Расчет аэтогриля производительностью 4 кг/ч

Введение

Одним из основных технологических процессов производства пищевых продуктов, при котором сырье, претерпевая комплекс сложных физико-химических, структурных и других изменений, превращается в готовый продукт, является тепловая обработка. От способа и режима ее во многом зависят качественные и технико-экономические показатели готового продукта.

Тепловая обработка — технологический процесс, который основывается на изменении теплового состояния продуктов и сред, участвующих в этом процессе.

Глубина изменений, происходящих в пищевых продуктах в процессе тепловой обработки, зависит главным образом от достигаемой внутри продукта температуры, длительности и способа нагрева, наличия воды в самом продукте или в греющей среде, соприкосновения греющей среды с массой продукта, величины парциального давления водяных паров в греющей среде, применения лучистой энергии и так далее.

Тепловая обработка продуктов осуществляется различными способами: погружением в жидкую среду; воздействием паровоздушной и пароводяной смесями острого пара, электроконтактным нагревом, энергией СВЧ, инфракрасным излучением и другими, а также комбинированием перечисленных способов. В зависимости от поставленной цели можно получить конечный продукт с необходимыми свойствами путем использования того или иного способа тепловой обработки.

Целью курсовой работы является расчет теплообменной установки.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1 Изучить классификацию и охарактиризовать основные процессы пищевой технологии.

2 Ознакомиться с классификацией и охарактеризовать тепловое оборудование.

3 Описать аэрогриль.

4 Произвести тепловой и технологический расчеты.

5 Сделать выводы по произведенным расчетам.

1. Состояние вопроса

1.1. Теплофизические методы обработки продовольственного сырья и пищевых продуктов По технологическому значению все способы тепловой обработки пищевых продуктов можно подразделить на основные и вспомогательные, а по наличию влаги в греющей среде, воздействию ее на продукт и способу подвода энергии — на влажные, сухие и комбинированные.

Под основными способами тепловой обработки понимают такие, при которых происходят целесообразные изменения физических и химических, структурных и других свойств и состояний продукта, в результате которых он становится пригодным в пищу (например, при производстве колбасно-кулинарных изделий и консервов, выпечке хлеба и других) или существенно изменяются свойства сырья и оно переходит из одного качественного состояния в другое (например, вытопка жира, экстракция желатина и так далее).

К вспомогательным способам тепловой обработки следует отнести такие, при которых обрабатываемое сырье не претерпевает существенных изменений: шпарка, опаливание, ужаривание, подсушка и так далее.

Они, как правило, предшествуют основным способам обработки продуктов, а в ряде случаев способствуют приданию сырью специфических свойств (обжарка, пассерование, бланширование и так далее), необходимых для выработки соответствующего продукта.

Основные способы тепловой обработки продуктов подразделяются в зависимости от греющей среды и применяемых методов на влажные, сухие и комбинированные.

Влажные способы тепловой обработки.

Характерной особенностью влажных способов тепловой обработки является то, что продукту передается тепло от жидкой горячей среды (воды или бульона), влажного пара или смеси насыщенного пара и воздуха. Тепловую обработку этими способами проводят в большинстве случаев при температуре 75—100°С.

К ним относят: варка, припускание, стерилизация, пастеризация.

Сухие способы тепловой обработки.

Характерной особенностью сухих способов тепловой обработки продуктов является ведение процесса при незначительном парциальном давлении пара в среде нагрева. В результате продукты приобретают специфический запах и аромат жареных, копченых или запеченных с золотистой корочкой.

Тепловую обработку такими способами, как правило, осуществляют при высоких температурах (от 150 до 200°С).

К ним относят: жаренье, запекание, копчение, сушка.

Комбинированные способы тепловой обработки.

Характерной особенностью комбинированных способов тепловой обработки является то, что продукт доводится до кулинарной готовности при совмещении нескольких способов тепловой обработки.

Вспомогательные способы тепловой обработки — все способы предварительной тепловой обработки. Они, как и основные, делятся на влажные, сухие и комбинированные.

Влажные способы тепловой обработки.

К ним относят: шпарка, бланширование и т. д.

Сухие способы тепловой обработки.

К ним относят: пассерование, поджаривание и т. д.

