы теплового оборудования наряду с традиционными электрическими системами автоматики релейного типа применяют электронные средства, базирующиеся на использовании микропроцессоров, микроконтроллеров и даже ЭВМ.

2. Описание проектируемого аппарата
2.1. Структура котла
Котел КПП-100 состоит из варочного сосуда и наружного котла, покрытого изоляцией. Пространство между варочным сосудом и наружным котлом представляет собой паровую рубашку, в которую подается по паропроводу пар. Количество подаваемого пара регулируется с помощью парозапорного вентиля. Варочный сосуд герметично закрывается откидной крышкой с резиновым уплотнителем. На крышке устанавливается клапан-турбинка. Котел снабжен двойным предохранительным клапаном, который состоит из двух клапанов: верхнего – парового – для сброса давления из пароводяной рубашки при повышении его сверх 0,5 кгс/см и нижнего – воздушного – для пропуска воздуха в пароводяную рубашку при остывании котла и устранения тем самым вакуума. В предохранительном клапане в процессе его эксплуатации возможно прикипание клапанов, что может привести к взрыву котла или его смятию. Для предупреждения аварии в предохранительном клапане предусмотрен рычаг, с помощью которого производится подрыв клапанов. Также котел снабжен манометром, воздушным клапаном, конденсатоотводчиком и продувочным краном. Двойной предохранительный клапан и манометр, показывающий давление пара в паровой рубашке, установлены на арматурной стойке. Конденсатоотводчик и продувочный кран расположены в полости между дном паровой рубашки и днищем облицовочного кожуха и предназначены для отвода из паровой рубашки конденсата.

Нагрев варочного сосуда парового котла осуществляется за счет теплоты

парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного котла и конденсируется. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла.

Паровые котлы обладают целым рядом преимуществ перед другими типами котлов. Использование централизованно приготовленного пара как теплоносителя позволяет упростить конструкцию котлов (отсутствие парогенератора). Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара довольно высок, что также повышает эксплуатационные показатели парового котла.

2.2 Режимы работы пищеварочного парового котла КПП-100

Режим I – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и автоматический перевод его на

мощности для осуществления процесса варки. Режим используется при варке супов, овощей и других блюд.

Режим II – доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и доваривание его за счет аккумулированного тепла без расхода электрической энергии (котел отключен от электросети). Режим используется при варке крупяных изделий, кипячении молока, чая и др.

2.3 Безопасная эксплуатация

Перед началом работы проверяют санитарное состояние варочного сосуда, наличие заземления, уровень воды в пароводяной рубашке.

Для проверки уровня воды открывают контрольный кран и, если через него не пойдет вода, то добавляют в парогенератор через наполнительную воронку дистиллированную или кипяченую воду до появления ее из крана.

Затем проверяют работоспособность клапава-турбинки, приподняв турбину за кольцо вверх, и двойной предохранительный клапан, нажав несколько раз на рычаг. Потом проверяют воздушный клапан или запорный кран воронки. Специальным ключом устанавливают на манометре верхний и нижний пределы необходимого давления пара в пароводяной рубашке котла.

Проверяют целостность резиновой прокладки крышки и состояние откидных винтов. Потом в варочный сосуд загружают продукты и закрывают крышкой, закрепляя ее откидными винтами. Заполнять продуктами и водой пищеварочный котел нужно не превышая предельного уровня 8 – 10 см ниже кромки котла. Устанавливают тумблер на работу нужного режима и включают котел в работу нажатием кнопки «Пуск». Процесс тепловой обработки продуктов осуществляется автоматически. При необходимости корректируют положение верхнего и нижнего пределов давления на электроконтактном

манометре в процессе варки. Во время работы котла контролируют состояние клапана-турбинки, двойного предохранительного клапана, манометра и сигнальных ламп.

