Модернизация конструкции пекарного шкафа

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство по образованию

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Оборудование предприятий общественного питания»

Модернизация конструкции пекарного шкафа

Исполнитель:

студент гр. ТХ-08

Руководитель:

Доцент Суслова Г. А.

Екатеринбург 2010

Содержание

  • Введение
  • 1. Анализ современного оборудования предназначенного для решения поставленной технологической задачи
  • 1.1 Анализ энергоносителей при выпечке
  • 1.2 Анализ способов передачи теплоты от нагревательных элементов к продукту
  • 2. Описание и модернизация проектируемого шкафа и режимов его эксплуатации
  • 2.1 Описание конструкции
  • 2.2 Описание электрической схемы шкафа
  • 2.3 Правила эксплуатации
  • 2.4 Анализ нормативов технологического процесса
  • 2.5 Формулирование задач технологического контроля
  • 2. 6 Описание технологических средств пищевой среды
  • 3. Расчетная часть проекта
  • 3.1 Расчет теплового баланса
  • 3.2 Расчет нагревательных элементов
  • 3.3 3Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата
  • 4. Модернизация узлов аппарата
  • 5. Техническая характеристика модернизированного аппарата
  • Заключение
  • Список использованной литературы
  • Введение
  • Древние египтяне овладели искусством разрыхлять тесто с помощью брожения, которое вызывается мельчайшими организмами — дрожжевыми грибками и молочнокислыми бактериями, о существовании которых они и не подозревали. Так, 5−6 тысяч лет назад в Древнем Египте было положено начало развитию хлебопекарного производства. На разрезе хлеба, приготовленного со сброженного теста, видно множество мелких пор. Это результат жизнедеятельности дрожжевых грибков, которые вызывают в тесте спиртовое и молочнокислое брожение с образованием углекислого газа, спирта и молочной кислоты. Углекислый газ, стремясь выйти из теста, разрыхляет его и создает пористость, что делает хлеб пышным и рыхлым. Молочнокислые бактерии в процессе жизнедеятельности образуют в тесте молочную кислоту, которая способствует набуханию белков муки, улучшению вкуса и аромата выпеченного хлеба. Хлеб из сброженного теста не только вкуснее, он дольше — сохраняется свежим и лучше усваивается организмом. Древнеегипетские хлебопеки готовили разнообразные виды хлеба: продолговатый, пирамидальный, круглый, в форме плетенок, рыб, сфинксов. На хлебе ставили знаки в виде розы, крестика, знака семьи или рода, на изделиях для детей — в виде петуха, котенка, индюка и др.
  • Выпекали сладкие хлебцы, в состав которых входили мед, жир, молоко, ценились они дороже, чем обычный хлеб. Искусство приготовления разрыхленного хлеба со сброженного теста от древних египтян перешло в Грецию и Рим. Такой хлеб считался в этих государствах деликатесом, доступен был только богатым, для рабов выпекался черный хлеб — плотный и грубый. Специально выпекали хлеб для спортсменов, которым предстояло участвовать в Олимпийских играх. По случаю спортивных состязаний в Олимпии для участников и гостей пекли особый белый, хорошо разрыхленный хлеб и подавали его с маслинами и рыбой. Во все времена хлеб высоко ценился и почитался человеком. Он был поставлен в один ряд с золотом и солнцем. В принятой в Древнем Египте скорописи солнце, золото и хлеб обозначались одинаково — кружочком с точкой посредине. В честь хлеба слагались гимны. В Древней Греции хлеб считали совершенно самостоятельным блюдом и употребляли как и каждое отдельно подаваемое блюдо. Чем богаче дом и чем знатнее хозяин, тем обильнее и щедрее угощал он своих гостей белым хлебом. К хлебу относились и с суеверным почтением.
  • Считалось, что человек, съевший пищу без хлеба, совершал большой грех и за это будет наказан богами. Например, в Индии преступникам в зависимости от тяжести преступления не давали хлеба определенное время. Неуважение к хлебу приравнивалось к самому страшному оскорблению, какое можно нанести человеку. У многих народов хлеб считался целебным средством от многих заболеваний: нюхая свежеиспеченный хлеб, можно лечить насморк, а черствый — помогает при заболевании желудка и кишечника. Так же, как к хлебу, народ с давних времен относился к труду тех, кто его пек. В древних государствах пекари были в большом почете и занимали самые высокие посты. Тех, кто готовил хлеб низкого качества, наказывали: могли остричь наголо, выпороть, привязать к позорному столбу или даже отправить в изгнание. Согласно древним германским законам преступник, убивший пекаря, наказывался строже, чем за убийство человека другой профессии. Мастера-пекари рецепты хлеба держали в строжайшей тайне и передавали их из поколения в поколение. В честь мастеров возводились монументы. Так, до настоящего времени в Риме сохранилось надгробие — монумент высотой 13 метров пекарю Марку Вергилию Эврисаку, жившему 2 тысячи лет назад, основателю нескольких больших пекарен. Эти пекарни обеспечивали хлебом почти все население Рима. В средние века над входом в пекарни, хлебные лавки часто вывешивали большие кренделя, вырезанные из металла или дерева и покрытые позолотой, — символ мастеров-хлебопеков того времени. Хлебопечение развивалось с незапамятных времён. Уже в период трипольской культуры (три тысячи лет тому), которую приняли восточные славяне, население правобережной Украины выращивало зерновые культуры — пшеницу, ячмень, просо. Значительно позже, около тысячи лет тому, в посевах появилась рожь. Во время раскопок поселений на территории современной Украины найдены остатки глинобитных домов, состоящих из нескольких помещений. Кроме жилых, здесь были и хранилища для зерна, печи для выпечки хлеба, найдены зернотерки, глиняные сосуды для хранения зерна. Печи, зернотерки, кремневые лезвия серпов обнаружены археологами на Урале, в Ярославле, Вологде. На Руси выращивали рожь, пшеницу, овес, ячмень, просо. Выпечка хлеба считалась делом почетным и ответственным. Качество хлебных изделий контролировалось.
  • Назначались хлебные приставы, которые ходили по рынкам и торжкам, проверяли и взвешивали хлеб и хлебные изделия. Если они обнаруживали нарушения, виновных штрафовали. Кроме маленьких пекарен, так называемых хлебных изб, были и хлебные дворцы, которые выпекали хлеб в большом количестве. Приготовление хлеба было тяжелым изнурительным ручным трудом и оставалось таким до середины XIX века. Лишь во второй половине XIX века появились в России механизированные тестомесильные машины, тестоделители, конвейерные печи. За всю историю человечество не могло обеспечить себя хлебом в достаточном количестве, люди никогда не ели его вдоволь. Хлеб ничто не может заменить.