Комбинированные способы тепловой обработки.

К ним относят: опаливание, обжарка и т. д.

1.2 Классификация и характеристика теплового оборудования Тепловое оборудование может быть классифицировано по ряду признаков, важнейшими из которых являются: технологическое назначение, способ обогрева, источник теплоты (вид энергоносителя), принцип работы, конструктивное решение, степень автоматизации.

· По технологическому назначению тепловое оборудование подразделяется на универсальное и специализированное. К универсальному оборудованию относятся плиты, так как на них можно осуществить все способы тепловой обработки пищевых продуктов (основные, вспомогательные и комбинированные).

Специализированное оборудование подразделяется на варочное, жарочное и вспомогательное. К варочному оборудованию относятся котлы, автоклавы, вакуум-аппараты и т. п. К жарочному оборудованию относятся сковороды, фритюрницы и жарочные (пекарные) шкафы, к вспомогательному — мармиты, тепловые стойки, ряд теплообменников.

· По способу обогрева различают аппараты с непосредственным и косвенным обогревом.

В аппаратах с непосредственным обогревом теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева При косвенном обогреве теплообмен между внешними источниками теплоты и термически обрабатываемым продуктом происходит через промежуточную среду .

Промежуточные теплоносители воспринимают теплоту от внешнего источника и передают ее стенкам теплового аппарата.

· По источникам теплоты (видам энергоносителя) различают тепловое оборудование с огневым, газовым, паровым и электрическим обогревом.

· По принципу работы (способу действия) различают тепловое оборудование периодического (прерывного), непрерывного и комбинированного действия.

К оборудованию периодического действия относится такое оборудование, в котором загрузка сырья и выгрузка готовой продукции производится прерывно, периодически. В оборудовании непрерывного действия обе операции осуществляются непрерывно. В оборудовании комбинированного действия одна из этих операций производится периодически, другая — непрерывно. На предприятиях общественного питания наиболее широко распространено оборудование периодического действия, однако все чаще начинает применяться оборудование непрерывного действия, особенно на предприятиях большой мощности, так как оно обладает рядом существенных преимуществ: более высокой производительностью, возможностью полной автоматизации всего технологического цикла, более равномерной тепловой обработкой продуктов, что способствует улучшению их качества и др.

· По степени автоматизации тепловое оборудование подразделяется на неавтоматизированное, полуавтоматизированное и автоматизированное. При эксплуатации неавтоматизированного оборудования (плиты, котлы, кипятильники, работающие на огневом обогреве) контроль за его безопасной работой и соблюдением теплового режима производится обслуживающим персоналом. При эксплуатации полуавтоматизированного оборудования контроль за его безопасной работой осуществляется автоматически, а тепловой режим поддерживается вручную. К этому виду оборудования относятся газовые плиты, газовые котлы с непосредственным обогревом и др. При эксплуатации автоматизированного оборудования контроль за его безопасной работой и соблюдением теплового режима производится автоматически.

3. Описание аппарата Устройство и принцип работы.

Аэрогриль состоит из круглой, как правило, стеклянной пробирки (кастрюли) и крышки, в которую монтируется массивный нагревательный элемент и вентиляторы. ТЭН нагревает воздух до заданной температуры, а вентилятор обеспечивает циркуляцию воздуха и равномерный обдув продукта, расположенного на решетках. Продукты приготовляются умеренно, независимо от метода (запекание, варка, обжаривание). В современных аэрогрилях можно устанавливать как температуру воздушных потоков от 60 до 260 градусов, так и их скорость, что предотвращает пересушивания продукта.

Достоинства и недостатки.

Достоинства:

1. В число несомненных достоинств аэрогриля входит то, что готовить в нем можно без масла и иных жиров, т. е. приготовления диетической пищи, что принципиально для людей, соблюдающих определенную диету либо придерживающихся здорового образа жизни.

2. Аэрогриль позволяет выполнять все функции, которые присущи СВЧ-печам: разогревать и размораживать, тушить овощи; в нем можно печь пироги и варить кашу; его можно употреблять для сушки зелени, ягод, грибов; для стерилизации банок.

3. Аэрогриль позволяет значительно экономить время, используя несколько разных горшочков, можно приготовить обед из трех блюд (первое, второе и десерт) за 30−40 минут, в один прием. При этом запахи не перемешиваются между собой.

