Опрокидывающийся пищеварочный котёл

Отдача тепла воздуху происходит конвекцией и лучеиспусканием.

— средняя расчётная температура кожуха, которая в начале равна

200С, а в момент кипения 500с.

tст= (50+20)/2= 35 оС Перепад температур при нагревании и кипении, равен:

При нагревании

∆t1= tст — tв = 35−20 = 15 оС.

При кипении

∆t2= tст — tв =50−20 = 30 оС.

Определяем коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием:

где, С — коэффициент пропорциональности, С = 4,9;

(- коэффициент черноты эмалированной стали, (= 0,55;

tст — температура стенки кожуха 0С.

tв — температура окружающего воздуха, 0С.

л нагр= 32 кДж/м3часо

С л кип= 31.6 кДж/м3часо

С Коэффициент теплоотдачи конвекцией Средняя температура воздуха, омывающего кожух котла;

tрасч нагр =(tср + tв)/2=(35+20)/2= 27,5 (С,

tрасч кип =(50 + 20)/2=35 (С.

Имеем коэффициенты теплопроводности для воздуха:

(=9,2(10−2 кДж/м час, (С, при t (=27,5 (С и

(=9,4(10−2 кДж/м час, (С, при t (=35 (С.

Соответственно коэффициент кинематической вязкости:

(=16,3(10−6 м2/сек при t (=27,5 (С и

(=17,1(10−6 м2/сек, при t (=35 (С.

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией необходимо знать величины критериев Прандтля, Грасгофа, Нуссельта.

Критерий Прандтля (Pr) является безразмерным физическим параметром теплоносителя, в данном случае воздуха. Величина этого параметра зависит от физической природы, температуре и давления воздуха.

Для t = 25 — 350C принимают Pr = 0,722.

Критерий Грасгофа (Gr) является критерием кинематического подобия для процессов теплоотдачи, при свободном движении воздуха.

Критерий Нуссельта (Nu) содержит искомую величину коэффициента теплоотдачи и является критерием теплового подобия.

Gr=(g (d3(t)/(2,

где, g = 9,8 м/сек2 — ускорение силы тяжести;

β= - коэффициент объёмного расширения воздуха 1С.

(=1/(tст+273)= 1/(35+273)=1/308 для периода кипения;

(=1/(tст+273)= 1/(50+273)=1/300,5 для периода нагрева.

∆t = tст — tв — разностьntvgthfneh стенки кожуха и воздуха;

d3 = Dзк3 = 0.523 — наружный диаметр кожуха котла, м.

Grнагр=(9,8(1(0,523(15)/(300,5((16,3(10−6)2)= 2,6 (108,

Grкип=(9,8(1(0,523(30)/(308((17,1(10−6)2)= 4,6(108

Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией определяем критерий Нуссельта:

Nu = C ((p (Cr)n,

где С = 0,135 — коэффициент пропорциональности;

n=1/3 — показатель степени;

Pr (Grнагр=0,722(2,6(108= 188(106,

Pr (Grкип=0,722(4,6(108= 332(106, тогда

Nuкип = 0.135(6 = 166,6

Nu нагр = 0,135(6 = 201,4

Коэффициент отдачи тепла конвекцией:

(к нагр=Nu ((к/Dз к=29,5 кДж/м3час (С,

(к кип=Nu ((к/Dз к= 36,4кДж/м3час (С.

Отсюда потери тепла в окружающую среду кожухом:

Q5 зк нагр=((л +(к)(Fкож ((t= 10 793кДж

Q5 зк кип=((л +(к)(Fкож ((t= 23 868кДж Потери тепла крышкой котла Поверхность крышки Fк= p· D2к/4 =3.14 (0,452 /4=0.35 м2

Выпуклостью крышки при определении поверхности пренебрегаем ввиду незначительности кривизны.

Принимаем, что при кипении температура крышки 95 °C.

В период нагревания температура возрастает с 20 °C до 95 °C.

Средняя температура:

tк =(95+20)/2=57,5 °С.

