Печь хлебопекарная ротационная

Количество полуфабрикатов, загруженных в рабочую камеру:

шт. (4)

где N — количество противней, загруженных в рабочую камеру, шт., N=16;

aдлина, противня, м;

bширина противня, м;

d-диаметр булки, м.

Конечная среднеобъемная температура булочки может бытьопределена по формуле:

0С. (5)

Количество испарившейся жидкости за период термообработкипродукта:

∆W= М5 · n· (1-z) =0,6 · 96·(1−0,99)=0,576 кг. (6)

Удельная теплота парообразования:

r = (2500 — 2,38)· 103 =(2500−2,38· 125)·103 = 2202,5· 103 (7)

13 132 800+1268640=14 401 440

Дж.

Количество теплоты, теряемое наружными облицовкамив окружающую среду Q5,, Дж, и Q'5, Дж, определяют по формулам:

(8)

(9)

где Fсуммарная площадь наружных облицовок, м ;

 — коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м · град).

Площадь наружных облицовок F, м2 :

F = 2(A· H + B· H) + A· B. (10)

F= 2· 2,4·(1,65+1,65)+ 2,4· 1,65= 15,84 +3,96=19,8 м².

Коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок определяются по формулам:

(11)

(12)

Дж. (13)

Дж. (14)

Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкциипри нестационарном режиме, работы Q6, Дж, определяют по формуле:

(15)

где М1, М2, МИЗ — соответственно масса внутренних стенок рабочей камеры, масса наружных облицовок и масса теплоизоляции, кг;

с1, с2, сИЗсоответственно теплоемкость металла внутренних стенок рабочей камеры, теплоемкость металла наружных облицовок и теплоемкость теплоизоляции, Дж/(кг· град);

К расчету следует принять с1=с2= 461 Дж/(кг· град), сИЗ = 921 Дж/(кг· град), МИЗ = 10 кг.

Массу внутренних стенок рабочей камеры и массу наружных облицовок принять равным по величине и определить по формуле:

кг. (16)

=

=4 460 175+66902625+1 169 670=72532470

Дж.

Количество теплоты на разогрев противня:

(17)

.

где с4 — теплоемкость металла противня. К расчету с4 принимаем с4= с1.

=2 798 631+72532470=75 331 101

Дж. (18)

=14 401 440 +5 007 420 +148 534,2 =19 557 394,2Дж .(19)

Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном Р, Вт, и стационарномР', Вт, режимах определяется по формуле:

кВт. (20)

кВт. (21)

Вывод: Рассчитанная мощность для проведения технологического процесса не превышает номинальную (52 кВт) [2].

3.2 Энергетический расчет Расчет нагревательного элемента проводим с целью определения геометрических размеров трубки, проволоки и спирали трубчатого нагревательного элемента (ТЭНа).

Конфигурация и размеры рабочего пространства, в котором установлен ТЭН.

Мощность ТЭНа Р, Вт, определяют из соотношения

(22)

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

п — количество ТЭНов, шт.

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

ТЭН используют для нагрева воздушной среды до температуры ниже 4000С. Удельную нагрузку на поверхности трубки и спирал выбираем из методических указаний.

Конфигурацию ТЭНа и размеры рабочего пространства, в котором он установлен, выявляем из конструкции заданного теплового аппарата.

Исходными данными для расчета ТЭНа представлены в таблице 3.

2.

Таблица 3.2 — Исходные данные для расчета ТЭНа Наименование Показатели 1 2 Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате,, кВт 14,0 Количество ТЭНов в аппарате, п, шт. 12 Единичная мощность ТЭНа Р, Вт 410 Напряжение электрической сети, U, В 220 Продолжение таблицы 3.2 1 2 Вид среды, в которой работает ТЭН воздух Удельная нагрузка на поверхности трубки WТ, Вт/м2 1,2· 104 Удельная нагрузка на поверхности спирали WП, Вт/м2 7· 104 Конфигурация ТЭНа трубчатая Размеры рабочего пространства, в котором установлены ТЭНы, мм Длина 1000

Ширина 760 Высота 180

Расчетная схема представлена на рисунке 3.

1.

а — параметры трубки; б — параметры спирали.

Рисунок 3.1 Схема к расчету ТЭНа Расчет ТЭНа выполняем в три этапа:

— определяем размеры трубки;

— рассчитываем размеры проволоки;

— находим размеры спирали.

