Проектування котла електричного харчоварильного типу КПЭСМ корисною місткістю 40 л

1. Технічні характеристики харчоварильного котла КПЕСМ-40

2. Розрахункова частина

2.1 Вихідні данні

Рецептурний склад: «Юшка волинська з рибами»

2.2 Тепловий розрахунок Розрахунок теплового балансу котла Необхідна кількість теплоти для нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи фритюрниці визначають за формулами:

Q = Q1 + Q5 + Q6,

Q' = Q'1 + Q'5,

де Q, Q'? загальна кількість витраченої теплоти за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;

Q1, Q'1? корисно використовувана теплота за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;

Q5, Q'5? втрати теплоти зовнішніми стінками апарата в навколишнє середовище за нестаціонарного та стаціонарного режимів відповідно, кДж;

Q6? 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, %;

4,19 — питома теплоємність води, кДж/(кг· °С);

b — сухі речовини, що містяться в продукті, %;

1,67 — 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 10 г 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 е? ступінь чорноти тепловіддаючої поверхні;

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

для стінки:

для кришки:

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для кожного елемента зовнішнього огородження визначається з критерію теплової подібності Нусельта де л? коефіцієнт теплопровідності, Вт/(м· К);

l? визначальний геометричний розмір тепловіддаючої поверхні, м;

C, n? постійні, що залежать від режиму вільної конвекції.

Для стінки:

Для кришки:

Приймаємо:

Для стінки: (при =29,5)

;; ;

Для кришки: (при =37)

;; ;

де в — коефіцієнт об'ємного розширення повітря, 1/К;

g? прискорення вільного падіння, мІ/с;

l? визначальний геометричний розмір, м;

Визначення критерію (рівняння Міхеєва)

Для стінки:

C= 0,135

n=1/3

Для кришки:

C= 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:

C= 0,135

n=1/3

Для кришки:

Для стінки:

Для кришки:

Для стінки:

3. 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:

Q = 9568,62 + + 4858,23=200 739,29кДж для стаціонарного:

Q' = 3360,2 + =2 691 131кДж

4. Потужність нагрівальних елементів:

при нестаціонарному режимі:

P = Q/ф, де Q? загальна кількість витраченої теплоти, кДж;

ф? 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;

n — кількість ТЕНів.

Вт? 600 Вт Вихідні дані: P1 = 600 Вт; U = 380 В; матеріал оболонки ТЕНу — сталь 12Х18Н10Т; матеріал спиралі - ніхром Х20Н80 (питомий опір с = 1,1· 10−6 Ом· ммІ/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=0,8 мм 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

h=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.

2. 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.

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

7. 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.