Проектування котла електричного харчоварильного типу КПЭСМ корисною місткістю 40 л

Проектування котла електричного харчоварильного типу КПЭСМ корисною місткістю 40 л

1. Технічні характеристики харчоварильного котла КПЕСМ-40

2. Розрахункова частина

.1 Вихідні данні

Рецептурний склад: "Юшка волинська з рибами"

.2 Тепловий розрахунок

Розрахунок теплового балансу котла

Необхідна кількість теплоти для нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи фритюрниці визначають за формулами:

= Q1 + Q5 + Q6,' = Q'1 + Q'5,

де Q, Q' − загальна кількість витраченої теплоти за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;, Q'1 − корисно використовувана теплота за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;, Q'5 − втрати теплоти зовнішніми стінками апарата в навколишнє середовище за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;− втрати теплоти на розігрів конструкції апарату за нестаціонарного режиму, кДж. котел юшка тепловий розігрів

1.  Визначення корисної теплоти

для стаціонарного режиму:

;

для нестаціонарного режиму:

;

де - загальна кількість продуктів, що завантажено у варильну посудину котла, кг;

- середня питома теплоємність завантажених продуктів, кДж/(кг·°С);

 - кінцева температура завантажених продуктів після закінчення варіння,°С;

- початкова середня температура завантажених продуктів, °С;

- кількість рідкого середовища, яке завантажується в котел, кг;

- питома теплоємність рідкого середовища, кДж/(кг·°С);

 - температура кипіння рідкого середовища,°С;

- початкова температура рідкого середовища,°С;

 - кількість вологи, що випаровується з поверхні однієї порції продукту;

 - прихована теплота пароутворення за атмосферного тиску, кДж/кг;

 - кількість порцій, шт.

Визначення загальної кількості продуктів, що завантажуються в котел:

 - кількість продуктів на одну порцію, кг;

Середня питома теплоємність окремих продуктів:

Питома теплоємність окремих продуктів:

Де a - вологість продукту, %;

,19 - питома теплоємність води, кДж/(кг·°С);- сухі речовини, що містяться в продукті, %;

,67 - середня питома теплоємність сухих речовин, кДж/(кг·°С);

Визначення початкової температури окремих продуктів, завантажених у котел, °С:

У відповідності з дослідними даними можна прийняти, що в період розігріву вмісту варильного котла до кипіння з однієї порції випаровується 10г вологи, тобто  (об’єм однієї порції ).

Загальна кількість вологи, що випарувалась з однієї порції за весь період варка, складає:

Визначення кількості порцій:

де - об’єм котла, л;

- коефіцієнт заповнення котла;

- об’єм однієї порції, л;

- кількість вологи, яка випаровується з однієї порції протягом приготування страви, л.

З матеріального балансу процесу варки визначаємо загальну кількість рідкого середовища, що завантажується в котел:

де - маса готової продукції, кг;

 кг

Припустимо, що , , ,

Для нестаціонарного режиму:

Для стаціонарного режиму:

2. Втрати теплоти стінками апарата у навколишнє середовище визначають наступним чином.

Втрати теплоти у навколишнє середовище здійснюється через бокову поверхню кожуха, поверхню неізольованої шийки котла, кришки, дна котла. Тепловтрати через дно та шийку незначні, тому під час розрахунку не враховуються.

де  - коефіцієнт тепловіддачі в навколишнє середовище даним елементом зовнішнього огородження апарата, відповідно, у нестаціонарному та стаціонарному режимах, Вт/(м2 К);

 - площа зовнішньої поверхні даного елемента огородження, м2 ;

 - температура даного елемента огородження, відповідно, у нестаціонарному та стаціонарному режимах, °С;

 - температура навколишнього середовища, відповідно, у нестаціонарному та стаціонарному режимах, °С;

 - тривалість, відповідно, нестаціонарного режиму та процесу приготування страви в апараті, с.