После окончания работы отключают котел от электросети при помощи красной кнопки «Стоп». Прежде чем открыть крышку выпускают пар из варочного сосуда путем поднятия турбинки вверх до отказа, затем ослабляют откидные винты-зажимы и плавно без рывков откидывают крышку котла.

После выгрузки готовой продукции, остывший варочный сосуд и крышку промывают горячей водой и протирают снаружи сухой чистой тканью.

Надо помнить, что использование котла с загрязненным или неисправным клапаном-турбинкой всегда приводит к аварийным случаям, с травмированием и ожогами обслуживающего персонала. При работе с пищеварочными котлами нужно строго выполнять правила техники безопасности и безопасность труда.

Капитальный ремонт котлов производят в специализированных ремонтных цехах, оснащенных стендами для производства разборочно-сборочных работ и испытаний тепловых аппаратов.

Определение дефектов и ремонт узлов. Неплотности в сварных швах, фланцевых и резьбовых соединениях, а также свищи в наружных стенках

обнаруживают путем гидравлического испытания пароводяной полости давлением до 0,1 МПа. Неплотности можно обнаружить также по изменению окраски (посветлению) поверхностей деталей у мест выхода пара и по отложению накипи у мест протекания воды.

Течь во фланцах и резьбовых соединениях устраняют соответственно заменой прокладок из паронита ПОН и заменой уплотнительной подмотки из пенько-джутовой пряди. Паронитовую прокладку перед установкой прогревают 15 – 20 мин в горячей воде, а затем смазывают смесью машинного масла и графита.

Величину коррозионного износа наружной стенки пароводяной полости определяют ориентировочно простукиванием ее заостренной частью молотка. Для измерения остаточной толщины в стенке вырезают отверстие для прохода измерительного инструмента, которое при необходимости закрывают вваркой заплаты.

При капитальном ремонте котлов равномерный коррозионный износ стенок допускается в пределах 20% их первоначальной толщины.

Для исправления сварных швов внутреннего сосуда, выполненного из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, и приварки к нему штуцеров или других

деталей из малоуглеродистой стали применяют электроды ОЗЛ-12 или ОЗЛ-14; шов, выполненный этими электродами, устойчив к межкристаллитной коррозии.

Варочные сосуды котлов, деформированные вследствие превышения установленного давления, разрешается править киянками или молотками с пластмассовой ударной частью, при этом с противоположной стороны стенки к месту нанесения ударов должна быть приложена деревянная поддержка,

профиль поверхности которой должен соответствовать профилю поверхности стенки.

Узел арматуры в сборе перед установкой проверяют: на прочность – гидравлическим давлением 0,1 МПа, на плотность – пневматическим давлением 0,05 МПа. При проверке плотности арматуру погружают в ванну с водой.

Испытания. Перед сборкой узлов сварные швы, доступные для осмотра с двух сторон, испытывают керосином. Последний наносят кистью или ветошью на внутреннюю поверхность шва, при этом наружную поверхность его предварительно окрашивают меловой краской, приготовленной на воде, и просушивают. Шов считается плотным, если в течение 15 мин на меловой краске не появятся пятна керосина.

По окончании сборки корпуса, перед нанесением тепловой изоляции,

пароводяную полость испытывают гидравлическим давлением 0,1 МПа. При

испытании воздух из полости полностью удаляют через верхний штуцер. Испытательное давление выдерживают 5 мин, после чего снижают до 0,05 МПа и производят осмотр сварных швов, резьбовых и фланцевых соединений. Наличие капель и отпотевание поверхностей не допускаются.

Гидравлическое испытание давлением сети городского водопровода разрешается производить при условии установки редуктора, предварительно

отрегулированного на испытательное давление. Следует учитывать, что превышение испытательного давления может вызвать повреждение

(вспучивание) внутреннего сосуда котла. Исправность клапана-турбинки и плотность прилегания крышки котла проверяют давлением 0,0025 МПа.