К недостатку можно отнести то, что потребляемая устройством мощность довольно велика, а работает устройство достаточно продолжительное время, а, следовательно, это не может не отразиться на затраты на электроэнергию.

Мощность аэрогрилей составляет в среднем 600−1500 Вт.

По заданию, приготовляемый в аэтогрилерыба.

Рыба содержит много полезных белков, витаминов, микроэлементов и других компонентов, необходимых для нашего организма. Наиболее ценными являются омега-3 жирные кислоты, отсутствующие в других продуктах. При приготовлении рыбы в аэрогриле в продукте сохраняются все полезные свойства. В процессе тепловой обработки в рыбе происходят многообразные и достаточно сложные изменения, которые во многом зависят от степени ее свежести и химического состава.

Масса рыбы в процессе тепловой обработки за счет выделения воды и растворенных в ней веществ, а также плавления жира уменьшается. Это неизбежно. Однако, применяя такие кулинарные приемы, как варка на пару можно добиться значительного сокращения потерь. В результате готовая рыба или изделия из нее получатся более сочными, нежными и ароматными.

Технологическая схема установки.

Рисунок 1.1Конструкция аэрогриля .

1.

Крышкаможет быть съемной или откидной на кронштейне. В нее с внутренней стороны вмонтированы тэн и вентилятор. При включении аэрогриля спираль нагревается, а вентилятор создает конвекцию горячего воздуха. При поднятии крышки работающего прибора (или ручки в моделях со съемной крышкой) происходит отключение нагревательного элемента и приостановка работы таймера. При опускании крышки (ручки) заданная программа продолжит работу.

2. Панель управлениярасположена на крышке и может быть электронной или механической.

3. Кронштейн для крышкииспользуется для открывания крышки и снабжен амортизатором на случай, если крышка станет закрываться случайно.

4. Механизм подъема крышкииспользуется в моделях с кронштейном для подъема крышки, позволяет установить увеличивающее кольцо.

5. Пластиковый корпуспредотвращает контакт горячей колбы с поверхностью стола служит для удобства перемещения аэрогриля.

6. Круглая стеклянная колба — изготовлена из прозрачного жаропрочного, ударостойкого стекла. Колба легко вынимается из корпуса.

7. Сетевое гнездо для подключения шнура — в ряде моделей шнур несъемный.

8. Сетевой шнурдлина 1,8 м

9. Стандартный набор принадлежностей:

— разноуровневые решетки — 3 шт. (одна решетка должны быть установлена всегда для осуществления равномерной конвекции);

— щипцы-ухваты для извлечения продуктов, посуды, решеток;

— сетчатый противень (стиммер) для приготовления на пару, во фритюре и сушки;

— набор шампуров — 4 шт.;

— кольцо увеличительувеличивает объем колбы на

4 литра;

— ростер для приготовления птицы (крепится на решетке).

Рисунок 2.2. Принципиальная схема аэтогриля с принудительным движением теплоносителя.

1-Тэн; 2- Вентилятор; 3 — Рабочая камера

5. Расчетная часть В работе представлены следующие основные параметры теплоносителя и продукта:

1) ц0 — начальная относительная влажность воздуха, %;

ц0 =80%

2) ц2 — конечная относительная влажность воздуха, %;

ц0 =28%

3) t0 — температура окружающей среды, °С;

t0 =19°С;

4) t1 — температура нагревания продукта, °С;

t0 =150°С;

5) t2 — температура охлаждения продукта, °С;

t0 =71°С;

6) Xн — начальная влажность продукта, %;

Xн = 40%;

7) Xк — конечная влажность продукта, %;

Xк = 31%;

8) Gн — производительность оборудования (начальная закладка продукта), кг/ч;

Gн = 4 кг/ч;

9) габаритные размеры оборудования: Н — высота, м; dоб — диаметр оборудования; dнар — наружный диаметр калорифера.

Н =0,033 м; dоб =0,033 м; dнар =0,08 м.

5.1. Тепловой расчет Исходя из начальных параметров продукта и теплоносителя, составляем материальный баланс теплового процесса.

Целью составления материального баланса теплового процесса является определение массы влаги W, удаляемой при тепловом воздействии.