Нехай , , , для стінки , для кришки ,

Коефіцієнт тепловіддачі складається з двох складових та визначається для нестаціонарного та стаціонарного режимів з рівнянь:

 - Коефіцієнт променистої тепловіддачі визначається, відповідно для нестаціонарного та стаціонарного режимів, Вт/(м2 К);

 - Коефіцієнт конвективної тепловіддачі визначається, відповідно для нестаціонарного та стаціонарного режимів, Вт/(м2 К).

Для нестаціонарного режиму:

 - температура стінки у початковий момент часу, °С;

 - температура стінки на початку нестаціонарного режиму, °С;

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням:

де ε − ступінь чорноти тепловіддаючої поверхні;

С0 − коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла (С0 = 5,7 Вт/(м²·К4));

для стінки:

для кришки:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для кожного елемента зовнішнього огородження визначається з критерію теплової подібності Нусельта

де λ − коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м·К);− визначальний геометричний розмір тепловіддаючої поверхні,м;, n − постійні, що залежать від режиму вільної конвекції.

Для стінки:

Для кришки:

Приймаємо:

Для стінки: (при =29,5)

; ; ;

Для кришки: (при =37)

; ; ;

де β - коефіцієнт об'ємного розширення повітря, 1/К;

Визначення критерію (рівняння Міхеєва)

Для стінки:

= 0,135

n=1/3

Для кришки:

= 0,135

n=1/3

Для стінки:

Для кришки:

Для стінки:

Для кришки:

Для стінки:

Для стаціонарного режиму:

Для стінки:

для кришки:

Для стінки:

Для кришки:

Приймаємо:

Для стінки: (при =40)

; ; ;

Для кришки: (при =55)

; ; ;

Для стінки:

= 0,135

n=1/3

Для кришки:

Для стінки:

Для кришки:

. Визначення втрат теплоти на розігрів конструкції апарата:

де _теплота, що йде на нагрів металу, кДж;

- теплота, що йде на нагрів ізоляції, кДж;

- теплота, що йде на нагрів до кипіння води в парогенераторі, кДж;

- теплота, що йде на пароутворення в пароенераторі, кДж;

Де ,,,- маса металевої конструкції, ізоляції, води, пари в парогенераторі котла, кг;

, ,- питома теплоємність даного елемента котла, кДж/(кг·°С);

- об’єм пароводяної рубашки, ;

,,- кінцева температура нагріву даного елементу апарата, °С;

,,- початкова температура даного елементу котла, °С;

- ентальпія пари, кДж/кг;

 - густина пари кг/;

для нестаціонарного:

= 9568,62 +  + 4858,23=200739,29кДж

для стаціонарного:

' = 3360,2 + =2691131кДж

. Потужність нагрівальних елементів:

при нестаціонарному режимі:

P = Q/τ,

де Q − загальна кількість витраченої теплоти, кДж;

τ − тривалість роботи апарата, с.

Вт;

при стаціонарному режимі:

Вт.

Потужність одного ТЕНу при груповій роботі визначається за формулою

P1 = Р/n,

де Р - потужність апарата, Вт;- кількість ТЕНів.

Вт ≈ 600 Вт

Вихідні дані: P1 = 600 Вт; U = 380 В; матеріал оболонки ТЕНу - сталь 12Х18Н10Т; матеріал спиралі - ніхром Х20Н80 (питомий опір ρ = 1,1·10-6 Ом·мм²/м, робоча температура - 1050 °С).

Для забезпечення рівномірного підведення теплоти в робочій зоні камери визначимо зразкові довжину активної частини, пасивних кінців і радіус вигину ТЕНу. Конструкція ТЕНів повинна забезпечувати їхнє вільне видалення з робочої камери для санітарної обробки.

Довжина активної частини трубки ТЕНу дорівнює:

Lа = мм.

 - потужність одного нагрівального елементу, Вт;

- зовнішній діаметр труб нагрівального елементу, м;

- питоме навантаження на поверхню трубки, Вт/см2

Питома потужність на поверхні трубки тену Вт/см²

Діаметр трубки тену після опресування приймають рівним D=13мм.