3. Тепловой расчет
3.1. Расчет мощности нагрева аппарата КПП-100
Исходные данные приведены в таблице, а схема котла КПП-100 – на рисунке 5

Рисунок 5 – Расчетная схема электрического пищеварочного котла:

- диаметр крышки,

;

- диаметр кожуха;

- диаметр наружного котла;

- диаметр варочного сосуда;

- общая высота аппарата;

- высота варочного сосуда;

- высота выпуклости крышки;

высота вогнутости варочного сосуда;

- высота выпуклости наружного котла;

длина парогенератора;

высота парогенератора;

толщина изоляции;

величина зазора между варочным сосудом и наружным котлом;

высота постамента

Определение геометрических размеров проектируемого котла

Варочный сосуд имеет цилиндрическую форму и вогнутое днище. Характеризуется котел диаметром - D, высотой- H, высотой – Н_запзаполнения варочного сосуда, высотой стрелки – h.

Определяем размеры варочного сосуда:

где V – емкость котла, м³,

К=Н/D- принимают в пределах 0,3-1,2; принимаем К равным .

К₁=h/D- принимают в пределах 0,05-0,1; принимаем К₁ равным

Определяем высоту стрелки по формуле:

Определяем высоту варочного сосуда:

Высота заполнения варочного сосуда определяется по формуле:

φ_зап – коэффициент заполнения котла

Определяем размеры наружного котла, задавшись предварительно его диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 м. Это необходимо для того, чтобы между варочным сосудом и наружным котлом образовалось пространство, представляющее собой рубашку для промежуточного теплоносителя (таблица 1).

Таблица 1- Данные для расчета

Показатели	Значение	Величина
Давление в варочном сосуде, кПа		0	Котел работает без избыточного давления
Коэффициент заполнения варочного сосуда	φ_зап		Для того, чтобы вода расширившись при нагревании, не периливалась через кромку варочного сосуда, заполняют содержимым на 80-90%. В расчет принимаем φ_зап=0,82
Максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения, кг	W
Варочный сосуд цилиндрической формы с вогнутым дном
H/D	К	0,8	Варочный сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной δ_вн=2мм
h/D	К₁	0,05
Зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла, м	δ_руб	0,05	По конструктивным соображениям
Крышка варочного сосуда одинарная сферическая выпуклая, мм	δ_кр	0,2	Крышка выполнена из листовой нержавеющей стали толщиной 2 мм (см. рисунок )
Наружный котел цилиндрический, мм	δ_н	3	Выполнен из углеродистой стали
Кожух, мм	δ_к		Выполнен из листовой углеродистой стали, покрытой светлой эмалью с толщиной листа 0,5 мм
Температура наружной поверхности котла, ^оС	t_К_к	60	Согласно требованию ТУ
Избыточное давление пара в пароводяной рубашке, кПа	Р	40 (0,4 ати)	Согласно требованию ТУ
Количество воды, испарившейся при нестационарном режиме, кг	ΔW	0	При закрытой крышке в период разогрева испаряется незначительное количество воды, которое можно принять равным 0
Количество воды, испарившейся при стационарном режиме, кг	ΔW^		ΔW^=0,01·W·τ_стац
Температура воздуха в помещении, ^оС	t_возд
Размеры парогенератора			По аналогии с серийно выпускаемыми аппаратами
длина, мм	a_п	400
ширина, мм	b_п	200
высота, мм	h_п	200
Каркас и арматура котла, кг		250	% от массы варочного сосуда
Постамент, кг		400	% от массы варочного сосуда
Начальная температура воды, ^оС	t_н
Температура кипения воды в варочном сосуде, ^оС	t_к	100
Температура на крышке при стационарном режиме работы,^оС	t_к_кр	95	На основании экспериментальных данных
Теплота парообразования, кДж/кг	r

Устанавливаем толщину изоляции δ_из стенок наружного котла, для чего предварительно определяем удельные потери тепла q изолированным котлом

и коэффициент теплоотдачи α от наружной поверхности котла воздуху соответственно по формулам для плоской стенки.

