Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовой проект - Расчет пищеварочного газового котла емкостью 260 дм3 - файл 1.doc


Курсовой проект - Расчет пищеварочного газового котла емкостью 260 дм3
скачать (1294 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1294kb.15.12.2011 22:01скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Введение
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. Успешному решению поставленных задач будет во многом способствовать проектирование, производство и использование современного высокоэффективного оборудования.

Поэтому тема проектирования современных конструкций теплового оборудования актуальна.

Целью работы является проектирование парового пищеварочного котла емкостью 260 л.

Для реализации цели необходимо решить задачи:

  • проанализировать существующие конструкции пищеварочных котлов;

  • определить геометрические характеристики электрического пищеварочного котла;

  • выполнить теплотехнический расчет парового пищеварочного котла емкостью 260 дм³;

  • описать проектируемый котел;

  • выполнить графическую часть.


1. Современное пищеварочное оборудование


    1. Рынок теплового пищеварочного оборудования


На сегодняшний день пищеварочное 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.

77 Металлообрабатывающий завод Министерства Обороны Российской Федерации непрерывно и успешно работает с 1947 года. Постоянная основная номенклатура завода: пищеварочные котлы различной ёмкости и модификаций, металлические шкафы и ящики, замки, мебельная и строительная фурнитура, металлические двери, ворота, заборы, решётки и прочие аналогичные изделия. Завод имеет собственный торгово-выставочный салон. Большое количество продукции выполняется на заказ.

Чувашторгтехника - ведущий российский производитель оборудования для предприятий общественного питания. Чувашторгтехника работает на рынке технологического оборудования уже более 45 лет. Продукция компании Чувашторгтехника производится с учетом европейских стандартов, ее отличает современный дизайн и широкий ассортимент. Продукцию компании Чувашторгтехника по достоинству оценили потребители, как центральных регионов страны, так и Урала и Сибири, а также республик Белоруссии, Казахстана и Грузии.

Кoмпaния MKN – вeдущий пpoизвoдитeль пpoфeccиoнaльнoгo тeплoвoгo куxoннoгo oбopудoвaния в Гepмaнии. Нa ee дoлю пpиxoдитcя бoлee 20 пpoцeнтoв дaннoгo pынкa. Линия Optima, в cocтaв кoтopoй вxoдит и cиcтeмa MKN-Vapro, пpeднaзнaчeнa для кoмпaктныx куxoнь pecтopaнoв и кopпopaтивныx cтoлoвыx. Бoлee 150 видoв oбopудoвaния, oт элeктpoплит дo aппapaтa для вapки мaкapoн, мoгут пpocтo и удoбнo кoмбиниpoвaтьcя. В дaнную линию вxoдят пapoвapoчныe и cкopoвapoчныe кoтлы paзличнoгo oбъeмa (oт 40 дo 500 л) и фopмы.

Наиболее известные московские поставщики пищеварочных котлов любых типов – ПКФ "Продтехника", Торговый Дизайн, Союзагрокомплект, "Иней", Диалог Плюс, Компания БИО и др.



    1. Область применения и современные конструкции пищеварочных котлов


Варочное оборудование широко применяется на предприятиях массового питания. 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.

Варочный сосуд котлов обычно имеет цилиндрическую форму с плоским, выпуклым или вогнутым днищем. Основным параметром такого сосуда считается его диаметр О. Остальные параметры — высоту цилиндрической части H и высоту h — выбирают из конст­руктивных и эксплуатационных соображений на основании: Н/D = 0,3-1,21 и h/D = 0,05-0,1.

В последнее время появились котлы с варочным сосудом в форме параллелепипеда.
Основными частями пищеварочного котла являются: варочный сосуд, парогенератор, пароводяная рубашка, постамент, армату­ра (двойной предохранительный клапан, клапан-турбинка, кото­рый устанавливается на крышках неопрокидывающихся котлов, наполнительная воронка, электроконтактный манометр, кран уровня воды — в парогенераторе). Снаружи котлы покрываются тепло­изоляцией и декоративным кожухом.

В нижней части котла установлен кран уровня, соединенный с полостью рубашки, с помощью которого в ней производится кон­троль уровня воды в пароводяной рубашке.

По вapиaнту кpeплeния paбoчeй кaмepы paзличaют cтaциoнapныe и oпpoкидывaющиecя котлы. Кoтeл c нeпoдвижным вapoчным cocудoм, из кoтopoгo coдepжимoe выгpужaeтcя вручную, a жидкocть для мойки cливaeтcя чepeз cливнoй кpaн, нaзывaют cтaциoнapным. В кoнcтpукции oпpoкидывaющeгocя кoтлa, пpeднaзнaчeннoгo для пpигoтoвлeния пopциoнныx cупoв, coуcoв и дpугиx жидких блюд, пpeдуcмoтpeн пoвopoтный мexaнизм, пoзвoляющий coкpaтить вpeмя eгo oпopoжнeния и caнитapную oбpaбoтку.