W = Gн — Gк, [кг/с] (1)

где Wмасса влаги (кг/ч, кг/с);

Gн — начальная производительность продукта (кг/ч, кг/с);

Gк — конечная производительность продукта (кг/ч, кг/с);

W =4−3,48=0,52 [кг/ч]=0,14[кг/с];

По всему материалу, подвергаемому тепловой обработке, начальное количество продукта (производительность по поступающему на тепловую обработку продукту):

Gн = Gк + W (2)

Gн = 3,48+0,52=4 [кг/ч]=0,0011 [кг/с];

По абсолютно сухому веществу в обрабатываемом материале:

Gн = Gк ((100- Xк)/(100- Xн)) (3)

Gн = 3,48*(69/60)=4 [кг/ч]=0,0011 [кг/с]

Производительность по готовому продукту определяется следующим образом:

Gк = Gн ((100- Xн)/(100- Xк)) (4)

Gк = 4*(60/69)=3,48 [кг/ч]= 0,97 [кг/с]

Подставляя в уравнение (1) значение Gк, получим:

W = Gн ((Xн — Xк)/(100 — Xк)) =[кг/ч] = [кг/с] (5)

W = 4*(9/69)= 0,52[кг/ч] = 0,14 [кг/с];

W = Gк ((Xн — Xк)/(100 — Xн)) =[кг/ч] = [кг/с] (6)

W = 3,48*(9/60)= 0,52[кг/ч] = 0,14 [кг/с];

Уравнения (5) и (6) являются основными уравнениями материального баланса теплового процесса.

Пусть на тепловую обработку поступает воздух с влагосодержанием Х0 (%) сухого воздуха, а L — расход абсолютно сухого воздуха (кг/ч). Из теплообменного аппарата (при отсутствии потерь воздуха) выходит такое же количество абсолютно сухого воздуха, а влагосодержание меняется до Х2 (%) сухого воздуха. Масса влаги, испаряющейся из материала в теплообменном аппарате, составляет W (кг/ч).

Далее определяем следующие параметры:

a) парциальное давление воздуха р1 = ро кПа, исходя из значений

ц0 = 80%=0,80 и t0 = 19 °C;

рн =1,8 кПа р1= ц0 · рн=0,80· 1,8=1,44 кПа.

где рн — давление насыщенного пара, определяется в Приложении Б;

b) парциальное давление воздуха р2 кПа, исходя из значений

ц2 = 28%=0,25 и t2 = 71 °C;

рн=9,5 кПа р2= ц2 · рн=0,28 · 9,5=2,66 кПа

c) влагосодержание сухого воздуха Х0 = кг/кгс.в., исходя из значений ц0 = 80%=0,80 и t0 = 19 °C, р0 =1,44 кПа.

Х0 = 0,622 кг/кгс.в, где ратм — атмосферное давление, ратм=99 кПа

d) энтальпию сухого воздуха I0 кДж/кг, исходя из значений ц0 = 80%=0,80 и t0 = 19 °C;

I0=ср · t0+ Х0 · hп, где ср-теплоёмкость для воздуха, ср=1,004 кДж/кг· К;

hп — энтальпия пара,

hп=2499+1,974· t0=2499+1,974· 19=2536,506 кДж/кг

I0=1,004· 19+0,009·2536,506=41,9 кДж/кг

e) влагосодержание влажного воздуха Х2 кг/кгс.в., исходя из значений ц2 = 28%=0,28 и t2 = 71 °C, р2= 2,66 кПа Х2 = 0,622 кг/кгс.в

f) энтальпию влажного воздуха I2 кДж/кг, исходя из значений ц2 = 28%=0,28 и t2 = 71 °C,

I2=ср · t2+ Х2 · hп, где hп — энтальпия пара при t2 = 71 °C, определяется в Приложении Б

hп=2639,2 кДж/кг

I2=1,004· 71+0,017·2639,2=116,15 кДж/кг

g) по найденным значениям р1 и t1 определяем I1 кДж/кг, исходя из значений р1=1,44 кПа, t1 = 150 °C Х1 = 0,622 кг/кгс.в