Развитие технической базы хлебопекарной и макаронной отрасли должно быть направлено на [1]:

— рациональное сочетание специализированной и универсальной техники для выработки массовых и специальных сортов, новых видов продукции;

— значительное повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности машин и аппаратов;

— создание технологического оборудовании для небольших пекарен;

— оснащение линий, отдельных участков и машин компьютерной и микропроцессорной техникой.

В соответствии с Федеральной целевой программой стабилизации и развития агропромышленного комплекса научно-техническая политика и области хлебопечения должна быть направлена прежде всего на снижение затрат материальных, энергетических и других видов ресурсов; создание, производство и использование новых видов сырья, в том числе нетрадиционного; повышение производительности труда.

Особое внимание должно уделяться разработке новых технологий и оборудования, уменьшению расхода электроэнергии и материальных ресурсов, снижению доли ручного труда и металлоемкости конструкций. Решение этих задач возможно лишь на основе глубоких знаний технологических процессов и существующего оборудования.

Целью данной курсовой работы является модернизация конструкции пекарного шкафа для обеспечения заданных параметров производительности.

1. Анализ современного оборудования предназначенного для решения поставленной технологической задачи

Технология производства хлеба складывается из ряда процессов. Основными этапами технологического процесса является:

1) прием и хранение муки на хлебозаводе;

2) приготовление теста;

3) разделка теста;

4) выпечка продукции;

5) охлаждение и хранение хлеба в экспедиции.

Выпечка — это процесс прогрева расстоявшихся тестовых заготовок, при которых происходит переход их из состояния теста в состояние хлеба. Для выпечки хлеба и хлебных изделий обычно применяются печи и пекарные шкафы, в которых теплота выпекаемой тестовой заготовки передаются термоизлучением и конвекцией при температуре теплоотдающих поверхностей 300−400 0C и паровоздушной среды пекарной камеры 200−250 0C.

1.1 Анализ энергоносителей при выпечке

Пекарные аппараты в среде горячего воздуха бывают твердотопливными, газовыми и электрическими.

Твердотопливные аппараты кроме преимущества в отсутствии при эксплуатации и монтаже энергоподводящих коммуникаций и низкой стоимости имеют ряд весьма существенных недостатков.

Твердотопливное оборудование почти не подвержено автоматизации из-за большой тепловой инерции.

Аппараты имеют низкий коэффициент полезного действия, обусловленный большими потерями тепла с уходящими продуктами сгорания; химической неполнотой сгорания (большой слой топлива, недостаточное поступление кислорода воздуха); механической неполнотой сгорания; потерями тепла в окружающую среду стенками аппарата и большими затратами тепла на прогрев конструкции. При эксплуатации аппаратов происходит загрязнение помещений топливом, золой и т. п. Кроме того для запасов топлива необходимы топливохранилища, что предопределяет дополнительные затраты на осуществление погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ, а также на пожарную безопасность.

Использование газа в качестве источника теплоты освобождает потребителя от забот по заготовке, транспортировке и хранению топлива, вывозу золы и шлака, улучшает санитарно-гигиенические условия работы на предприятиях.

На предприятиях общественного питания использование газа как источника тепловой энергии позволяет автоматизировать процесс работы на тепловом оборудовании. Высокое тепловое напряжение топочного пространства способствует уменьшению габаритов тепловых аппаратов, снижению удельных расходов тепловой энергии. Все эти достоинства газа делают его удобным, экономичным, а в некоторых случаях и незаменимым источником тепловой энергии для технологических процессов приготовления пищи.

Однако газ как топливо обладает рядом отрицательных свойств. Основное из них — способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Кроме того, некоторые компоненты газов и продуктов их неполного сгорания токсичны. Для централизованного подвода топлива необходимы дорогие магистральные газопроводы. Помимо этого требуется постоянный контроль системы газоснабжения со стороны специалистов Госгортехнадзора.

Инфракрасный нагрев применяется в основном при жарке и выпечке.

К преимуществам ИК-излучения можно отнести: интенсификацию процесса термообработки, сокращение удельного расхода электроэнергии, увеличение выхода готовой продукции, а также малое влияние температуры среды рабочей камеры на процесс нагрева продукта.

Несмотря на вышеперечисленные положительные качества использование ИК-нагрева неприемлемо при выпечке, так как он характеризуется неравномерностью прогрева, а значит, продукт нужно вращать. Еще одним серьезным недостатком ИК-излучения является негативное влияние на зрение.

Выпечку можно производить с также использованием СВЧ-нагрева. Однако чаще его используют для разогревания замороженный готовых изделий.

Преимущества СВЧ-нагрева:

— сокращается время приготовления пищи;

— полностью сокращается пищевая и биологическая ценность продуктов;

— исключается пригорание изделий;

— нагрев прекращается одновременно с прекращением подач энергии;

— улучшаются санитарно-гигиенические условия труда;

— отсутствует холостой ход и связанные с ним потери тепла.

Несмотря на это, СВЧ-нагрев обладает и отрицательными свойствами. В первую очередь к ним относится невозможность получения на поверхности продукта колера. Для устранения этого недостатка СВЧ-нагрев в аппаратах комбинируют с инфракрасным, а он неприемлем для процессов выпечки. Нельзя не сказать и о вредном влиянии диэлектрического нагрева на организм человека.

Электротепловые аппараты получили широкое распространение на предприятиях общественного питания, что объясняется рядом преимуществ их перед тепловыми аппаратами, работающими на твердом топливе и газе. Благодаря отсутствию пламени, неизбежного в твердотопливной и газовой аппаратуре, при электронагреве уменьшается опасность пожара и отпадает необходимость в заготовке и хранении твердого топлива, удалении продуктов его сгорания и в устройстве газопроводов. Кроме того, в электротепловых аппаратах регулировать рабочую температуру в широких пределах за счет изменения подводимой мощности к электронагревательным устройствам.

Применение электронагрева дает возможность автоматизировать процессы тепловой обработки пищевых продуктов и регулировать такие параметры, как температура, давление, продолжительность обработки, уровень жидкостей и др.