В настоящее время выпускаются пищеварочные котлы российской и зарубежной промышленностью. DIETA (Финляндия), MKN (Гepмaния), итальянская фирма Tecnoinox, ОАО "Завод "Проммаш", Чувашторгтехника ОАО, 77 Металлообрабатывающий завод - наиболее известные производители пищеварочных котлов.
1.3 Газоснабжение предприятий общественного питания
Источником энергии в газовых пищеварочных котлах является газообразное топливо.

Транспортирование газа от места добычи к месту потребле­ния осуществляется по газопроводам. Использование газа на предприятиях общественного питания в качестве топлива имеет ряд преимуществ перед другими тепло- и энергоносителями. Это – возможность автоматизации
процессов тепловой обработки продуктов; легкость регулирования процесса горения и учета расхода газа; получение высоких темпе­ратур сразу после зажигания смеси, а, следовательно, сокращение времени на разогрев аппарата до рабочего состояния и др.

Использование газового оборудования способствует повышению производительности труда, снижению себестоимости продукции, повышению к. п. д. аппаратов; позволяет улучшить экономические показатели благодаря сокращению затрат на энергоноситель и высвободить часть электроэнергии, которую; можно использовать на более широкую механизацию трудоемких процессов. Газ является самым дешевым топливом.

Недостатками горючего газа являются его токсичность и взрывоопасность при определенном соотношении с воздухом.

На предприятиях используют газы, добываемые из недр земли и искусственные. Горючие газы поступают в специаль­ные устройства —газгольдеры, из них — в магистральный газо­провод, проложенный в земле. В зависимости от величины дав­ления газопроводы делятся на газопроводы низкого, среднего и высокого давления.

На предприятиях общественного питания для подачи газа до­пускается применение газопровода только низкого давления. Для бесперебойного снабжения газом всех предприятий, городские газовые сети выполняют в виде кольце­вого газопровода.

Внутренний газопровод состоит из дворовой и внутридомовой газовых сетей. Внутридомовая газовая сеть состоит из ввода в здание, раз­водящих трубопроводов, стояков и внутрицеховой разводящей сети.

На рисунке 1 представлена примерная схема газоснабжения предприятия. В верхней и нижней частях стояка уста­навливают пробки для его прочистки. На вводе в здание, непосредственно за стеной, устанавливают запорный кран или задвижку (в зависимости от диаметра трубопровода) и общий газовый счетчик. От стояка 4, имеющего пробки 2 и 6, отходят трубопроводы 9, подающие газ в помещение, где установлены газовые аппараты.



Рисунок 1 – Схема газоснабжения предприятия
Газопро­вод прокладывают в верхней части помещения. От него делают ответвления, подающие газ непосредственно к аппаратам 10, 11, 12, 13. На месте ответвлений трубопроводов устанавливают тройники или крестовины 5. Краны 7, 8 располагают перед каж­дым газовым аппаратом и каждой газовой горелкой, а также перед счетчиком и на вводе в каждое помещение. Там, где тру­бопровод проходит через стену или перекрытие, на него уста­навливают защитные манжеты 3 — трубы большего диаметра, выступающие по обе стороны перекрытия или стены, чтобы пре­дохранить нижний этаж от попадания в него воды, например, при мытье полов. Пространство между газопроводом и манже­той заделывается паклей и битумом.

Сжиженный газ используют при отсутствии газопровода (на сезонных предприятиях). Для учета расхода газа на предприятиях применяют газовые счетчики. При расходе газа до 1000 м3/ч устанавливают рота­ционный газовый счетчик PC.

2.Теплотехнический расчет газового пищеварочного котла ёмкостью

260 л
Теплотехнический расчет пищеварочного котла включает в себя определение его основных конструктивных размеров, составление теплового баланса, проведение расчетов процессов теплоотдачи и теплопередачи, установление требуемой тепловой мощности энергоподвода.
2.1.1. Расчет конструктивных размеров варочного сосуда газового пищеварочного котла
Определению подлежат основные размеры внутреннего варочного сосу­да, рубашки котла, толщины изоляции котла и его общих габаритных размеров. Расчетная схема пищеварочного газового котла представлена на рисунке 2.



Рисунок 2 – Расчетная схема газового пищеварочного котла
Из антропологических соображений и удобств его эксплуатации принимаем высоту котла - 1,2 м.