I1=ср · t1+ Х1 · hп где hп — энтальпия пара при t1 = 200 °C, определяется в Приложении Б;

hп=2795,1 кДж/кг

I1=1,004· 150+0,009·2795,1=175,76 кДж/кг Исходя из этих параметров, определяем удельный расход воздуха на испарение из материала 1 кг влаги по формуле:

е =, кг/кг (7)

е = кг/кг Далее определяем расход абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта:

L = W · e, кг/ч=кг/с (8)

L = 0,52 · 125 =65 кг/ч=0,018кг/с Производим составление теплового баланса:

1. Приход тепла:

a) с наружным воздухом:

Q1 = L · I0, Дж/ч = Дж/с (9)

Q1 = 0,018· 41 900=754,2 Дж/с

b) с влажным материалом:

Q2 = Gн · tн · cп, Дж/ч = Дж/с, (10)

где tн = t0 = 19 град; cп — теплоемкость продукта, сп=см Дж/(кг· град)

Q2 = 0,001 · 19 · 2524,761 =47,97 Дж/с

c) в основном калорифере:

Q3 = Qк = L (I1 — I0), Дж/ч = Дж/с (11)

Q3 = Qк = 0,018 (175 760 — 41 900)=2409,48[Дж/с]

2. Расход тепла:

a) с отработанным воздухом:

Q4 = L · I2, Дж/ч = Дж/с;(12)

Q4 = 0,018 · 116 150=2090,7 Дж/с;

b) с готовым материалом (продуктом):

Q5 = Gк · c2 · t2, Дж/ч = Дж/с, (13)

Q5 = 0,97 · 1742,395 · 71=119,99 Дж/с, где C2 — теплоемкость продукта после тепловой обработки,

с2=с//м Дж/(кг· град);

c) при загрузке и выгрузке продукта (при транспортировке продукта):

Q6 = W · c · ?, Дж/ч = Дж/с, (14)

где:? = t2; cв — теплоемкость воды, Дж/(кг· град), определяется по номограмме Приложение А;

cв=0,733 ккал/кг· °С =0,733· 4190=30 712,7Дж/(кг·К),

Q6 = 0,14 · 30 712,7 · 71=305,2842 Дж/с,

d) теплота потерь (Q7) определяется из теплового баланса Тепловой баланс:

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 + Q7 (15)

Q7= Q1 + Q2 + Q3 — Q4 — Q5 — Q6;

Q7= 754,2 + 47,97 + 2409,48- 2090,7 — 119,99 — 305,2842 =

=695,6758 [Дж/с];

Далее рассчитываем теплопотери при тепловой обработке на 1 кг испаренной влаги.

Рассмотрим последовательно все этапы расчета теплопотерь.

1. Теплопотери в окружающую среду:

a) средняя разность температур сред (в камере аппарата и в окружающей среде) по длине аппарата:

tср =, °С (16)

tср = °С

b) разность температур сред у торцов аппарата:

t?ср = t1 — t0, °С (17)

t?ср = 150 — 19=131 °С

t??ср = t2 — t0, °С (18)

t??ср = 71 — 19=52°С

c) интенсивность теплопотерь:

— по длине аппарата:

qдл = K · tср,(19)

интенсивность теплопотерь определяется в определенных единицах измерения qдл = ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· с),

где К — коэффициент теплопередачи (для всех стен аппарата), К? 0,7

qдл = 0,7 · 85,6=59,92 · 4190/3600=69,74Дж/(м2· с),

— с торцов аппарата:

q?т = K · t? ср (20)

q?т = ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· с)

q?т = 0,7 · 131=91,7 · 4190/3600=106,7287 Дж/(м2· с)

q??т = K · t?? ср (21)

q??т = ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· с)

q??т = 0,7 · 52=36,4 · 4190/3600=42,3656 Дж/(м2· с)

d) теплопотери в окружающую среду:

qос = (qв · fв + qпот · fпот + qпол · fпол) ·, Дж/кг, (22)

где qв, qпот, qпол — это интенсивности теплопотерь в окружающую среду, рассчитываемые отдельно для вертикальных стен аппарата, потолка и пола;

fв, fпот, fпол — поверхности вертикальных стен, потолка и пола, определяемые, исходя из геометрических размеров аппарата;

fв = Н · D — для цилиндрических аппаратов, м2;(23)

fв = Н · Нш — для теплообменных процессов с плоской поверхностью нагрева, [м2], (24)