Перепад температуры между температурой крышки и температурой воздуха, соприкасающегося с крышкой:

tв=(57,5+20)/2=38,7 °С;

Для периода кипения перепад температур:

∆t=95−20=70 °С, а расчетная температура воздуха:

tв=(95+20)/2=57,5 °С.

Коэффициент лучеиспускания равен:

αл нагр=13,2 кДж/м3час оС

αл кип= 15,5 кДж/м3часо

С Определяем коэффициент отдачи тепла конвекцией:

При нагревании:

l=9,5· 10−2 кДж/м час °С;

n=17,6· 10−6 м2/сек;

Pr=0.722 b=1/311,7.

При кипении:

l=4,1· 10−2 кДж/м час °С

n=19,6· 10−6 м2/сек;

Pr=0.722 b=1/383.

Gr=(gbDt dкр3)/n2,

Grнагр.=(9,81 (37,5 (1,0 (0,453 (1012)/311,7 (17,622=366 (106

Grкип.=(9,81 (75 (1,0 (0,453 (1012/383 (19,622= 1280 (106, отсюда:

Pr· Grнагр.=0,722· 3,66· 108= 264 (106

Pr· Grкип.=0,722· 12,8· 108=924 (106, тогда

Nu нагр = 0,135(6 = 187

Nu нагр = 0,135(6 = 283

Коэффициент отдачи тепла:

aк.нагр.=Nu (λк/Dкр=38,2кДж/м3час°С,

aк. кип=Nu (λк/Dкр=59,1кДж/м3час°С.

Потери тепла крышкой лучеиспусканием:

Qл.нагр.=aл· ∆t· Fк = 173,3кДж/час;

Qл. кип.=aл· ∆t· Fк =407кДж/час.

Потери тепла крышкой конвекцией:

Qк нагр.=aк· ∆t· Fк =501 кДж/час;

Qк кип=aк· ∆t· Fк =1551 кДж/час.

Потери тепла в окружающую среду:

Q5 нагр.= Qл+ Qк=674,3 кДж/час;

Q5 кип= Qл+ Qк= 1958кДж/час.

Общее количество тепла, расходуемое на потери в окружающую среду и крышки, составят:

Q5нагр. =Qокр.

с + Qкр. =11 467,3кДж/час;

Q5 кип. =Qокр.

с. +Qкр. =25 826кДж/час.

Сводим результаты теплового расчета в таблицу:

Расход тепла (в кДж/час) На нагрев На кипения 1 нагревание воды 5700 — 2 нагревание конструкции — - 3 парообразование в рубашки — - 4испарение — - 5 потери тепла в окружающую среду 11 467,3 25 826

Итого: 17 167,3 25 826

3.

4.Расчет нагревательных элементов и потребной мощности котла

1)Мощность одного тэна, а значит и мощность одной спирали определяется по формуле

Pт = = 9000 /1=9000

Вт Где P — мощность суммы всех тэнов в аппарате, Вт;

m — количество установленных тэнов.

2) Электрическое сопротивление спирали тэна Rсп, длина активной части проволоки L, ее диаметр d и количество витков nв рассчитываются по формуле

Rсп =U2/Pт=2302/9000=5,88

Где U — номинальное напряжение, В.

По известной величине Rсп= ρl/s =4ρl/πd2= ρl/0.78 d2

Где ρ - удельное сопротивление материала спирали, Ом· мм2/м (для нихрома при 700−900оС ρ=1,1- 1.2 Ом· мм2/м); lдлина активной части проволоки, мм; s — сечение проволоки, мм2; d — диаметр проволоки, мм.

l=0.78· Rсп d2/ ρ = 1,5 мм

nв= l/Lв

Lв= πdсп=3.14· 0.9= 2,8 мм

nв=1,5/2,8= 0,5

2) Намотки витков определяется из соотношения

h = Lв/nв=5,6

где Lв — длина активной части после опрессовки Расстояние между витками

a=10 Lвnвd/nв= 55

Выбор диаметра проволоки спирали тэна, так же как и при расчете конфорки, должен производиться с учетом температуры ее нагрева, которая может быть рассчитана по формуле

tсп= tтр +∆t

где tтр — температура поверхности трубки, оС; ∆t — разность температура между спирилью и трубкой, оС.