Диаметр варочного сосуда находится из условия минимального расхода металла на его изготовление приближенной зависимости:


где - заданная емкость варочного сосуда, м3, ;

- коэффициент заполнения варочного сосуда, ;

- принятая толщина стенок цилиндрической части варочного сосуда, м, ;

принятая толщина донной части варочного сосуда, м, ;

принятая толщина крышки варочного сосуда, м, ;

коэффициент, учитывающий влияние выпуклости крышки, ;

коэффициент, учитывающий влияние выпуклости днища варочного сосуда, .


Высота цилиндрической части варочного сосуда вычисляется по формуле:

НВ=0,8∙DВ

НВ=0,8∙0,65=0,52 м
Поверхность теплообмена (фактическая) варочного сосуда:





Масса варочного сосуда приближенно определяется соотношением:



где плотность стали, из которой изготовлен варочный сосуд, кг/м3,


2.1.2 Расчет рубашки парового пищеварочного котла
Диаметр рубашки (наружного) котла:



где m – величина зазора рубашечного пространства, m=0,02


Высота рубашки котла:



где величина зазора между условными уровнями днища варочной ем­кости и рубашки котла, мм, .


Масса рубашки котла:



где толщина стенки рубашки котла, м, ;

толщина кольца соединяющего стенки рубашки и варочного сосуда, м, ;

коэффициент неучтенной массы узла,


2.1.3 Расчет парогенератор котла
Парогенератор газового пищеварочного котла включает в себя цилиндри­ческие емкости, заполненные водой, и цилиндрические камеры для продуктов сгорания газового топлива. Принимаем:

DПГ=DР – диаметр цилиндрического корпуса парогенератора, м;

КДПГД – коэффициент, учитывающий влияние выпуклости днища парогенератора;

НПГВ/2 – высота корпуса парогенератора, м, НПГВ/2=0,65/2=0,33 м;

толщина стенки парогенератора, м, ;

толщина крышки парогенератора, м,

Диаметр внутренней поверхности первой водяной камеры парогенератора D1:

D1 = Dг+2·Δ1

где Dг= Dв/2 – диаметр горелочного устройства, м, Dг= Dв/2=0,33 м;

Δ1 – зазор между боковой поверхностью горелочного устройства и внутренней поверхностью первой водяной камеры, м, Δ1=0,02м.

D1 = 0,33+2∙0,02=0,37 м

Диаметр наружной поверхности первой водяной камеры парогенератора:

D2 = D1+2·δ

где δ – ширина щели водяной камеры, м, δ =0,01 м .

D2 = 0,37+2∙0,01=0,39 м

Диаметр внутренней поверхности второй водяной камеры парогенератора:

D3 = D2+2· Δ2

где Δ2 – величина щели кольцевых газоходов, м, Δ2=0,03м.

D3 =0,39+2· 0,03=0,45 м

Диаметр наружной поверхности второй водяной камеры D4:

D4 = D3+2·δ

D4 = 0,45+2· 0,01=0,47 м
Диаметр корпуса газового парогенератора Dпг:

Dпг = D4+2· Δ

Dпг = 0,47+2· 0,03 =0,53 м
Масса рабочей жидкости (воды), заполняющей цилиндрические емкости газового парогенератора, определяется по формуле:



где D1, D2, D3, D4 -диаметры цилиндрических оболочек, образующих парогенератор, м

Масса металла корпуса парогенератора определяется по формуле:



где DПГ – диаметр корпуса газового парогенератора, м, DПГ =0,53 м

толщина днища газового парогенератора, м, ;

толщина стенок цилиндрических карманов парогенератора, м,



Высота постамента:



где Но – общая высота пищеварочного котла, м, Но=1,15м



Высота тепловоспринимающей поверхности:



где hШ – высота шейки варочного сосуда, м, hШ=0,05 м;


Высота теплоизолированной части котла:




2.1.4 Определение толщины тепловой изоляции парового пищеварочного котла



где λИЗОЛ – коэффициент теплопроводности материала изоляции, Вт/(м °С), λИЗОЛ =0,059 Вт/(м °С);

- температура наружной поверхности тепловой изоляции, оС, ;

- температура внутренней поверхности тепловой изоляции, оС, =100,2 оС

температура облицовки (кожуха), оС,

температура окружающей среды (воздуха), оС, ;

коэффициент теплоотдачи от наружной стенки к воздуху и в окружающую среду, Вт/(м °С)



Коэффициент теплоотдачи от наружной боковой стенки (покрытой изоляцией) к воздуху:



где - критерий Грасгофа для воздуха (окружающей среды);

PrВ – критерий Прандтля для воздуха (окружающей среды ), 0,703;

νВ – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с, νВ =15,34∙10-6 м2/с;

βВ – коэффициент температурного расширения воздуха, К-1, βВ=0,003 К-1;

g – ускорение свободного падения, м/с2, g = 9,8 м/с2.