где Н — высота, м; Нш — ширина, м] D — диаметр аппарата, м

fв = 0,033 · 0,033=0,001 м²;

fпот = рR2 — для цилиндрических аппаратов, м2,(25)

где R — радиус аппарата.

fпот = l · Нш — для теплообменных процессов с плоской поверхностью нагрева, м2, (26)

где lдлина, Нш — ширина

fпот = 3,14 · 0,27=0,85 м²,

В данном расчете соблюдается следующее равенство fпол = fпот, м2, причем интенсивность теплопотерь в окружающую среду определяется также в определенных единицах измерения последовательно:

qв = qдл =ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· ч);

qпот = q? т = ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· ч);

qпол = q?? т = ккал/(м2· ч) = кДж/(м2· ч) = Дж/(м2· с);

W — масса влаги, кг/ч

qос = (69,74 · 0,001 + 106,7287 · 0,85 + 42,3656 · 0,85) · =

=1403,3571 Дж/кг,

2. Теплопотери на нагрев материала:

=, Дж/кг, (27)

где с? м — теплоемкость сырого материала, определяется следующим образом:

с?м = см + (1 — см) ·, Дж/(кг· град), (28)

где см = сп — теплоемкость продукта, определяется по формуле:

сп = 41,87 · [0,3 + (100 — а)], Дж/(кг· град),(29)

где, а — начальная влажность продукта Хн, %;

сп = 41,87 · [0,3 + (100 — 40)]=2524,761 Дж/(кг· град),

с?м = 2524,761+ (1 -2524,761) ·, Дж/(кг· град),

с??м = см + (1 — см) · ,(30)

где с// м — теплоемкость продукта после тепловой обработки, Дж/(кг· град) с?? м = 2524,761+ (1 — 2524,761) ·, Дж/(кг· град).

н — средняя температура материала, подвергаемого температурной обработке, определяется следующим образом:

н =, °С;(31)

н =, °С;

Хк — конечная влажность продукта, %;

G2 = Gк — масса продукта после тепловой обработки, кг/ч;

G1 = Gн — первоначальная закладка продукта, кг/ч.

=, Дж/кг,

3. Сумма теплопотерь на 1 кг испаренной влаги:

Уq = + qос, Дж/кг (32)

Уq = 302,3391 + 1403,3571 =1705,6962 Дж/кг

5.2 Технологический расчет Расчет калорифера На первом этапе определяем плотность воздуха, проходящего через калорифер:

с = с0 ·, кг/м3, (33)

где с0 — стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, [кг/м3]:

с0 =, (34)

где Мвозд — молекулярная масса воздуха, г/моль

с0 =

Т0 — температура воздуха при нормальных условиях, 273 К Т — температура окружающего воздуха, К: Т = t0 + 273

Т = 19 + 273=292К р0 — парциальное давление воздуха при нормальных условиях; 760 мм рт.ст.

р — парциальное давление окружающего воздуха, 735 мм рт. ст.

с = 1,2946·, кг/м3,

Далее рассчитываем потери тепла в окружающую среду через калорифер:

Qп = Fбок · (tст — t0) · б, Дж/с, (35)

где Fбок — боковая поверхность барабана калорифера, м2;

tст — температура стенки барабана калорифера с внешней стороны, tст = t4, °С

t0 — температура окружающей среды, °С;

б — коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду,

Поэтапно потери тепла определяются следующим образом:

1) Определить и охарактеризовать режим движения окружающего воздуха относительно наружной поверхности барабана калорифера (по критерию Рейнольдса):

Re =, (36)

где l — высота аппарата, l = H, м св — плотность воздуха при температуре 20 град, св = с0 ·, кг/м3;

где с0 — стандартное значение плотности воздуха при нормальных условиях, кг/м3, определяется по формуле (34), Т0 — температура воздуха при нормальных условиях, 273 К; Т — температура окружающего воздуха, К:

Т = t0 + 273=292;

св = 1,2946 · кг/м3;

м — вязкость воздуха при температуре t0, ,

µ = 0,018· 10−3 ;

щв — относительная скорость движения воздуха:

щв =, м/с,(37)

где dнар — наружный диаметр калорифера, м;

n — число барабанов калорифера, n = 1.