Удельные тепловые потери 1м² поверхности изолированного котла приближенно можно определить по формуле для определенных теплопотерь через плоскую стенку:

q = αּ(t₂ - t_воз) =12,68(60-18)=532,56 Вт/м²,

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²ּ^оС)

Температуру изолируемой стенки tк_к=60°С (t₂) по таблице 1, температуру стенки наружного котла t_K_н (t₁) принимаем равной температуре пара (при заданном избыточном давлении 0,4 ати- 140 кПа t_s= 109,3° С.

Находим коэффициент теплопроводности мятой (гофрированной) альфоли:

⁰С,

Толщина изоляции определяется по выражению:

Диаметр защитного кожуха D_K будет равен:

Учитывая, что для удобства обслуживания общая высота котла не должна превышать Н_общ 1,2 м, и принимая сферическую крышку h_кр =h_вн, определяем высоту постамента:

3.2. Расчет теплового баланса
Тепловой баланс котла на электрообогреве соответственно для нестационарного и стационарного режимов работы выражается формулами:

где Q₁ ,Q′₁- полезно затраченное тепло соответственно для нестационарного и стационарного режимов, Дж.

Q₅ ,Q′₅ – потери тепла в окружающую среду соответственно для нестационарного стационарного режимов, Дж.

Q₆ – потери тепла на разогрев конструкции, Дж.

Как указано в таблице 1, полезно используемое тепло при расчете пищеварочных котлов определяется из условий нагревания и кипячения воды.

Полезно используемое тепло определяется для нестационарного, а условно полезно используемое тепло для стационарного режимов работы соответственно по выражениям:

ΔW – количество испарившейся воды, кг,

r – теплота парообразования, Дж/кг,

с – теплоемкость воды, Дж/(кгּ^оС)

где

=0,82 кг- по таблице 1;

ρ_вод — плотность воды, ρ_вод =1 кг/дм³ при температуре

= 20° С.

Конечная температура воды t_к равна температуре кипения воды при атмосферном давлении:

=100°С. (

).

Потери тепла ограждениями котла в окружающую среду определяются для нестационарного и стационарного режимов работы по формуле:

где τ – время работы аппарата, с;

α_i, F_i,t_i – соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь и температура i-того элементаповерхности аппарата, Вт/(м²ּ^оС), м², ^оС.
Поверхность стенок кожуха котла определяется как боковая поверхность цилиндра по выражению:

Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга:

Начальная температура ограждений принимается равной температуре воздуха в помещении:

Коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан по формуле 1соответственно для нестационарного и стационарного режимов:

Потери тепла дном котла незначительны и ими можно пренебречь.

Потери на разогрев конструкции определяются по выражению :

где М_i, с_i,t_К_i, t_Н_i – соответственно масса, теплоемкость, конечная и начальная температуры i-того элемента поверхности аппарата, кг, Джт/(кгּ^оС), ^оС.

В таблице 2 приведены значения вспомогательных величин для расчета потерь тепла на разогрев основных элементов котла и воды в парогенераторе.

Таблица 2- Расчет вспомогательных величин для расчета потерь тепла
Основные элементы конструкции	Формула для определения объёма элемента	Объём элемента, V_i, м²	Материал элемента	Плотность элемента р, кг/м³	Масса элемента т_i, кг	Конечная температура t_к_i, ^ОС	Теплоёмкость материала элемента с, Дж(кг*^ОС)
Варочный сосуд			Сталь нержавеющая	7800	14,82	t_воды=100	462
Крышка и горизонтальная боковая поверхность			Сталь нержавеющая	7800	5,69	t_КР=95	462
Теплоизоляционная конструкция			Альфоль	20	0,15		92
Кожух котла			Сталь углеродистая	7800	10,14	t_K₌60	462
Каркас и арматура котла	Табл. 1		Сталь углеродистая	7800	37,1		462
Постамент	Табл. 1		Сталь углеродистая	7800	59,28	t_ПОСТ=t_ВОЗ	462
Дно парового котла			Сталь углеродная	7800	7,8	tн.дн=109,3	462
Обечайка наружного котла парового аппарата			Сталь углеродистая	7800	21,06	tн=109,3=ts	462

Потери тепла на разогрев постамента не учитываются из-за их незначительной величины.