где λВ - коэффициент теплопроводности воздуха, , λВ =0,026 .





Коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности котла в окружающую среду излучением:



где σ – постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м2·К), σ= 5,67∙10-8 Вт/(м2·К);

ε - коэффициент лучеиспускания серого тела (степень черноты), ε=0,8.




^

Внутренний диаметр облицовки изоляции рубашки котла:





^

Внутренний диаметр облицовки изоляции газового парогенератора:






2.2. Тепловой баланс газового пищеварочного котла емкостью 260 дм3
Затрачиваемое количество теплоты в период разогрева и для стационарного режима определяется по формулам:





где полезное количество теплоты, затраченное на разогрев содержимо­го варочного сосуда, кДж;

Q5, Q΄5 – потери теплоты в окружающую среду наружными ограждениями котла соответственно в режиме разогрева и при стационарном режиме работы котла, кДж;

тепловая энергия, затраченная на разогрев элементов конструкции котла, кДж;

, потери теплоты на испарение в режиме разогрева и при стационарном режиме, кДж.

Время для стационарного режима работы принимается равным 1ч.
2.2.1. Расчет полезного количества теплоты
Полезное количество теплоты, затраченное на разогрев содержимого варочного сосуда определяется по формуле:



где m – масса продукта (воды) в варочном сосуде, кг, m=208 кг;

с – теплоемкость продукта (воды), кДж/(кгК), с = 4,194 кДж/(кгК);

tК, tН – конечная и начальная температура продукта, ОС.

∆W – количество испарившейся воды, кг, ∆W=1,04 кг;

r – теплота парообразования, кДж/кг, r = 2235,2 кДж/кг.



Потери теплоты на испарение (кДж) за 1 час работы котла в режиме разогрева и при стационарном режиме работы








2.2.2 Потери теплоты на разогрев элементов конструкции котла и теплоносителя
Потери теплоты на разогрев элементов конструкции котла и теплоносителя с учетом тепла, пошедшего на нагрев арматуры, парогенератора и постамента определяют по формуле



где - потери тепла на нагрев варочного сосуда, кДж;

- потери тепла на разогрев шейки котла, кДж;

- потери тепла на разогрев наружного (стенок рубашки) котла, кДж;

- потери тепла на разогрев теплоизоляции, кДж;

- потери тепла на разогрев облицовки (кожуха) котла, кДж;

- потери тепла на разогрев крышки, кДж;

- расход тепла на нагревание воды (теплоносителя) в парогенераторе до кипения и на парообразование, кДж

КО – коэффициент, учитывающий потери тепла на нагрев арматуры, парогенератора и постамента, КО=1,03



Потери тепла на разогрев шейки котла:



где с – теплоемкость стали, кДж/кг, с = 462 Дж/(кгК) =0,462 кДж/кг

Масса шейки котла:





Площади поверхности шейки:







Потери тепла на нагрев варочного сосуда:



кДж

Потери тепла на разогрев наружного котла (рубашки):



кДж

Масса теплоизоляции пищеварочного котла:



где Fи – площадь поверхности теплоизоляции, м2;

δи толщина теплоизоляции, м, δи=0,02 м;

ρи – плотность выбранного вида теплоизоляции, кг/м3, ρи = 20 кг/м3;



где – высота теплоизолированной части котла, м, = 0,472 м





Потери тепла на разогрев теплоизоляции:



где сИ – удельная теплоемкость теплоизоляции, Дж/(кгК), сИ = 896 Дж/(кгК);



Конечная температура на внутренней поверхности теплоизоляции

Конечная температура на наружной поверхности теплоизоляции





Масса облицовки пищеварочного котла:



где F0 – площадь поверхности облицовки, м2, F0 = 1,08 м2



Площадь облицовки пищеварочного котла:





Потери тепла на разогрев облицовки котла:





Масса крышки котла:



где FК - площадь поверхности крышки, м2 .

δК – толщина однослойной крышки, м, δК = 2·10-3 м.





Потери тепла на разогрев крышки:



где конечная температура крышки, ◦С , =90◦С





Потери тепла на нагревание воды (теплоносителя) в парогенераторе и масса пара в рубашке:









где МТ, МП – соответственно масса воды (теплоносителя) в парогенераторе и масса пара в рубашке, кг;

СТ – теплоемкость воды (теплоносителя), кДж/(кгК), СТ=4,183 кДж/(кгК);

iП – теплосодержание пара, кДж/кг, iП=2,691 кДж/кг;

VР – объем рубашки, м3;

ρ – плотность пара, кг/м3, ρ=0,835 кг/м3



м3










2.2.3 Потери тепла поверхностью пищеварочного котла в окружающую среду
Потери теплоты в окружающую среду наружными ограждениями котла складываются из потерь тепла кожухом, неизолированной шейкой, крышкой в период нагрева и при стационарном режиме. Потери теплоты в окружающую дном котла и парогенератора, постамента незначительны и ими можно пренебречь.