Необходимо также отметить простоту обслуживания и значительное улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Достоинство электротепловых аппаратов заключается и в том, что при их эксплуатации можно получить необходимое количество теплоты, а также необходимую температуру практически в любой отрезок времени и в определенном узле аппарата, причем с малыми потерями и точным учетом расхода электроэнергии.

Электротепловые аппараты надежны в эксплуатации, а ремонт в основном сводится к замене электронагревателей.

Очевидно, что тепловая аппаратура с электрическим обогревом имеет значительные преимущества перед огневым, газовым и паровым обогревом.

1.2 Анализ способов передачи теплоты от нагревательных элементов к продукту

В зависимости от способов передачи теплоты от нагревательных элементов к продукту различают шкафы с естественным и принудительным движением технологической среды — рабочего тела (воздуха).

Шкафы с принудительны движением теплоносителя имеют сложную конструкцию и состоят, как правило, из трех основных узлов: рабочей камеры, теплогенерирующего устройства и системы каналов для нагнетания воздуха. В зависимости от схемы принудительного движения теплоносителя в рабочей камере различают шкафы с последовательным, параллельным, смешанным и осевым движением теплоносителя (рисунок 1.1 а, б, рисунок 1.2 в, г).

Рисунок 1.1 — Принципиальные схемы шкафов

а, б — соответственно с последовательным, смешанным движением теплоносителя:

1 — рабочая камера; 2 — противни; 3 — камера нагрева; 4 — нагревательные элементы; 5 — нагревательный канал; 6 — электродвигатель; 7 — вентилятор; 8 — корпус камеры;

9 — теплоизоляция; 10 — облицовка; 11 — парогенератор; 12 — парораспределительная труба; 13 — инфракрасный нагреватель; 14 — решетка.

Рисунок 1.2 — Принципиальные схемы шкафов

в, г — соответственно с последовательным, смешанным, параллельным и осевым движением теплоносителя:

1 — рабочая камера; 2 — противни; 3 — камера нагрева; 4 — нагревательные элементы; 5 — нагревательный канал; 6 — электродвигатель; 7 — вентилятор; 8 — корпус камеры;

9 — теплоизоляция; 10 — облицовка; 11 — парогенератор; 12 — парораспределительная труба; 13 — инфракрасный нагреватель; 14 — решетка.

В шкафах с последовательной схемой движения теплоносителя происходит интенсивный нагрев изделий, расположенных на верхних противнях, в то время как изделия на нижних противнях обогреваются недостаточно вследствие снижения температуры теплоносителя в верхней части аппарата. В результате происходит неравномерная тепловая обработка продуктов.

Шкафы с параллельным, смешанным и осевым движением теплоносителя обладают значительно большей равномерностью тепловой обработки продуктов. Особенно это относиться к шкафам с осевым движением теплоносителя, в котором возможно «перемешивание» и выравнивание температур по слоям в нагнетательном канале.

Шкафы с принудительной циркуляцией теплоносителя универсальны. В них можно выпекать, разогревать и оттаивать продукцию. В качестве теплоносителя в них используется нагретый воздух или паровоздушная смесь.

Принудительная циркуляция теплоносителя позволяет более полно загружать рабочую камеру продуктами и осуществлять их форсированный нагрев, при этом продукты меньше теряют влаги.

В мировой практике имеется много модификаций таких шкафов, а также шкафов со смешанным способом обогрева, включающим: кондуктивный, радиационно-конвективный, ИК-обогрев, СВЧ-нагрев совместно с конвективным.

На рисунке 1.3 представлена конструкция шкафа с принудительным движением теплоносителя с РК-нагревом, разработанная МИНХом имени Г. В. Плеханова.

Рисунок 1.3 — Шкаф с РК-нагревом и последовательной схемой движения воздуха

1-кожух шкафа; 2-тепловая изоляция; 3-рабочая камера; 4-ИК-излучатель; 5-рефлектор; 6-направляющие уголки; 7-навесные боковые стенки; 8- боковой канал; 9-противни; 10-поддон; 11-блоки нагревателей; 12-рабочее колесо вентилятора; 13-электродвигатель; 14-днище камеры; 15-рабочие объемы.

Рабочая камера образована двумя навесными металлическими стенками с направляющими уголками для установки на них противней, а также передней и задней стенками корпуса. Между навесными стенками и внутренними боковыми стенками корпуса шкафа образуются каналы, по которым циркулирует горячий воздух с температурой 300…320 °C. Снизу камера ограничена днищем корпуса с всасывающим отверстием вентилятора, ось рабочего колеса которого расположена вертикально. В выходных патрубках улитки установлены два блока нагревательных элементов.

Ширина камеры больше ширины противней на 25 мм, поэтому их устанавливают с зазором по отношению к одной из боковых стенок камеры. Благодаря такому лабиринтному расположению противней горячий воздух последовательно и равномерно омывает все изделия, доводя их до готовности.

Скорость движения горячего воздуха в рабочей камере примерно равняется 2 м/с, при этом коэффициент неравномерности распределения скорости воздуха по отделениям (ярусам) не превышает 1,6.

Зарубежными фирмами интенсивно разрабатываются и выпускаются шкафы с использованием двух теплоносителей — нагретого воздуха и водяного пара, а также их смеси. В последние годы разработан шкаф с конвективным обогревом, принципиальная схема которого приведена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 -Пекарный шкаф с принудительным движением теплоносителя (воздух, водяной пар, смесь воздуха с паром)

а — общий вид; б — схема расположения арматуры управления регулирования

1 — переключатель привода заслонки вентиляционного отверстия; 2 — четырехпозиционный переключатель (включено, выключен обогрев камеры, водяной бани, одновременно камеры и водяной бани); 3 — сигнальная лампа (загорается при запуске аппарата); 4, 7 — таймеры водяной бани; 5 — терморегулятор камеры; 6 — сигнальная лампа обогрева камеры; 8 — сигнальная лампа обогрева водяной бани; 9 — сигнальная лампа защиты обогрева водяной бани от сухого хода; 10 — сигнальная лампа помех в обогреве камеры и водяной бани; 11 — вентиль подачи воды; 12 — вентиль для слива воды.

Преимущества данной конструкции состоят в следующем: поток теплоносителя на входе в рабочую камеру равномерен (его температура приблизительно одинакова во всех точках) благодаря установке в нагнетательном канале турбулизующих пластин, которые способствуют снижению потерь теплоты в окружающую среду; отклоняющие пластины на входе в рабочую камеру расположены так, что обеспечивают поступление воздушного потока на поверхность изделий под определенным углом (угол атаки), обусловливающим наиболее быстрый и равномерный нагрев изделий.