Расчет размеров трубки. Определяем длину активной части трубки ТЭНа, м, по формуле:

м (23)

Где DТ — диаметр трубки ТЭНа, принимаем в пределах DT =0,012 м.

Полученное значение соотносим с размерами рабочего пространства с учетом формы ТЭНа. Длина рабочего пространства 1000 мм.

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до опрессовки LA0, m, из соотношения:

м (24)

где — коэффициент удлинения трубки в результате опрессовки, = 1,15.

Находим полную развернутую длину трубки после опрессовки, м, по формуле:

LТ=LA + 2Lп, (25)

где Ln — длина пассивного конца трубки ТЭНа.

Длину пассивного конца трубки (длину контактного стержня) Lп, принимаем в зависимости от способа крепления ТЭНа в аппарате. При способе крепления, А, Ln= 0,04 м.

LТ =0,907+2· 0,04=0,987 м.

Расчет геометрических размеров проволоки ТЭНа. Находим сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки R, Ом, из выражения:

Ом (26)

а сопротивление проволоки ТЭНа до отпрессовки R0, Ом, из выражения

(27)

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

Ом. (28)

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочейтемпературе,, Ом· м, по формуле:

(29)

где — удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 °C,

Ом· м;

— температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного

сопротивления проволоки при изменении температуры, град -1;

t — рабочая температура проволоки, °С.

Для сплава марки нихром Х15Н60 =1,18· 10−6 Ом· м, =0,17· 10−3 град -1, t=850°С.

=1,35· 10−6 Ом· м (30)

Определяем диаметр проволоки ТЭН d, м, по формуле:

0,44 м (31)

Выбираем ближайший стандартный диаметр dПР (т.е. результат округляем до десятых долей миллиметра). Принимаем диаметр проволоки спирали 0,0005 м.

Находим длину проволоки ТЭН lПР, м, из выражения:

м. (32)

Проверяем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке :

=1,1· 104 Вт/м2 (33)

не превышает предельно допустимых величин.

Расчет размеров спирали. Вычисляем длину одного витка спирали lВ, м, по уравнению:

(34)

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

стержня намотки;

dС — диаметр стержня намотки, м, выбираем из конструктивных

соображений dС = 0,003…

0,006 м.

м (35)

Находим количество витков спирали п, шт, по формуле:

шт. (36)

Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением:

м. (37)

Для обеспечения хорошею отвода тепла oт внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение а>dПР. Для выполнения условия, необходимо взять диаметр стержня намотки 0,008 м.

Проведем расчет с dС =0,008.

м (38)

Находим количество витков спирали п, шт, по формуле:

(39)

Расстояние между витками спирали а, м, связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением:

м. (40)

Определяем шаг спирали s, м, по формуле:

(45)

коэффициент шага КШ

(46)

и коэффициент стержня намотки КС

16 (47)

Определяем диаметр спирали ТЭНа DСП, м, по формуле:

DСП = dПР · (Kc+2) (48)

DСП =0,0005· (16+2)=0,009 м. (50)

Находим общую длину проволоки l0, м, с учетом навивки наконцы контактных стержней по 20 витков:

= 20,37+2· 20·0,0286 = 23,51 м. (51)

3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик печи Для определения эффективности работы печи необходимо определить следующие основные характеристики: удельный расход теплоты на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.

Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме Дж/кг, определяют по формуле:

(51)

где МГмасса готового продукта, кг.

кг. (52)

Дж/кг. (53)

Коэффициент полезного действия при стационарном режиме ηT определяют по формуле:

(54)

Производительность — основной технико-экономический показатель технологического оборудования. Формула для производительности ротационных машин имеет вид:

П= m*np =1*34= 34 кг/ч (55)

np = частота вращения рабочего вала;

m = количество рабочих позиций, 1

np = nэ / iобщ = 68/2.0=34 (56)

nэ = частота вращения вала электродвигателя, об/мин

nэ =Uобщ * iобщ = 34*2=68

iобщ — общее передаточное число всей трансмиссии (57)

iобщ = iцилиндр. = 2.0

При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами или расчетами по эмпирическим формулам с использованием коэффициентов, полученных из многочисленных опытов.

При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи.

Расчетная мощность электродвигателя:

Nэл.= N1/ηп = 1.5/0.95 = 1.5 кВт. (58)

где N1 — мощность, потребляемая механизмом1.