щв =, м/с,

Re = ,

2) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду за счет вынужденной конвекции:

бк =, , (38)

где Nu — коэффициент Нуссельта, Nu = 0,018 · Re0,8 · еi ,

Nu = 0,018 · 8,87 630,8 · 0,4125=0,0426 ,

где еi — коэффициент геометрических размеров, еi = ;

еi = ;

л — теплопроводность воздуха, л = 0,0261 ;

l = H — высота аппарата, м бк = ,

3) Коэффициент теплоотдачи излучением:

бл =, ,(39)

где е — степень черноты для поверхности барабана калорифера, е = 0,95;

с0 — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела,

с0 = 5,7 ;

Тст — температура стенки аппарата, Тст = t2 + 273, К;

Тст = 71 + 273=344 К;

Т0 — температура окружающего воздуха, Т0 = t0 + 273, К;

Т0 = 19 + 273=292 К;

tст = t2=71 °С, бл =, ,

4) Коэффициент теплоотдачи от стенки барабана калорифера в окружающую среду:

б = бк + бл, (40)

б = 0,0337 + 5,3887=5,4224

5) Необходимая толщина слоя изоляции с теплопроводностью изолирующего материала:

л2 = лм = 0,076

Поверх изоляции толщиной д2 имеется кожух из листового железа. Толщина этого кожуха д3 = 1 мм = 1 · 10−3 м, д1 — стандартная толщина изоляции вместе с кожухом,

д1 = 12 мм = 0,012 м.

Температура внутренней и наружной сторон стенок барабана имеет значение t1 и t2:

t1 = t2? 60 град;

t3 = t4? 35 град — температура стенок защитного кожуха.

a) Определяем удельный тепловой поток:

qe = р · dнар · qнар = р · dнар · б · (t4 — t0), (41)

qe = 3,14 · 0,08 · 5,4224 · (35 — 19)=21,7937

b) Далее по упрощенной формуле определяем толщину изоляции д2:

д2= д1 — д3;

д2=0,012 — 1· 10−3=0,011 м;

6) Необходимо уточнить величину наружного диаметра барабана калорифера:

dн = dнар+ 2· д1 + 2· д2 + 2· д3, м (42)

dн = 0,08+ 2· 0,012 + 2· 0,011 + 2· 1·10−3=0,128, м

7)Затем определяется наружная поверхность барабана:

Fбок = р · dн · l, м2, (43)

где l — высота аппарата

Fбок = 3,14 · 0,128 · 0,033=0,0133, м2

8)Теплопотери в окружающую среду за счет калорифера определяются по формуле (35):

Qп = б · Fбок · (t4 — t0)(44)

Qп = · 5,4224 0,0133 · (35 — 19)=1,1539 Вт После произведенных расчетов по значениям наружной поверхности барабана калорифера подбираем модель калорифера (приложение В):

Модель и номер калорифера — КФБ — 1.

Заключение

В ходе курсовой работы были изучены классификация и характеристика основных процессов пищевой технологии и теплового оборудования, описана конструкция и принципы действия аэрогриля, произведены теплофизические расчеты теплообменной установки и по значениям наружной поверхности барабана калорифера подобрана модель пекарного шкафа с калорифером КФБ — 1.

Список использованных источников

и литературы

— Хлебников В. И. Технология товаров (продовольственных) М.: Издательский Дом «Дашков ИКо» 2000.

— Могильный М. П., Калашова Т. В., Баласанян А. Ю. Оборудования предприятий общественного питания. Тепловое оборудование 2 издание М.:2005.

— Ратушный А. С., Баранов Б. А., Ковалёв Н. И. Технология продукции общественного питания (1 и 2 тома) М.: Мирс 2007.

— Гуляев В. А. Оборудования предприятий торговли и общественного питанияМ.:2002.

— Белобородов В. В., Гордон Л. И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. Пособие для технол. фаг. торг. вузов. — М.: Экономика, 1983.

— Инструкция по эксплуатации шкафа пекарского.

Приложение, А Номограмма для определения теплоемкости жидкостей

Приложение В Таблица калориферов стальных модели