Благодаря указанным преимуществам продолжительность разогрева шкафа сократилась, увеличилась его производительность при одновременном сокращении времени тепловой обработки, снизился удельный расход электроэнергии.

Единственным недостатком таких шкафов является их несоответствие экономическим требованиям, предъявляемым к тепловым аппаратам. К числу экономических требований, кроме прочих, относится дешевизна аппарата и минимальные расходы на обслуживание. Следовательно, распространенные сейчас малые предприятия и небольшие кондитерские цеха не смогут использовать при работе столь дорогостоящее оборудование.

Шкафы с естественным движением рабочего тела (рисунок 1. 5, а, б) состоят из нескольких рабочих камер (секций). Каждая камера представляет собой двустенный теплоизолированный металлический короб с дверцей.

а, б — с естественным движением теплоносителя

1 — рабочая камера; 2 — противни; 4 — нагревательные элементы; 5 — нагревательный канал; 8 — корпус камеры; 9 — теплоизоляция; 10 — облицовка; 15 — дверца; 16 — патрубок дымохода; 17 — подовый лист; 18 — газовая горелка.

Рисунок 1.5 — Принципиальные схемы шкафов

По конструктивному решению тепловые аппараты классифицируются на несекционные и секционные, немодулированные и модулированные.

Несекционные тепловые аппараты имеют различные габариты, конструктивное исполнение, их детали и узлы не унифицированы и они устанавливаются индивидуально, без учета блокировки с отдельными секциями других аппаратов с целью получения блока аппаратов требуемой мощности и производительности.

Примером несекционного теплового оборудования является шкаф пекарный электрический ШПЭ — 0,85 (рисунок 1. 6).

1 — жарочная камера; 2 — подовый лист; 3 — электронагреватель; 4 — датчик реле температуры.

Рисунок 1.6 — Шкаф пекарный электрический ШПЭ — 0,85

Шкаф состоит из рабочей секции, установленной на каркасе. Секция представляет собой теплоизоляционную пекарную камеру с панелью управления. Пекарная камера разделена на пять отсеков, каждый из которых обогревается двумя рядами тэнов. Каждый ряд тэнов, кроме верхнего, закрыт подовым листом, на который устанавливается функциональная емкость (противень). В верхней части камеры предусмотрено отверстие для отвода паровоздушной смеси, регулируемое заслонкой. Камера закрывается дверцей. В нижнем отсеке шкафа находятся датчики температуры, ручки которых выведены на панель управления, снабженную сигнальной арматурой.

В основу конструкции модульных аппаратов положен единый размер — модуль. При этом ширина (глубина) и высота до рабочей поверхности всех аппаратов одинаковы, а длина кратна модулю. Основные детали и узлы этих аппаратов максимально унифицированы.

Отечественная промышленность выпускает секционное модулированное оборудование с модулем 20 010 мм. Ширина оборудования равна 840 мм, а высота до рабочей поверхности — 840 10 мм, что соответствует основным средним антропометрическим данным человека.

Секционное модулированное оборудование имеет определенные преимущества. Линии оборудования располагаются пристенно (по периметру) или основным способом (в центре помещения). Обслуживание оборудования ведется только с фронтальной стороны. При линейном расположении оборудования обеспечивается последовательность технологического процесса, при этом значительно повышается эффективность использования оборудования. Внедрение модулированного оборудования облегчает стандартизацию и унификацию узлов и деталей аппаратов, что способствует упрощению их эксплуатации, ремонта и монтажа, а также проведению эго поэтапной модернизации. За счет широкой унификации узлов и деталей обеспечивается снижение стоимости оборудования при его изготовлении. Над всеми модульными аппаратами устанавливают местную приточно-вытяжную вентиляцию.

Шкаф пекарный электрический секционный модульный ШПЭСМ — 3 (рисунок 1. 6) имеет три камеры, закрываемые дверцами, и сваренную подставку. Камера нагревается тэнами, расположенными снизу и сверху в виде блоков. Нижние тэны закрыты подовым листом. С задней и боковых сторон шкаф имеет стальную облицовку, к которой сверху крепится крышка. Пространство между облицовками и камерами заполнено теплоизоляцией. Основанием шкафа служит стальная рама, установленная на регулируемых по высоте ножках. В нижней части шкафа находится блок управления, на панели которого имеются сигнальные лампы, а также ручка переключателей и датчика-реле температуры. Чувствительный баллон датчика — реле температуры расположен в рабочей камере. Переключатели служат для раздельного включения групп верхних и нижних тэнов и регулирования интенсивности их нагрева с соотношением мощности 4: 2:1.

Работа сигнальных ламп свидетельствует о работе верхних и нижних тэнов. Отключение их сигнализирует о том, что камеру можно загружать кондитерскими листами или противнями с продуктами, так как температура воздуха в ней достигла заданного значения. При понижении температуры в рабочей камере ниже заданной все тэны вновь автоматически включаются датчиком-реле температуры.

а — общий вид; б — схема устройства

1 — пекарная камера; 2 — теплоизоляция; 3 — электронагреватели нижней группы; 4 — термобаллон терморегулятора; 5 — электронагреватели верхней группы; 6 — облицовка; 7 — крышка; 8 — дверь; 9 — подовый настил; 10 — блок управления; 11 — сигнальная лампа; 12 — терморегулятор.

Рисунок 1.6 — Шкаф пекарный электрический секционный модулированный

Пекарные шкафы выпускаются следующих типов: ШПЭСМ-2К — шкаф пекарный электрический секционный модулированный; ШПЭСМ-3 — шкаф пекарный электрический секционный модулированный; ШПЭ-0,85 (ШПЭ-0,85−01) и ШПЭ-0,5 (ШПЭ-0,51−0,1), ШПЭ-1,36 — шкафы пекарные под функциональные емкости. Все они имеют различия по техническим характеристикам (таблица 1).

Таблица 1 — Техническая характеристика пекарных шкафов

Показатели

Единицы измерения

ШПЭСМ-2К

ЭШ-3

ШПЭСМ-3

ШПЭ-0,85

ШПЭ-0,85−01

ШПЭ-0,51

ШПЭ-0,51−01

Номинальная мощность

Вт

9600

16 200

14 000

12 000

12 000

8000

8000

Номинальное напряжение

В

380 (с нулевым проводом) или 220

Род тока

Трехфазный переменный

Частота тока

Гц

50

50

50

50

50

50

50

Количество рабочих камер

шт.