Расчет потерь теплоты осуществляется по формуле:





где αо – общий коэффициент теплоотдачи от элемента котла к окружающей среде, Вт/(м2К);

Fi – площадь поверхности элемента конструкции котла (боковой, шейки и крышки), м2;

ti – температура поверхности элемента конструкции (боковой, шейки и крышки), оС;

tс – температура окружающей среды, оС, tс =23 оС;

τ – продолжительность нагрева, с, τ= 3120 с;

- средняя температура боковой поверхности пищеварочного котла в период нагрева:



где конечная и начальная температуры боковой поверхности, оС

Боковая поверхность:



Стационарный режим:












Нестационарный режим:












Шейка:



Стационарный режим:










^

Нестационарный режим:













Крышка:



Стационарный режим:











Нестационарный режим:















Затрачиваемое количество теплоты составит для:

- режима разогрева

79966,6+1811,5+6722,9+2014,7=90515,7 кДж

- стационарного режима:

4044,8+666,4=4711,2 кДж
2.3 Определение минимально необходимой теплопередающей поверхности варочного сосуда
Минимально необходимая площадь обогреваемой части варочного сосуда:



где средняя поверхностная плотность теплового потока. kBт/м2;

К – коэффициент теплопередачи от пара к нагреваемой среде, кДж/(м2К);

полезная разность температур, К.

Величина комплекса (k·ΔТ):



где ккон – соответственно значения коэффициента теплопередачи в начале и в конце интервала времени τр, кДж/м2К;

- соответственно значения полезной разности температур в начале и в конце интервала времени τр, К.

;



где температура жидкости в варочном сосуде в начальный момент, ◦С, =11◦С

- температура насыщения пара в рубашке аппарата при максималь­ном давлении пара, ◦С, =100◦С.





В расчете предварительно принято:







По выбранным с заданной расчетной схемой подогревателя значениям коэффициентов теплоотдачи определяется предварительное значение коэффициента теплопередачи К, Вт/м2К:





Предварительное значение средней тепловой нагрузки в конечный период разогрева:





Температура наружной поверхности стенки нагревателя:





Температура внутренней поверхности стенки нагревателя:





Температура поверхности конденсатной пленки в конце периода разогрева определяется по формуле:





Коэффициент теплоотдачи от греющего пара к поверхности нагрева:



где - критерий Рейнольдса;

поправочный коэффициент, учитывающий волновое тече­ние пленки конденсата;

плотность конденсата, ,

кинематический коэффициент вязкости конденсата, ,

rконд = 2240 кДж/кг

коэффициент теплопроводности конденсата, ,

ускорение свободного падения, , .






Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара:





Действительный коэффициент теплоотдачи при конденсации технического пара с учетом содержания в нем примеси некодсенсирующихся газов:



где ε - содержание неконденсирующихся газов в техническом паре, % по массе, принимается в пределах ε=2,0.



Для расчета теплоотдачи от стенки емкости к нагреваемой жидкости необходимо предварительно определить значения комплекса Grж·Prж:

где- критерий Грасгофа для жидкости в емкости при 100◦С

критерий Прандтля для жидкости,

коэффициент кинематической вязкости для жидкости в емкости, ,

коэффициент температурного расширения для жидкости в емкости, ,





Режим свободной конвекции жидкости в емкости турбулентный и коэффициент теплоотдачи:



Значение коэффициента теплоотдачи αж находится из определенного числа Nuж:



где теплопроводность жидкости, ,



Коэффициент теплопередачи от греющего пара к нагреваемой среде К, Вт/(м2°С) определяется по формуле:





Правильность принятой температуры стенки:







Величина комплекса (k·ΔТ):



Необходимая поверхность нагрева для парового нагревателя:





Минимально необходимая площадь обогреваемой части варочного сосуда должна быть меньше фактической Fф=1,5 м2
3. Определение основных показателей спроектированного аппарата
Эффективность спроектированного газового пищеварочного котла характеризуется следующими показателями: коэффициентом полезного действия, удельной металлоемкостью (материалоемкостью), удельной мощностью (энергоемкостью), удельным расходом энергии на единицу производимой продукции.

Необходимая тепловая мощность пищеварочного котла в период нестационарного режима разогрева определяется по формуле:



кВт

Тепловой КПД аппарата определяется по формуле:





Удельный расход теплоты на единицу готового продукта, кДж/кг

,

кДж/кг

где МП – масса готового продукта, кг.