Повна довжина трубки опре совки буде рівною

Де  - довжина контактного стержня тену, рівна 75 мм.

Довжина трубки тену до опресування

Де - коефіцієнт подовження трубки тену в результаті опресування методом обсадки(=1,15)

Струм, що використовується одним теном, буде дорівнювати

Електричний опір дроту тена знаходять за формулою

До опре совки трубки тену електричний опір дроту тена в середині трубки дорівнює

Де  - коефіцієнт зміни електричного опору дроту в результаті опре совки методом осадки

Ніхромовий дріт для дротової спіралі беруть діаметром d=0,8мм з питомим опором Ом*мм2/м і визначають за формулою

Дротову спіраль навивають на стержень діаметром 4 мм. На основі практичних даних встановлено, що при навиванні на стержень середній діаметр витка збільшується приблизно на 7%. Тому довжина одної спіралі в середньому дорівнює

Кількість витків спіралі може бути визначена за формулою

Відстань між витками буде дорівнювати

Щільність навивки спіралі

Крок витка спіралі

=kd=17,3*0,8=14 мм

Необхідна кількість дроту для одного тену з урахуванням необхідної навивки на кінці контактного стержня з розрахунку 20 витків спіралі на кінець стержню буде дорівнювати

Визначають температуру нагрівання спіралі

Характеристики сталі

Де

- товщина стінки трубки після опре совки

Коефіцієнт теплопровідності для периклазу дорівнює 0,022Вт/(смК)

Перепад температур в ізоляційному шарі туну на одиницю теплового потоку

Питомий тепловий потік на одиницю довжини тену

Перепад температур в ізоляційному шарі

Робоча температура спіралі

Де  - температура поверхні тена(для киплячої води при тиску в паровій рубашці котла 150кВт дорівнює 126

Висновок

Темою курсового проекту було завдання розробити котел електричний харчоварильного типу КПЭСМ корисною місткістю 40 л.

Розроблений харчоварильний котел з електрообігрівом відповідає вимогам технології приготування їжі; забезпечує теплову обробку продуктів при мінімальній витраті енергії, оскільки у нього немає тепла в результаті механічного і хімічного недопалення і з газами, що йдуть, як у твердопаливних і газових харчоварильних котлів, питома витрата тепла за рахунок відносно менших втрат його в довкілля і на розігрівання конструкції; має високу міру надійності, створює оптимальні умови роботи для обслуговуючого персоналу, полегшує їх працю; підвищує якість приготування їжі і обслуговування відвідувачів; підвищує продуктивність і вимогам техніки безпеки і виробничої санітарії, забезпечуючи безпеку обслуговуючого персоналу.

Список використовуваної літератури

1.      Оборудование предприятий общественного питания: В 3-х т. Т. 3: Беляев М.И. Тепловое оборудование: Учеб. для технол. фак. торг. вузов.- М.: Экономика, 1990. - 559 с.

.        Гуляев В.А., Иваненко В.П., Исаев Н.И. и др. Оборудование предприятий торговли и общественного питания. Полный курс: Учебник / проф. В.А. Гуляева. - М.: Т4ВФРА, 2004. - 543 с.

3.       Золин В.П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания. - М.: 14РПО, Академия, 2000. - 256 с.

4.      Литвина Л.С, Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учебник для мех. отделений техникумов. - 3-е изд, и доп. - М.: Экономика, 1980. - 248 с.

5.      Лунин О.Г., Вельтищев В.Н., Калошин Ю.А. и др. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Пищевая промышленность, 1990.

.        Титова А.П., Шляхтина А.М. Торгово-технологическое оборудование: Учебник для технол. отделений техяикумов. - М.: Экономика, 1983.-296 с.

.        Дейниченко Г.В., Черево О.І., Власова Н.О. та ін. Дипломне проектування: Навчальний посібник. - Луганськ: вид-во СНУ ім. В.Даля, 2004. - 256 с.