2

3

3

1

1

1

1

Показатели

Единицы измерения

ШПЭСМ-2К

ЭШ-3

ШПЭСМ-3

ШПЭ-0,85

ШПЭ-0,85−01

ШПЭ-0,51

ШПЭ-0,51−01

Площадь противней

М2

-

-

-

0,85

0,85

0,51

0,51

Время разогрева до рабочей температуры

мин

60

70

60

35

35

35

35

Габариты:

длина

мм

830

1515

1200

500

500

500

500

ширина

мм

800

1170

1000

800

800

800

800

высота

мм

1500

1580

1630

980

1500

980

1500

Масса

кг

270

550

480

140

160

120

140

Конструкция аппарата должна, прежде всего, удовлетворять технологическим требованиям процесса тепловой обработки продуктов.

Технологические требования заключаются в максимально возможном соответствии режима работы, параметров, устройства рабочей камеры, загрузочного и разгрузочного устройства аппарата физическим и химическим изменениям, происходящим при их тепловой обработке, которая существенно влияет на качество готового изделия.

Соответствие конструкции аппарата требованиям технологического процесса является наиболее важным фактором в повышении качества кулинарной продукции. В связи с этим на предприятиях общественного питания эксплуатируется большое количество специализированных аппаратов, предназначенных для реализации одного или нескольких технологических процессов (котлы, фритюрницы, сковороды, кипятильники, шкафы и др.), наиболее полно удовлетворяющих требованиям конкретного процесса.

Примером несоответствия конструкции аппарата требованиям технологического процесса является жарка мясных изделий в пекарских шкафах. Так, при выпечке изделий из дрожжевого теста большое значение имеют процессы брожения, обуславливающие размеры готового продукта. Технологически важно замедлить процесс образования корочки. При жарке мясных продуктов наоборот нужно обеспечить интенсивный подвод теплоты в первый период до образования корочки. Поэтому за базовый вариант принимаем шкаф пекарный электрический секционный модулированный ШЖЭСМ-2.

2. Описание и модернизация проектируемого шкафа и режимов его эксплуатации

2.1 Описание конструкции

Шкаф пекарный электрический секционно — модулированный ШПЭСМ — 3 М имеет три унифицированные пекарные секции (камеры) установленных на инвентарных шкафу-подставке с регулируемыми по высоте ножками. Каждая секция состоит из внутреннего и наружного коробов, пространство между которыми заполнено теплоизоляционными материалами. Секции выполнены из стальных листов и оборудованы внутри полками для противней. Дверки секций установлены на шарнирах, с помощью пружин плотно прижимаются к корпусу и открываются вниз.

Нагрев секций производится тэнами, установленными во внутреннем коробе по три штуке сверху и по три штуке снизу. Верхние тэны открыты, нижние тэны закрыты подовым листом. Пары и газы, образующиеся при тепловой обработке продуктов, удаляются через вентиляционные отверстия, которые регулируются шиберной заслонкой. С правой стороны в специальном отсеке расположен блок электроаппаратуры. На его лицевую панель отдельно для каждой секции выведено два пакетных переключателя для раздельного управления верхними и нижними тэнами. Лимбы терморегуляторов и сигнальные лампы, а также рукоятка поворота шиберной заслонки.

Пакетные переключатели изменяют мощность регулирования верхних и нижних тэнов в соотношении 4: 2:1.

Терморегулятор поддерживает в автоматическом режиме заданную температуру секции. Сигнальные лампы визуально позволяют контролировать работу тэнов.

Для охлаждения электроаппаратуры в нижней части лицевой панели предусмотрены отверстия.

Работа шкафа осуществляется в два этапа: разогрев конструкции и приготовление продукта. Продолжительность разогрева шкафа составляет 45 минут. Конструкция шкафа разогревается от температуры окружающей среды (20 °C) до температуры примерно 350 °C.

Процесс приготовления продуктов осуществляется в три этапа: загрузка противней с тестом, процесс выпечки и разгрузка. Противни в камеры устанавливают на направляющие и закрывают двери камер. При помещении в рабочую камеру, он нагревается как за счет теплопроводности непосредственно от дна противня, так и за счет соприкосновения с нагретым воздухом в шкафу, а также за счет лучистой энергии, испускаемой нагретыми стенками шкафа. По окончании выпечки тэны выключаются, и осуществляется разгрузка камер.

2.2 Описание электрической схемы шкафа

пекарный шкаф модернизация

Аппарат работает от сети переменного тока напряжением 380 В.

Выпечка продукции на противне в каждой секции осуществляется группами тэнов (три сверху и три снизу) Е1… Е12.

Включение аппарата производится тумблером терморегулятора В1… В2 и пакетными переключателями S1… S4. Включателем В1 замыкается цепь электропитания тэнов Е1… Е6, о чем сигнализируют лампы Н1 и Н2 (низ и верх шкафа соответственно). Включателем В2 замыкается цепь электропитания тэнов Е7… Е12, о чем сигнализируют лампы Н3 и Н4 (низ и верх шкафа соответственно).

Интенсивность работы электронагревателей регулируется установкой пакетных переключателей S1… S4 в положение 1, 2 или 3 соответствующее слабому, среднему или сильному нагреву.

2.3 Правила эксплуатации

К работе со шкафом допускаются лица, знакомые с его устройством и правилами эксплуатации.

Ежедневно перед началом работы проверяют техническое и санитарное состояние шкафа: наличие защитного заземления, легкость открывания дверей, отсутствие посторонних предметов в рабочих камерах.

Затем устанавливают лимб терморегулятора на необходимую температуру, включают шкаф к электросети и с помощью пакетных переключателей включают рабочие камеры на сильный нагрев. При этом загораются сигнальные лампы. Как только камеры прогреются до заданной температуры, сигнальные лампы гаснут, свидетельствуя о готовности шкафа к работе. Осторожно открывают дверки и устанавливают противни. После пакетные переключатели переводят на слабый или сильный нагрев в зависимости от требований технологии приготовления. При переводе шкафа на более низкую температуру нагрева выключают тэны и дают шкафу остыть до необходимой температуры. После этого переводят лимб терморегулятора на более низкую степень нагрева и включают тэны.