Удельная металлоемкость, кг/м3

,

кг/м3

где ММ – масса металлоконструкций аппарата, кг;

V – полезный объем аппарата, м3

4. Описание конструкции проектируемого пищеварочного котла емкостью 260 дм3

4.1 Структура котла

Спроектированный котел имеет следующую конструкцию (рисунок 3)

Рисунок 3 – Принципиальная конструктивная схема пищеварочного газового котла с косвенным обогревом

I - варочный сосуд; III - корпус котла; IV – тепловая изоляция; V –кожух; VI – основание аппарата; VII – арматура и контрольно-измерительные приборы; 1 – сливной-пробковый кран; 2 – воздушный клапан; 3 – клапан турбина; 4 – двойной предохранительный клапан; 5 – манометр; 6 – наполнительная воронка; 7 – кран уровня; 8 – кольцевые карманы; 9 – кольцевой газоход; 10 – газогорелочное устройство; 11 – патрубок для отвода продуктов сгорания; 14 - камера сгорания.
Пищеварочный котел представляет собой двустенный варочный сосуд I, расположенный в корпусе II, который покрыт кожухом IV, изготовленный из листов эмалированной стали.

Пространство между наружным корпусом и кожухом заполнено тепловой изоляцией III. В нижней части наружного котла смонтирован парогенератор. Вся конструкция котла крепится на основании V.
Пространство между внутренними и наружными котлами представляет собой герметичную паровую рубашку. На трубопроводах, соединенных с паровой рубашкой, установлены воздушный клапан и контрольно – измерительная и предохранительная арматура VI: двойной предохранительный клапан, электроконтактный манометр (для твердотопливных и паровых котлов – манометр), наполнительная воронка.

На крышке котла расположен клапан – турбинка (если крышка закрывается герметично). Для слива содержимого из варочного сосуда предусмотрен сливной кран. Уровень воды в парогенераторе контролируется с помощью крана уровня.

У газовых котлов обогрев парогенератора осуществляется непосредственно пламенем. В связи с этим возникают дополнительные потери теплоты с уходящими продуктами сгорания. В целях уменьшения этих потерь у газовых котлов парогенератор совмещен с топкой.

На рисунке 4 представлена инжекционная газовая горелка, которая состоит из сопла, смесителя-инжектора, горелочной насадки и регулятора

подачи первичного воздуха. Через сопло (2) газ из газопровода поступает в горелку. При этом в конфузор через зазор между регулятором (1) и горелкой струей газа подсасывается воздух

Смеситель-инжектор служит для предварительного смешения газа с воздухом в однородную смесь. Состоит он из конфузора (3), горловины (4) и диффузора (5). В конфузоре происходит подсос воздуха в горелку. Горловина направляет газовоздушную смесь и служит для лучшего ее смешения.

В диффузоре выравнивается концентрация газа и воздуха в смеси и уменьшается скорость ее движения перед выходом через выходные отверстия (7). Горелочная насадка (6) обеспечивает подачу газовоздушной смеси к выходным отверстиям (7). Насадки имеют различную форму, которая обусловливается формой обогреваемой поверхности или размерами топки.

Стабилизирующие устройства горелочной насадки предназначены для

обеспечения устойчивости процесса горения. Выполняются они в виде теплоотводящих приливов в зоне горения, т. е. у отверстий для выхода газовоздушной смеси.

Путем перемещения регулятора подачи первичного воздуха (1) изменяют сечение щели, т. е. регулируют количество воздуха, поступающего в горелку.



Рисунок 4 – Инжекционная горелка
Газовые пищеварочные котлы снабжены приборами газовой автоматики безопасности и регулирования. По принципу действия газовая автоматика делится на три вида: электромагнитную, дилатометрическую и пневматическую.

Особенностью газового пищеварочного котла является наличие газовых горелок вместо тэнов, а также парогенератора, содержа­щего два концентрических щелевых кармана, один из которых об­разует газоход, а другой заполнен водой.

Полость внутреннего цилиндра водяного кармана является топ­кой — камерой сгорания. Такая конструкция дает возможность более эффективно использовать теплоту уходящих продуктов сгорания, которые из топочной камеры направляются через кольцевой газо­ход (карман) и дымовой патрубок в вытяжную трубу.

Система автоматики газовых котлов производит их отключение при внезапном прекращении подачи газа, осуществляет регулиро­вание температурного режима и отключение подачи газа при опро­кидывании для выгрузки.
4.2 Режим работы
Котел пищеварочный газовый может работать в двух режимах, которые задаются тумблером, находящимся на станции управления.