Температура поверхности трубки определяется графически на основание ее зависимости от удельной поверхности нагрузки, рассчитываемой по формуле:

w= Pт/πDLв =3,5 Вт/см2

Принимаем tтр= 550 0С Разность температуры с помощью номограммы [1] в зависимости от коэффициента плотности намотки витков k, коэффициента теплопроводности изоляции λ и геометрических характеристик тэна:

Применяем ∆t = 18 оС

tсп=550 +18=568 оС Из каталогов принимаем ТЭН трубчатый нагреватель.

ТЭН — трубчатые электронагреватели предназначены для преобразования электрической энергии в тепловую и применяются в качестве комплектующих изделий в промышленных установках и бытовых нагревательных приборах. Нагрев различных сред осуществляется путем конвекции, теплопроводности и излучения.

ТЭН — трубчатые электронагреватели по сравнению с другими типами нагревателей отличается:

— возможностью эксплуатировать их при непосредственном контакте с нагреваемыми средами, которые могут быть газообразными и жидкими при давлении до 4,5 атм, а также твердыми;

— надежностью при вибрациях и значительных ударных нагрузках;

— различные конфигурации, отсутствием напряжения на оболочке ТЭН трубчатых электронагревателей.

Развернутая длина ТЭН — трубчатых электронагревателей 280−3200 мм Диаметр трубки ТЭН — трубчатых электронагревателей 10 или 13 мм Радиус изгиба ТЭН — трубчатых электронагревателей 11−100 мм Материал трубки — сталь конструкционная или нержавеющая.

Формы ТЭН — трубчатых электронагревателей — прямые, гнутые пополам, в форме кипятильника, или любые другие.

ТЭН — трубчатые электронагреватели могут оснащаться штуцерами с резьбой М 14×1, М 22×1,5, М 16×1,5, G ½″

3.

5. Технико-экономических показателей Технико-экономических преимуществ новейших технических и технологических решений по сравнению с морально устаревшим оборудованием является основным и необходимым условием, которое должно учитываться при модернизации оборудования. Но самым важным критерием является его экономическая обоснованность. Экономия теплоресурсов позволяет снизить цену на изготовляемую продукцию, что важно в условиях жесткой конкуренции.

К основным технико-экономическим показателям теплового оборудования относятся: производительность, тепловой коэффициент полезного действия (к.п.д.), существенный параметр для данного назначения (вместимость варочного сосуда), установочная мощность, время разогрева, габариты, масса и ряд удельных показателей — удельный расход энергии, удельные металлоемкость и энергоемкость.

К важнейшим показателям теплового оборудования относиться производительность.

Определение общей производительности является следующая формула

Q =Vр/Tт Где Vр — рабочая емкость котла, м3;

Если учесть, что рабочая емкость

Vр= V0

Технологический цикл машины Тт = tз + tобр + tв где V0- геометрическая емкость, м3; - коэффициент загрузки;

tз, tобр, tв — соответственно время загрузки, обработки и выгрузки (в величину tв входит также время зачистки или мытья котла)

Q = V0/ tз + tобр + tв = 0,012 м3/с Знание ηисп необходимо также для определения возможного расхода электроэнергии за определенный промежуток времени. Тепловой к.п.д. оборудования представляет собой отношение количества полезного затраченной теплотой энергии к общим затратам энергии:

η =Qпол/Qобщ =Nпол /Nобщ, где Qпол, Nпол — количество полезно затраченной теплоты или мощности;

Qобщ, Nобщ -общее количество затраченной теплоты или мощности.

η = 0.33

Удельный расход электроэнергии определяется по формуле Э = А/n,

Где, А — общий расход энергии в кВт за смену; n — число условных обедов, приготовленных за смену.

Удельная металлоемкость — это отношение массы металла из которого изготовлен котел, к существенному параметру данного котла

m =MA/V =86/0.06= 1433кг/м3

где МА — масса металла котла, кг; V — объем рабочей камеры, м3.