В процессе не разрешается оставлять включенный шкаф неразгруженным и без присмотра. Загрузку и выгрузку противней производить осторожно, чтобы не получить ожогов. Не допускается проливать жидкость на подовые листы, так как это может послужить причиной ожогов и отказа оборудования. Если шкафы работают с частичной загрузкой, то включают только тэны загружаемых секций.

По окончании работы ручки пакетных переключателей и датчиков-реле температуры ставят в положение «0», выключают общий прибор включения. Противни выгружают с помощью крюков.

После охлаждения корпуса шкафа наружные поверхности протирают мягкой влажной тканью, а затем вытирают насухо. Хромированные детали протирают мягкой тканью.

Степень защиты оболочки шкафа от проникновения воды и возможность соприкосновения с токоведущими элементами, которые остаются под напряжением в выключенном состоянии небольшая. Поэтому нельзя проливать жидкость во время санитарной обработки шкафов. Категорически запрещается мыть шкаф струей воды, поливая его из шлангов или каких-либо емкостей.

Перед ремонтом, уборкой или осмотром шкаф отсоединяют от электросети, выключив для этого пусковую аппаратуру на распределительном щите. Включают шкаф под напряжение только после тщательной проверки всех соединений и проводов и удаления со всех деталей антикоррозионный смазки.

При замыкании электропроводки на корпус шкаф немедленно отключают от сети и включают вновь только после устранения всех неисправностей.

При длительной остановке шкафа все наружные неокрашенные детали смазывают техническим вазелином. Не разрешается включать шкафы при напряжении сети, превышающем номинальное более чем на 5%.

2.4 Анализ нормативов технологического процесса

Рассмотрим ниже таблицу регламентов ведения ТП и эксплуатации машин, определяющих номинальные значения параметров и допусков на отклонения, обеспечивающих заданное качество конечного продукта и безаварийность работы оборудования.

Таблица 2. 1

Нормативы ведения ТП

Наименование параметра

Услов. обознач.

Единица

измерения

Номинальное значение

Допустимое отклонение

1

Температура выпечки в I зоне

T1

єC

250

±10

2

Температура выпечки во II зоне

T2

єC

280

±10

3

Влажность в I зоне

ц

%

25

±5

4

Контроль времени выпечки

t

мин.

30

±2

2.5 Формулирование задач технологического контроля

В соответствии с технологией производства формового хлеба необходимо измерять относительную влажность, температуру, давление в шкафу, контролировать время выпечки.

Приборы для измерения необходимых величин должны преобразовывать измеряемый параметр в электрический сигнал, который поступает затем на вторичный прибор, который желательно установить на щите. С прибоа сигналы должны поступать на микроконтроллер, а затем их можно вводить в персональный компьютер.

Функции приборов по месту: преобразование.

Функции вторичных приборов, устанавливаемых на щите: индикация.

Функции микроконтроллера: регулирование и преобразование.

Функции персонального компьютера: индикация, регистрация, регулирование, сигнализирование и преобразование.

Для управления работой ТЭНа сигналом, поступающим с микроконтроллера, необходимо иметь тиристорный преобразователь, а также трансформатор и амперметр для измерения тока.

2.6 Описание технологических средств пищевой среды

Технологические среды пищевых производств по составу и свойствам можно условно разделить на органические и неорганические. К органическим средам относятся органические углеродосодержащие соединения растительного и животного происхождения. К неорганическим -- химически активные водные растворы неорганических кислот, щелочей, солей и др.

Сильными коррозионноактивными средами являются среды хлебопекарного производства, к которым относятся солевые растворы, жидкие дрожжи и заторы для их приготовления, ржаное тесто, опара, тесто из пшеничной муки и некоторые полуфабрикаты. Продуктами брожения заквасок, теста и полуфабрикатов хлебопекарного производства являются: этиловый спирт, углекислый газ, различные органические кислоты, главным образом молочная и уксусная, некоторые альдегиды и сложные эфиры. Кислотность может изменяться в пределах рН = 6,0−4,2.

Среды свеклоперерабатывающего отделения сахарного производства, как правило, нейтральные или слабокислые (рН = 6−7, Т = 14−45 °С): прудовая и речная вода с различным содержанием твердых веществ (0,005−30 г/л) и растворенных солей, диффузионный сок с содержанием 15%-ного водного раствора сахара и несахаров. В число несахаров входит до 5% азотистых и безазотистых соединений.

Среды сокоочистительного отделения сахарного производства по составу более разнообразны и обладают повышенной щелочностью (рН = 8−14, Т = 65−96 °С). Они содержат известковое молоко, дефекованный и сатурированный соки с содержанием различного количества гидроксида кальция, углекислого кальция, оксида кремния и других взвешенных частиц, обладающих достаточно высокими абразивными свойствами.

Среды продуктового отделения -- слабощелочные (рН = 8−9) с содержанием большого количества сахаров (25−65%). Эти среды можно условно разделить на две группы: утфели (продукты кристаллизации) и аффинационные массы, содержащие до 40−70% сахара, патоки и большое количество несахаров.

Технологические среды винодельческого производства весьма агрессивны к углеродистым сталям. Агрессивность различных сортов вин определяется содержанием в них сахаров и спирта, которое значительно колеблется в зависимости от сорта вина. Так, например, столовые (сухие) вина не содержат сахаров, а только 9−14 об. % спирта, крепленые вина содержат 8−10% сахаров и 16−20 об. % спирта, сладкие десертные вина -- 8−20% сахаров и более 13 об. % спирта, столовые полусладкие вина -- 3−7% сахаров и 7−12 об. % спирта.

Среды спиртового производства являются коррозионноактивными, так как могут содержать сухие вещества, несброженный сахар, органические кислоты, сложные эфиры, сивушные масла, альдегиды и др. К этим средам можно отнести бражку (зерновую, паточную, тростниковую), спирт-ректификат, спирт-сырец, барду (зерновую, тростниковую, ацетонобутиловую), а также водку и различные ликеры.

К средам кондитерского производства относятся сахарные и карамельные сиропы с добавками лимонной и молочной кислот, патоки, фруктово-ягодные подварки, сульфитированное пюре и начинки, а также большое количество пищевых эссенций и красителей, которые способствуют коррозии материалов.

Некоторые виды пищевых сред обладают абразивными свойствами, например, кетчупы, томатные пасты, майонезы, соусы. Абразивными свойствами обладает также большинство сыпучих сред.