Режим I — доведение содержимого котла до кипения на полной мощности и автоматический перевод его на малую мощность для доваривания. В таком режиме котел работает при варке супов, борщей и других блюд.

Режим II — доведение содержимого котла до кипения на пол­ной мощности и доваривание за счет аккумулированной теплоты (при этом котел отключен от электрической сети). В таком режи­ме котел работает при варке каш, макаронных изделий, кипяче­нии молока.
4.3 Материалы, применяемые для изготовления конструктивных элементов пищеварочного котла
Материал, который применяется для изготовления оборудования предприятий общественного питания, должен обеспечивать его надежность при минимальных габаритах и массе. Варочный сосуд изготовлен из листовой нержавеющей стали, крышка, воронка и ручки – углеродистая сталь.

Нержавеющая сталь – это железо-углеродистый сплав, содержащий в своем составе углерода в процентном соотношении от 2 до 6% и не менее 10,5% хрома. Хром выступает в качестве легирующего элемента, придающего нержавеющей стали высокие антикоррозионные свойства. Помимо хрома нержавеющие стали могут содержать другие легирующие элементы, в том числе молибден, никель, ниобий, титан, вольфрам и другие.

Нержавеющая сталь с момента своего случайного изобретения в 1913 году является одним из самых популярных видов сталей. Подобно другим видам сталей, нержавеющая сталь подразделяется на виды и группы видов, называемые марками, в соответствии с их микроструктурой.

Основное техническое свойство нержавеющей стали – высокая сопротивляемость коррозии, в том числе в среде кислот и щелочей. Также нержавеющая сталь обладает такими свойствами как гладкость поверхности, гигиеничность, прочность, технологичность и другие.

Ручки, крышка, воронка выполнены из углеродистой стали. Углеродистая сталь – это сталь, не содержащая легирующих компонентов. Достоинствами углеродистых инструментальных сталей являются низкая стоимость, хорошая обрабатываемость давлением и резанием в отожженном состоянии.
4.4 Методы рациональной эксплуатации газовых пищеварочных котлов.
При работе с газовым пищеварочным котлом емкостью 260 дм3 необходимо соблюдать ряд требований.

Перед запуском котла нужно хорошо провентилировать помещение. Варочный сосуд котла заполнить водой или продуктами, дистиллированную или кипяченую воду (но не водопроводную или колодезную) вливать через заливную воронку до тех пор, пока из крана уровня не пойдет вода, после чего закрыть кран уровня.

Необходимо проверить наличие тяги в дымоходе, поднеся к камере сгорания бумагу. При наличии тяги бумага будет втягиваться внутрь. При этом необходимо, чтобы заслонка на дымоходе была закрыта. Зажечь переносной запальник, затем, нажимая на пусковую кнопку автоматически, зажечь от него свечу и проследить за устойчивостью пламени. При срабатывании автоматики на запуск пламя свечи удлиняется и остается стабильным при ослаблении нажима на кнопку. После этого открывают кран горелки и зажимают ее от пламени запальной свечи. Если автоматика не срабатывает на запуск, необходимо убедиться в том, что кран горелки закрыт, после чего найти и устранить место разгерметизации.

После того как из заливочной воронки покажется плотная струя пара, следует закрыть ее кран и следить за давлением в пароводяной рубашке. При исправной автоматике регулирования давление должно автоматически поддерживаться на уровне, близком к установленному на лимбе датчика регулирования.

Крышка герметизированного котла должна быть закрыта откидными болтами. При этом нужно убедиться в целостности уплотнительной пищевой резины.
Если при форсировании котла клапан-турбинка не работает, следует в ручную сбросить давление в варочном сосуде и поднять клапан-турбинку за кольцо. После остановки котла необходимо прочистить каналы турбинки и ликвидировать погнутость шпинделя, мешающую вращению турбинки, шпинделя и кольца.

Если при работе котла наблюдается выход пара из предохранительного клапана, необходимо его прочистить (после остановки). Клапан должен периодически притираться к седлу на специальном приспособлении посредством притирочной пасты. Если при повышении избыточного давления сверх 55 кПа клапан не срабатывает, необходимо несколько раз поднять и опустить его с помощью специального рычажка, которым снабжены двойные предохранительные клапаны с «подрывным» устройством. Если клапан и при этом не будет срабатывать на выпуск пара, его пора заменить другим.

При остановке котла следует закрыть регулятор первичного воздуха горелки, а затем газовый кран (во избежание хлопка). После этого нужно вначале ослабить откидные болты, а затем отвернуть их и поднять крышку. Отвертывать до конца каждый откидной болт не рекомендуется во избежание перекоса крышки и выхода из-под нее струи пара.