Удельная энергоемкоть — это отношение номинальной мощности аппарата к его существенному параметру:

Э = N/V= 150 кВт/м Удельная металлоемкость является важной характеристикой степени совершенства конструкции аппарата и рационального выбора материалов для его изготовления; удельная энергоемкость также является характеристикой степени совершенства конструкции котла.

Заключение

Современные горячие цеха оснащаются модульными аппаратами, скомплектованными в линии. Однако этот принцип требует нового конструктивного оформления аппарата, оказывает влияние на его выходные параметры с технико-экономические показатели.

Как показывает анализ, панельные котлы превосходят серийные по следующим показателям: металлоемкости, технологичности при изготовлении, эргономичности благодаря приспособленности к функциональной таре, возможности унификации в результате применения одинаковых панельных эффектов, надежности вследствие жесткости панельных систем, к.п.д. Следует также отметить, что панельный принцип применим к достаточно широкому кругу тепловых аппаратов, перспективен при создании новых аппаратов периодического действия и трансформаторов; дает возможность, по меньшей мере на 50% улучшить качество аппаратов, включая такие их показатели, как металлоемкость, степень унификации, технологичность, эргономичность, упрощает заводскую оснастку и производство.

Расчеты показывают, чем больше модуль, тем труднее конструировать аппарат, но тем больше возможность унификации узлов и деталей.

Сравнив габариты выбранного с каталога аппарат с расчетными данными условиями задания. И оценив тепловой аппарат, с модульными габаритами, можно выявить следующие недостатки:

— малая степень унификации;

— усложненная технология изготовления;

— низкие эргономические показатели;

— увеличенная производственная площадь.

Следует отметить, что подобранный нами марка котла приближенна к требованиям условий.

Поставленная нами задача курсовой работы была успешно реализована в трех главах.

С начала мы рассмотрели производителе торгового оборудования выпускающие котлы пищеварочные опрокидывающиеся.

Затем охарактеризовали процессы происходящие в варочном сосуде и применяющиеся теплогенирирующие устройства.

И произвели рассчеты конструкции аппарата.

Произведенные нами расчеты показывают о целесообразности в приобретение выбранной марки котла.

Оформили чертеж КПЭМ — 60 ОР и сборочный чертеж ТЭНа.

Список использованных источников

1. Кошевой Е. П. Практикум по расчетам технологического оборудования пищевых производств — СПб: ГИОРД, 2007. — 232 с.

2. Могильный М. П. «Оборудование предприятий общественного питания». «Тепловое оборудование» М.: Академия, 2004. 192 с.

3. Кавецкий Г. Д. Оборудование предприятий общественного питания — М.: Колосс, 2004. -304 с.

4. Ботов М. И. Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания — М: Академия, 2003, пер. — 464 с.

5. Золин В. П. «Тепловое и механическое оборудование предприятий торговли и общественного питания» (3-е изд.). М: Академия, 2005, — 248 с. Пер

6. Золин В. П. «Технологическое оборудование предприятий общественного питания» (4-е изд.). М.:Академия, 2006, — 248 с.

7.Расчет и конструирование торгово-технологического оборудования. Учебн. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и аппараты пищевых производств"/ Л. И. Гордон, Т. А. Корнюшко, И. И. Лангербах и др.

Под общ. ред. В. Н. Шувалова и С. В. Харламова. — Л.: Машиностроение, Ленингр.

отд., 1985. — 399 с.

8.Оборудование предприятий торговли и общественного питания. — Полный курс: Учебнике/ под редакцией проф. В. А. Гуляева — М.: ИНФРА — М, 2002. -543 с.

9. Проектирование тепловых аппаратов предприятий общественного питания: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 0517/3, 1011/ Л. В. Островский; Свердловский ин-т народного хозяйства. — Свердловск, 1987. — 51 с.

10. Справочник по теплообменникам, М. Химия, 1982. 328с.

Интернет источник техно-плюс оборудование для кафе и ресторанов

http://www.texno-plus.ru/

Интернет источник. Современный бизнес. Ресторан. Декабрь 2008.

http://www.restop.ru

Интернет источник. Современный бизнес. Ресторан. Декабрь 2008.

http://www.restop.ru