Специфические условия пищевых производств: коррозионноактивные пищевые среды, моющие и дезинфицирующие растворы, повышенная температура, высокая скорость истечения рабочих сред, значительные перепады давления, -- определяют особые требования к выбору материалов при конструировании технологического оборудования.

3. Расчетная часть проекта

Исходные данные для расчетов:

1. Производительность — 110 кг/час.

2. Вид изделия — ржанно-пшеничный подовый хлеб;

3. Масса изделия — 0,6 кг;

4. Вид энергоносителя — электрический ток;

5. Температура окружающей среды — 250 С

3.1 Расчет теплового баланса

Используемые в настоящее время методики теплового расчета шкафов основаны на результатах изучения закономерностей процесса выпечки, полученных А. С. Гинзбургом, И. И. Маклюковым, В. И. Маклюковым, А. Т. Лисовенко, Н. Ф. Шумаевым и другими исследователями.

Независимо от конструкции печи тепловая характеристика определяется тепловым балансом [14]:

Qп = Qп. п + Qпот (3. 1)

где Qп -- количество теплоты, поступающей в печь;

Qп.п -- количество теплоты, полезно использованное печью;

Qпот -- тепловые потери.

Полезные энергозатраты на выпечку обусловлены, в основном, прогревом теста-мякиша, влагоотдачей и образованием корки.

Тепловой баланс камеры шкафа определяют на 1 кг горячих изделий (кДж/кг) [10]

qпк = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8(3. 2)

где q1 -- теоретический расход теплоты на выпечку (полезная теплота изделий);

q2 и q3 -- потери теплоты на перегрев пара и на нагрев вентиляционного воздуха;

q4 -- потери теплоты в окружающую среду транспортными устройствами и приспособлениями;

q5 -- потери в окружающую среду через ограждения пекарной камеры;

q6 -- потери теплоты через фундамент;

q7 -- потери теплоты излучением через посадочные и выгрузочные отверстия пекарной камеры в окружающую среду;

q8 -- теплота, затрачиваемая на аккумуляцию или получаемая вследствие аккумуляции в конвейерных печах (q8? 0).

По данным соотношение между отдельными слагаемыми уравнения теплового баланса для большинства конструкций составляет (% от общего количества теплоты, подаваемой в пекарную камеру):

q1

25… 35;

q4

6… 8;

q2

8… 10;

q5

10… 15.

q3

6… 8;

Всего потери теплоты в пекарной камере составляют 57… 77%, потери теплоты с уходящей средой -- 23… 43%.

1. Теоретический расход теплоты на выпечку (q1) включает расход теплоты на нагрев теста, на испарение влаги из него и на перегрев образующегося из этой влаги пара до температуры смеси, выходящей из пекарной камеры [14]:

(3. 3)

где W1 -- количество влаги, испарившейся при выпечке 1 кг хлеба (W1= 0,06 кг);

i1 -- энтальпия перегретого пара при температуре смеси, принимаемой в пределах 180.. 250 °C, и атмосферном давлении (определяется по i--S диаграмме для водяного пара), i1 = 2900 кДж/кг;

i2 -- энтальпия воды при температуре теста, поступающего в пекарную камеру, 25 °C (i2 = 125кДж/кг);

gk -- масса корки на 1 кг горячей продукции (gk = 0,28 кг/кг);

с1 -- удельная теплоемкость корки [с1 = 1,4 кДж/(кг -°К)];

tк -- средняя температура корки (tк = 120°С);

t2 -- начальная температура теста, поступающего в пекарную камеру, °С (принимают t2 = 25°C);

gcm -- количество сухого вещества в мякише 1 кг горячего изделия, кг/кг, gcm = 1 -- (W2 + gk);

с2 -- удельная теплоемкость сухого вещества мякиша, кДж/ (кг * °К), принимают равной с1;

W2 -- количество влаги в 1 кг изделия в момент выхода из пекарной камеры (W2 = 0,45 кг/кг);

с3 -- удельная теплоемкость воды [с3 = 4,19 кДж/(кг * °К)];

t3-- средняя температура мякиша в конце выпечки, °С (t3 = 98… 99°С).

Подставляя значения, получим

q1 = 379,5 кДж

2. Потери теплоты на перегрев пара, подаваемого в пекарную камеру [17]:

(3. 4)

где gn -- количество насыщенного пара, подаваемого в пекарную камеру для увлажнения среды (gn = 0,1… 0,2 кг/кг);

i3, i4 -- энтальпии насыщенного и перегретого пара (i3 = 2450 кДж/кг,
i4 = 2720 кДж/кг);

gB -- количество воды, подаваемой в пекарную камеру (gB =0,13 кг/кг).

Подставляя значения, получим

q2 = 403,7 кДж

3. Потери теплоты на нагрев вентиляционного воздуха [14]:

(3. 5)

где D -- количество воды и пара, подаваемых в камеру на увлажнение среды (D = 0,15);

ср -- теплоемкость воздуха (ср = 1,005 кДж/кг);

tпк -- температура пекарной камеры (tпк = 145°С);

tв -- температура наружного воздуха (tв = 25°С);

dn к и dB -- влагосодержание среды пекарной камеры и воздуха (dnk = 0,421 кг/кг, dB = 0,014 кг/кг).

Подставляя значения в (3. 10), получим

q3 = 47,41 кДж

4. Потери теплоты в окружающую среду устройствами и приспособлениями зависит от их массы [14]:

(3. 6)

где gм -- масса металла, отнесенная к 1 кг хлеба (gм = 1,3);

см -- теплоемкость металла [см = 0,462 кДж/(кг * °К)];

Дt -- разница температур выходящего и входящего в печь металла
(Дt = 65).

Подставляя значения, получим

q4 = 39,04 кДж

5. Потери теплоты через ограждения камеры [14]:

(3. 7)

где б -- коэффициент теплоотдачи конвекцией [для горизонтальных стен равен 5 Вт/(м2 * °К); для вертикальных -- 4 Вт/(м2 * °К)];

F-- площадь поверхности ограждения;

е -- приведенная степень черноты поверхностей, участвующих в теплообмене;

Тп, ТСТ -- температура поверхности ограждения и стен.

Рассчитанное значение q5 = 79,43 кДж

6. Потери теплоты:

(3. 8)

где л -- коэффициент теплопроводимости основания шкафа [л = 0,086 Вт/ (м2 * °К)];

F-- площадь основания (34,2 м2);

Дt -- перепад температур (Дt = 120°С);

П-- производительность печи (540кг/ч);

д -- толщина основания (0,8 м).