5; ηп — КПД передачи 0.

95.

Номинальная мощность электродвигателя, принятого по каталогу, должна быть равна или несколько больше расчетной [6].

4. Техническая характеристика проектируемой хлебопекарной печи

Основные технические характеристики и параметры печи приведены в таблице 4.

1.

Таблица 4.1 — Техническая характеристика печи Наименование параметра Значение параметра Производительность, шт./ за одну выпечку

— батоны массой 0,5 кг (6 шт. на противне) Вместимость

— хлебные формы № 7, № 10, шт.

— противни (плоские или волнистые разм. 600×660 мм) Номинальная потребляемая мощность, кВт Номинальное напряжение, В Род тока, частота тока Диапазон установки температуры в пекарной камере, °С Время разогрева до температуры 250° С, мин, не более Расход воды за один цикл пароувлажнения. л/цикл, не более Габаритные размеры, мм длина ширина (с пандусом) высота Площадь выпечки, м2

Масса, кг, не более

96*

135**

18**

3N-380 Переменный, 50Гц 50−300

7,1**

1300 * При использовании 16 ярусной стеллажной тележки.

** При использовании 18 ярусной стеллажной тележки.

Заключение

Современные печи должны быть оснащены программируемой панелью управления, где отдельные процессы выпечки занесены в память панели и обслуживающий персонал нажатием одной кнопки запускает печь в работу.

Если обслуживающий персонал будет устанавливать параметры мануально, то рано или поздно сделает ошибку. Но эти издержки по сравнению с другими небольшие.

Другим интересным вариантом панелей управления является вывод данных на внешний компьютер.

Любой производственный процесс регистрируется в компьютере и методом обратного анализа данных можно прийти к интересным выводам. Например, можно указать на плохую организацию рабочего процесса.

Перспективным решением было бы обеспечить быстро перенастраиваемыми функциями перехода с одного температурного режима выпечки на другой. Благодаря чему удастся сэкономить энергозатраты.

Процесс развития ротационных печей не прекращается, и печи в ближайшем будущем должны будут сократить затраты на рабочий персонал с помощью роботизации.

Приведем в пример решение, где ротационные печи и расстойные шкафы соединены в автоматическую линию, тележки механически подаются из шкафов расстойки в печь. Весь процесс управляется с одного терминала без нахождения обслуживающего персонала у печи.

Затраты по производству данного вида оборудования довольно высокие в настоящее время, поэтому такая система сейчас используется только в США и Японии, т. е. в странах с высокими требованиями персонала по заработной плате, но возможно, что данное ноу-хау придет и к нам.

Список использованных источников

Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н., Панфилов В. А. Машины и аппараты пищевых производств. Книга 2. — М.: Высшая школа, 2001. — 841 с.

Белобородов В.В., Гордон Л. И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания. — М.: Экономика, 1990 — 303 с.

Володарский А.В., Михелев А. А., Сигал М. Н. Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производств: — 2-е изд., перераб.

и доп. — М.: Агропромиздат, 1986. — 125 с.

Золин В. П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания: Учеб. для нач. проф. образования. — 2-е изд., стереотип. — М.: Академия, 2000. — 256 с.

Оборудование предприятий общественного питания. Тепловое оборудование: методические указания к выполнению курсового проекта / [сост.: доцент Н. П. Коршунов; ст. преподаватель Е.А. Соколова]. — 2-е изд., доп. — Новосибирск: Сиб

УПК, 2006. — 68 с.

Михелев А.А. и др. Расчет и проектирование печей хлебопекарного производства. — М.: Пищевая Промышленность, 1979. — 362с.

Порцев В. З. Структура и правила оформления текстовых документов: Методические указания. — Екатеринбург: УрГЭУ, 2005. — 54 с.

Рензяев О. П. Технологическое оборудование предприятий хлебопекарной промышленности: учебное пособие. — Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2002. — 164 с.

Хромеенков В. М. Технологическое оборудование хлебозаводов и макаронных фабрик. — Спб: ГИОРД, 2004. — 496 с.

URL:

http://www.agrocomplete.ru/equipment/rotary-ovens.html

URL:

http://www.revent-ural.ru/

Печь хлебопекарная ротационная Лист 38 Изм Лист № докум. Подп. Дата

Изм Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Печь хлебопекарная ротационная Стадия Лист Листов Проверил ДП 2 34 Н.контр. Утверж.