Расчет минимальной поверхности нагрева варочного котла

Через поверхность нагрева за время τ_раз должно быть передано количество тепла, равное

Необходимая поверхность определяется по формуле

где Q – количество тепла, которое надо передать через поверхность нагрева в единицу времени, Вт (Дж/с);

К – коэффициент теплопередачи от теплоносителя к нагреваемой среде, Вт/(м²·с)

Δt – разность температур между теплоносителем и нагреваемой средой, ^оС.

Коэффициент теплопередачи для случая передачи тепла от конденсирующихся водяных паров к воде приблизительно равен К=2900 Вт/(м²-°С)

Время разогрева τ_раз= 48мин=2880 с

Средняя разность температур между греющей и нагреваемой средами может быть определена как среднеарифметическая или как среднелогарифмическая соответственно по формулам:

где

- соответственно наибольшая и наименьшая разности между температурой теплоносителя и нагреваемой средой, ^ОС.

Если

определяется как среднеарифметическая разность температур, в остальных случаях – как среднелогарифмическая.

Среднелогарифмическая разность для расчитываемого аппарата:

Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равно:

Необходимая площадь нагрева:

Фактическая поверхность нагрева:

т. е. значительно меньше необходимой.

Расход тепла на нестационарный и стационарный режимы работы котла соответственно равен:

Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы равен:

Удельные металлоемкости и расход тепла, определяемые по формулам:

Для аппаратов периодического действия m_М – это масса металлоконструкции аппарата М_М (в кг), приходящаяся на единицу рабочей ёмкости V (в м³) или рабочей площади F (в м²):

Заключение

Развитие сети предприятия общественного питания имеет большое значение для удовлетворения потребностей в разнообразном и рациональном питании. Важная роль в решении этой задачи отводится техническому оснащению предприятия.

В настоящее время вопросам повышения эффективности производства и качества готовой продукции уделяется большое внимание.

Применительно к торговле и общественному питанию эти требования должны найти свое отражение в сокращении продолжительности технологических процессов, снижении удельного расхода энергии, уменьшении потерь сырья при его обработке, повышении качества готовой продукции, улучшению санитарно-гигиенических условий. А также снижение массы и габаритных размеров машин и механизмов, уменьшение их габаритных размеров.

Успешному решению поставленных задач будет во многом способствовать проектирование, производство и использование современного высокоэффективного оборудования.

Поэтому тема проектирования современных конструкций теплового оборудования актуальна.

Курсовой проект успешно завершен, котел пищеварочный паровой емкостью 100 л спроектирован. Необходимые задачи для реализации цели решены.

Список использованных источников

М. А. Богданова, «Оборудование предприятий общественного питания», М.: «Экономика», 1986.
Оборудование предприятий торговли и общественного питания: Полный курс: Учебник/Под ред. Проф. В. А. Гуляева. – М.: ИНФРА-М, 2002. – 543 с. – (Серия «Высшее образование»).
Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли общественного питания: Учебник для нач. проф. образования / М.И. Ботов. – М.: Иэдательский центр «Академия», 2002. – 464 с.
Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учебник для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. проф. Образования / Виктор Петрович Золин. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 248 с.
Щеглов Н.Г., Гайворонский К.Я. Технологическое оборудование предприятий общественного питания и торговли: Учебник для средних специальных учебных заведений. – М.: Издательский Дом «Деловая литература», 2001. – 480 с.

Скачать файл (255.1 kb.)