Рассчитанное значение q6 = 0,81 кДж

7. Потери теплоты излучением:

(3. 9)

где F-- площадь отверстий, м2;

ц -- угловой коэффициент излучения, ц = 0,7;

Ти. ст, Тп. ст -- температуры излучающей и поглощающей стенок.

Рассчитанное значение q7 = 1,23 кДж

Тепловой баланс пекарной камеры

qпк = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 + q6 + q7 + q8 = 951,41 кДж

Тогда количество теплоты, поступающей в шкаф:

Qп = Рс х qпк = 0,15×951,41 = 142,7 кВт

3.2 Расчет нагревательных элементов

3.2.1 Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности P, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки WT и поверхности спирали WП, конфигурации, а также о размерах рабочего пространства, в котором он установлен.

3.2.2 Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате определяют при расчете теплового баланса и определения мощности аппарата.

3.2.3 Мощность ТЭНа P, Вт, определяют из соотношения

(3. 10)

где — суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n — количество ТЭНов, шт.

3.2.4 Напряжение электрической сети U, В, определяют из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть.

3.2.5 В зависимости от того в какой среде работает нагревательный элемент выбирают поверхностную нагрузку нагревателя. Значения удельных нагрузок на поверхности трубки WT и поверхности спирали WП берут из таблицы 2.3 [3, с. 24].

3.2.6 Исходные данные сводят в таблицу 3. 2

Таблица 3.2 — Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя

Значение показателя

Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате,

13 000

Количество ТЭНов в аппарате, n, шт

12

Единичная мощность ТЭНа, Р, Вт

1083,3

Напряжение электрической сети, U, В

220

Вид среды, в которой работает ТЭН

Воздух

Удельная нагрузка на поверхности трубки

1,2

Удельная нагрузка на поверхности спирали

7

Конфигурация ТЭНа

U-образная

Размеры рабочего пространства, в котором установлены ТЭНы, м

0,83: 0,8:1,59

3.2.7 Перед выполнением расчета вычерчивают эскиз ТЭНа с указанием расчетных парамеров (рисунок 3. 2)

а- параметры трубки; б — параметры спирали.

Рисунок 4 — Схема к расчету ТЭНа

3.2.8 Определяем длину активной части трубки ТЭНа, по формуле

(3. 11)

где — длина активной части трубки ТЭНа, м;

Р — единичная мощность ТЭНа, Вт;

— диаметр трубки ТЭНа, м;

— удельная нагрузка на поверхности трубки, Вт/м2;

Диаметр трубки принимают в пределах =0,006…0,016 м.

К расчету принимаем Р = 1083,3Вт, =0,016 м, =Вт/м2 (таблица 3. 2).

Отсюда

3.2.9 Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки, из соотношения

(3. 12)

где -длина активной части трубки ТЭНа, м;

-коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки.

3.2. 10 Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки, по формуле

(3. 13)

где — длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

К расчету принимаем длину пассивного конца трубки0,04 м, [3, c. 25].

Отсюда

3.2. 11 Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения

(3. 14)

где R — сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки, Ом;

— напряжение электрической сети, В;

Р — единичная мощность ТЭНа, Вт.

К расчету принимаем U=220 В, Р =1083,3Вт (таблица 3. 2).

Отсюда

3.2. 12 Находим сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки, из выражения

(3. 15)

где — коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате опрессовки; =1,3.

3.2. 13 Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре,, по формуле

(3. 16)

где — удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20

— температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры,

t — рабочая температура проволоки,

К расчету принимаем сплав Нихром Х20Н80 со следующими параметрами:.

Ом·м.

3.2. 14 Определяем диаметр проволоки ТЭНа, d, м, по формуле

(3. 17)

Выбираем ближайший стандартный диаметр, =0,6 мм.

3.2. 15 Находим длину проволоки ТЭНа,, из выражения

(3. 18)

3.2. 16 Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке, из выражения

(3. 19)

<, т. е. не превышает предельно допустимой удельной мощности

3.2. 17 Вычисляем длину одного витка спирали, по формуле

(3. 20)

где 1,07 — коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее

со стержня намотки;

— диаметр стержня намотки, м. Принимаем

3.2. 18 Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

(3. 21)

3.2. 19 Находим расстояние между витками спирали а, м., которое связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

(3. 22)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение >.

3.2. 20Определяем шаг спирали s, м, по формуле

(3. 23)

3.2. 21 Вычисляем коэффициент шага, по формуле

(3. 24)

3.2. 22 Вычисляем коэффициент стержня намотки, по формуле

(3. 25)

3.2. 23 Определяем диаметр спирали ТЭНа по формуле

(3. 26)

Находим общую длину проволоки, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

(3. 27)

3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата

Для определения эффективности работы шкафа необходимо определить следующие основные характеристики: удельный расход теплоты на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.

3.3.1 Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме q, Дж/кг, определяем по формуле

q=, (3. 26)

где М — масса готового продукта, кг.

3.3.2 Определяем массу готового продукта,, по формуле

М (3. 27)

М= 0,6×110=66кг.

Отсюда

q=

4. Модернизация узлов аппарата

В соответствии с вышеизложенным разрабатываемая система должна содержать каналы измерения перечисленных выше параметров.

Температура измеряется термопреобразователем сопротивления (ТСМ 50 М [-50…+180 єC]), который подключается к одноканальному измерителю. Показания заносятся в контроллер и ЭВМ, преобразование интерфейсов производиться контроллером ADAM 4017. На основании полученных данных контроллер вырабатывает, и посылает управляющий сигнал на исполнительные механизмы, которые управляют расходом воздуха.

Давление разряжения измеряется манометрами избыточного давления (САПФИР-22ДИ [0…100 кПа]).

Составим спецификацию оборудования для автоматизации

Таблица 5. 1

Технические средства и приборы

Позиция

Наименование, технические характеристики

Кол-во

Тип

1а, 4а

Уровнемер ультразвуковой (диапазон измерения до 75 м.)

2

VEGASON 53

6a, 7a, 8a, 9a

Массовый расходомер Кориолиса.

4

MASS DI 3-DI 40

14a, 18a

Термометр сопротивления, медный. Диапазон −50…−180 С.

2

ТСМ 50 М

21а

Тензометрический датчик.

1

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой