Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равно:
Где Qполезно-используемое тепло, Дж; QВН6 — потери тепла на разогрев варочного сосуда, Дж;
QВН6 — потери тепла на разогрев крышки котла, Дж;
QВН6 — потери тепла кожухом котла в окружающую среду, Дж.
Потери тепла кожухом котла в окружающую среду определяют по формуле:
где ак, Рк, *кк — соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь поверхности кожуха котла, конечная температура поверхности кожуха котла.
Qк5 = 11,14 * 3,28 * (40 — 20) * 3900 = 2850 * 103 Дж.
Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равна:
Q = 68,67 * 106 + 1037,8 * 103 + 324,3 * 103 +2850,0 * 103 = 72,88 * 106 Дж.
Среднелогарифмическая разность температур равна:
Δtcpлог = (109,3 — 20) — (109,3 — 100))/ 2,31g* ((109,3 — 20) /(109,3 — 100)) = 35 °C.
Коэффициент теплопередачи для случая передачи тепла от конденсирующихся водяных паров к воде приблизительно равен К = 2900
Вт/(м2°С).
Необходимая поверхность нагрева будет равна:
F = 72,88 * 106/ (2900 * 3900 * 35) = 0,184 м²
Фактическая поверхность нагрева рассчитывается о формуле:
F = 3,14 * 0,743 * 0,594+ 3,14 * 0,7432 / 4 = 1,819 м²,
то есть значительно больше необходимой.
Расход тепла на нестационарный и стационарный режимы работы котла соответственно равен:
Q3aT = 84,694 * 106 Дж,
Q'3aT =12,957 * 106 Дж.
Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы равен:
η = 68,67 * 10б/ 84,694 * 106 = 0,81 или81%
Удельные металлоемкости и расход тепла определяем по формулам где, Мм — масса металлоконструкции аппарата, кг где Мп — масса готового продукта или полуфабриката Найдем массу постамента: она составляет 400% от массы варочного сосуда Мпосг = 28,08 * 400 / 100 = 112,32 кг Мм= 28,08 + 9,36 + 58,89 + 0,276 + 12,48 + 70,2 + 112,32 = 291,61 кг.
Удельная металлоемкость равна Мм = 291,61 /250 = 1,17 кг/дм3.
Удельный расход тепла
Q = 84,694 * 106 / 205 =413,14 * 103 Дж/кг Металлоемкость рассчитываемого аппарата ниже металлоемкости серийно выпускаемых аппаратов, что объясняется некоторыми упрощением его конструкции (одинарная крышка, отсутствие арматуры у варочного сосуда, меньшая масса противовеса крышки и т. д.).
Что касается удельного расхода электроэнергии, то он несколько выше ввиду низкого коэффициента заполнения котла (ηзап ~ 0,82), когда как для серийно выпускаемых аппаратов он принимается равным 0,9.
3. Эксплуатационно-экономический раздел
3.1 Правила эксплуатации Перед началом работы проверяют санитарное состояние варочного сосуда, наличие заземления, уровень воды в пароводяной рубашке.
Для проверки уровня воды открывают контрольный кран и, если через него не пойдет вода, то добавляют в парогенератор дистиллированную или кипяченую воду до появления ее из крана.
Затем проверяют работоспособность клапана — турбинки, приподняв турбину за кольцо вверх, и двойной предохранительный клапан, нажав несколько раз на рычаг. Потом проверяют воздушный клапан или запорный кран воронки. Специальным ключом устанавливают на манометре верхний и нижний пределы необходимого давления пара в пароводяной рубашке котла.
Проверяют целостность резиновой прокладки крышки и состояние откидных винтов. Потом в варочный сосуд загружают продукты и закрывают крышкой, закрепляя ее откидными винтами. Заполнять продуктами и водой пищеварочный котел нужно не превышая предельного уровня 8 — 10 см ниже кромки котла. Устанавливают тумблер на работу нужного режима и включают котел в работу нажатием кнопки «Пуск». Процесс тепловой обработки продуктов осуществляется автоматически. При необходимости корректируют положение верхнего и нижнего пределов давления на электроконтактном манометре в процессе варки. Во время работы котла контролируют состояние клапана, манометра и сигнальных ламп.
После окончания работы отключают котел от электросети при помощи красной кнопки «Стоп». Прежде чем открыть крышку выпускают пар из варочного сосуда путем поднятия турбинки вверх до отказа, затем ослабляют откидные винты — зажимы и плавно без рывков откидывают крышку котла.
После выгрузки готовой продукции, остывший варочный сосуд и крышку промывают горячей водой и протирают снаружи сухой чистой тканью.
Использование котла с загрязненным или неисправным клапаном — турбинкой всегда приводит к аварийным случаям, с травмированием и ожогами обслуживающего персонала. При работе с пищеварочными котлами нужно строго выполнять правила техники безопасности и безопасность труда [10. 201].
3.
2. Технико-экономические показатели Анализ конструктивных и эксплутационных особенностей таких серийно выпускаемых аппаратов массового производства, как пищеварочные котлы, позволяет сделать вывод о чрезмерной разнотипности их конструкций, которая приводит к тому, что аппараты имеют мало общих узлов и деталей в пределах своего типоразмерного ряда.
Например, котлы емкостью 40 и 60 литров на электрическом обогреве имеют несколько модификаций и коренным образом отличаются от котлов емкостью 100, 160 и 250 л.
Еще большие различия наблюдаются при изготовлении аппаратов одного и того же технического назначения, но при использовании разных видов обогрева: пар, газ, электроэнергия и твердое топливо.
Это обстоятельство сводит к минимуму возможность унификации, уменьшения металлоемкости и упрощения изготовления аппаратов.
Принцип модулирования приобрел широкое распространение как в нашей стране, так и за рубежом. 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. Расчеты показывают, чем больше модуль, тем труднее конструировать аппарат, но тем больше возможность унификации узлов и деталей.
Оценивая серийные тепловые аппараты, сконструированные не по модульному принципу, можно выявить следующие недостатки:
малая степень унификации;
усложненная технология изготовления;
низкие эргономические показатели;
увеличенная производственная площадь.
При сопоставлении металлоемкости серийных котлов за сравнительную единицу принимают массу котла, отнесенную к единице его емкости — кг/дм3.
Расчеты показывают, что при использовании листоканальных панелей средний коэффициент уменьшения удельной металлоемкости панельного котла по отношению к серийному составляет Р=0,55.
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.
В таблице 1 приведены средние показатели материалоемкости котлов.
Таблица 1 — Показатели материалоемкости
№ п/п Тип котла Масса котла, отнесенная к полезной емкости, кг/дм3 Масса узла «варочный сосуд — греющая полость» 1. Серийные отечественные 1,72 0,43 2. Серийные зарубежные 2,06 — 3. Панельные 1,48 0,14 Из данных таблицы 1 следует, что коэффициент уменьшения массы узла «варочный сосуд — греющая полость» у панельных котлов составляет к1=0,14/0,43=0,325, а для массы котла в целом к2=1,48/1,72=0,860.
Заключение
Пищеварочные котлы превосходят серийные по следующим показателям:
технологичности при изготовлении;
эргономичности благодаря приспособленности к функциональной таре;
возможности унификации в результате применения одинаковых панельных элементов;
надежности вследствие жесткости панельных систем;
коэффициенту полезного действия.
Для улучшения металлоемкости вертикально-циллиндрических котлов серийного типа при сохранении жесткости и устойчивости узла «варочный сосуд — греющая рубашка» к варочному сосуду присоединяется панель толщиной 1 мм с выштампованными паровыми клапанами размером 10×80 мм и межкапельной полосой шириной 20 мм (с помощью точечной или роликовой сварки). При этом металлоемкость серийных котлов типа емкостью 250 л уменьшается в 1,5…2 раза.
3. Панельный принцип применим к достаточно широкому кругу тепловых аппаратов, перспективен при создании новых аппаратов периодического действия и трансферавтоматов; дает возможность по меньшей мере на 50% улучшить качество аппаратов, включая такие показатели, как металлоемкость, степень унификации, технологичность, эргономичность, позволяет унифицировать ряд важных деталей тепловых аппаратов с разными видами обогрева и различного технологического назначения; упрощает заводскую оснастку и производство.
Разработанный пищеварочный котел отвечает требованиям технологии приготовления пищи; обеспечивает тепловую обработку продуктов при минимальной затрате энергии, так как у него нет тепла в результате механического и химического недожога и с уходящими газами как у твердотопливных и газовых пищеварочных котлов, удельный расход тепла за счет относительно меньших потерь его в окружающую среду и на разогрев конструкции; обладает высокой степенью надежности, создает оптимальные условия работы для обслуживающего персонала, облегчает их труд; повышает качество приготовления пищи и обслуживания посетителей; повышает производительность и требованиям техники безопасности и производственной санитарии, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.
Список литературы
Богданов Г. А. и др. Оборудование предприятий общественного Учебник для сред. проф.
техн. училищ / Г. А. Богданов, З.М. А. М. Богданова. — 3-е изд., перераб. — М.: Экономика, 1991. — 303
Вышелесский А. Н. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. Учебник для технол. фак. торг. вузов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., Экономика. -
1976. — 399 с.
Гуляев В.А., Иваненко В. П., Исаев Н. И. и др. Оборудование предприятий торговли и общественного питания. Полный курс: Учебник / проф. В. А. Гуляева. — М.: Т4ВФРА, 2004. — 543 с.
Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания. — М.: 14РПО, Академия, 2000. — 256 с.
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.
Лунин О.Г., Вельтищев В. Н., Калошин Ю. А. и др. Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Пищевая промышленность, 1990.
Оборудование предприятий общественного питания. В 3-х томах. Т.3, Беляев М. И. Тепловое оборудование: Учебн. для технол. фак. торг. вузов. М.: Экономика, 1990. — 553 с.
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., 1999. — 335 с.
Титова А.П., Шляхтина А. М. Торгово-технологическое оборудование: Учебник для технол. отделений техяикумов. — М.: Экономика, 1983.—296 с.
Щеглов Н.Г., Гайворонский К. Я. Технологическое оборудование предприятий общественного питания и торговли: Учебник для средних специальных учебных заведений. — М.: Издательский дом «деловая литература», 2001. — 480 с.