При нормальной работе горелки пламя устойчивое фиолетового цвета. При недостатке воздуха оно имеет желтые языки и растянуто. Для устранения этого недостатка следует увеличить степень открытия регулятора первичного воздуха. При отрыве пламени оно имеет белый цвет, горит с шумом на некотором расстоянии от огневых отверстий. Для устранения отрыва пламени нужно уменьшить подачу газа и прикрыть регулятор первичного воздуха.

Сливной кран не должен разбрызгивать струю сливаемой воды. Его защитная сетка должна периодически прочищаться.

Наблюдение за предохранительной арматурой и ее обслуживание возлагаются на механика горячего цеха предприятия общественного питания. Обо

всех неисправностях в газовой части аппарата следует немедленно сообщать в контору газового треста, обслуживающую данное предприятие.
Заключение
Когда требуется приготовить пищу для большого количества посетителей, а меcтa на куxнe для нecкoлькиx единиц тeплoвoгo oбopудoвaния aбcoлютнo не xвaтaeт, на пoмoщь пpиxoдят пищeвapoчныe котлы, нeoцeнимыe для пpигoтoвлeния каш, cупoв, oтвapки oвoщeй или кипячения бoльшиx oбъeмoв воды или мoлoкa и oтнocящиecя к вapoчным aппapaтaм пepиoдичecкoгo дeйcтвия.

Темой курсового проекта было задание разработать котел паровой пищеварочный типа КПП полезной емкостью 260 л.

Разработанный пищеварочный котел отвечает требованиям технологии приготовления пищи, обеспечивает тепловую обработку продуктов при минимальной затрате энергии, обладает высокой степенью надежности, создает оптимальные условия работы для обслуживающего персонала, облегчает их труд, повышает качество приготовления пищи и обслуживания посетителей, повышает производительность и требованиям техники безопасности и производственной санитарии, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.

На основе выбранной модели произвели расчет конструктивных размеров варочного сосуда парового пищеварочного котла, определили толщину тепловой изоляции, выполнили теплотехнический расчет пищеварочного котла, который включает в себя опреде­ление основных конструктивных размеров, составление теплового баланса, проведение расчетов процессов теплоотдачи и теплопередачи и т.д. Основные показатели расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные показатели теплотехнического расчета парового пищеварочного котла емкостью 260 дм3

Основные показатели

Значение

Диаметр варочного сосуда, DВ, м

0,65

Диаметр рубашки, Dр, м

0,69

Наружный диаметр кожуха котла, DНК, м

0,732

Высота цилиндрической части варочного сосуда, НВ, м

0,52

Высота рубашки котла, Нр, м

0,54

Высота теплоизолированной части котла, НТ, м

0,472

Затрачиваемое количество теплоты для стационарного режима, , кДЖ

4711,2

Затрачиваемое количество теплоты в период разогрева, , кДЖ

90515,7


В том числе:




Полезное количество теплоты, затраченное на разогрев содержимого варочного сосуда, , кДЖ

79966,6

Потери теплоты на разогрев элементов конструкции котла, , кДЖ

6722,9

Потери тепла поверхностью пищеварочного котла в окружающую среду при стационарном режиме, , кДЖ

1811,5

Минимально необходимая площадь обогреваемой части варочного сосуда, , м2

1,5

Тепловой КПД аппарата, %

88,3


В выполненном курсовом проекте освещаются вопросы, связанные с назначением, классификацией, устройством, особенностями эксплуатации, а также принципами расчета и конструирования оборудования. Необходимые задачи для реализации цели решены, котел пищеварочный паровой емкостью 300 л спроектирован.

Список использованной литературы

1. Могильный, М. П. Оборудование предприятий общественного питания: Тепловое оборудование [Текст]: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности 271200 "Технология продуктов общественного питания" направления подготовки дипломированных специалистов 655700 "Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания" / М. П. Могильный, Т. В. Калашнова, А. Ю. Баласанян. - Москва: Академия, 2004. - 191 с.

2. Оборудование предприятий общественного питания: В 3 ч. Ч. 2. [Текст]: Тепловое оборудование: учебник для студ. высш. учеб. заведений /В. П. Кирпичников, М. И. Ботов. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 496 с.

3.Беляев, М.И. Оборудование предприятий общественного питания [Текст]: В 3-х т. Том III. Тепловое оборудование”. - Москва: Экономика, 2001.-559 с.

Оборудование предприятий торговли и общественного питания [Текст]: полный курс: учебник для студентов вузов, обучающихся по торговым специальностям / Ред. В.А. Гуляев. - Москва: ИНФРА-М, 2004. - 543 с.

4. Вышелесский, А.Н. Тепловое оборудование[Текст]:Учебник для. технол. фак. торг.вузов – Москва: «Экономика», 2000. – 399 с.









Скачать файл (1294 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации