Аппарат пароварочный секционный модулированный

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра пищевой инженерии

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Оборудование предприятий общественного питания»

Аппарат пароварочный секционный модулированный

Исполнитель

студент гр. ТПОП-08-2

В.А. Тараданова

Руководитель

старший преподаватель

А.Ю.Никитин

Екатеринбург 2012

Содержание

Введение

1. Обзорная часть и сравнительный анализ аппаратов для варки

2. Описание проектируемого аппарата и режимов его эксплуатации

2.1 Описание конструкции аппарата пароварочного

2.2 Описание электрической схемы аппарата пароварочного

2.3 Правила эксплуатация аппарата пароварочного

3. Теплотехнический расчет проектируемого аппарата пароварочного

3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности аппарата пароварочного

3.2 Расчет нагревательного элемента

3.3 Расчет основных теплотехнических и эксплуатационных характеристик аппарата пароварочного

Заключение

Список использованных источников

Введение

Обработкой называется технологический процесс, при котором сырье или полуфабрикаты за счет сообщения им определенного количества теплоты преобразуются в продукты питания.

Целью тепловой обработки продукции является доведение ее до состояния готовности, которое характеризуется определенными органолептическими показателями продуктов (их консистенцией, вкусом, запахом, цветом), а также соответствующей температурой, степенью коагуляции белков и другими факторами.

Для правильного осуществления технологического процесса тепловой обработки и обоснования параметров соответствующего теплового оборудования принципиально важно иметь представление о характеристиках, качественно и количественно определяющих указанные свойства продуктов питания.

Картофель является незаменимым продуктом питания, ценность которого определяется содержанием углеводов (сахара, крахмала), минеральных солей и витаминов.

Характерной особенностью картофеля является его клеточная структура, при этом все внутреннее пространство клетки занимает полужидкое вещество, называемое цитоплазмой.

Подвергнутый тепловой обработке картофель приобретает более мягкую консистенцию, легче раскусывается, разрезается, протирается.

В кулинарной практике существует множество приемов тепловой обработки пищевых продуктов, но в основе их лежат два базисных способа, одним из которых и самым распространенным является варка.

Варка - это равномерное прогревание продукта по всему объему в воде, бульоне, молоке или в насыщенном паре до состояния готовности при полном погружении в обогревающую среду в открытых или закрытых сосудах.

При варке картофеля на пару потери питательных веществ минимальны, а вкус его очень хорошо сохраняется. Кроме того, заметно сокращается время варки, и уменьшаются потери массы, особенно при использовании перегретого пара.

Варка на пару широко используется в лечебном, детском и диетическом питании [1].

Пароварочные аппараты принадлежат к аппаратам, в которых осуществляется контактный способ обогрева пищевых продуктов "острым" паром (паровая варка).

Пар непосредственно соприкасается с пищевыми продуктами, прогревает их и доводит до готовности. При соприкосновении с продуктами пар конденсируется, выделяя теплоту парообразования.

При варке "острым" паром по сравнению с варкой в воде значительно снижается выщелачивание минеральных веществ из продуктов, что способствует сохранению их пищевой ценности. Кроме того, продукты получаются более вкусными и ароматными.

Целью данной курсовой работы станет проектирование аппарата пароварочного секционного модулированного АПЭСМ-2.

Задачи данной работы:

ѕ Разобраться с теоретическими вопросами, провести сравнительный анализ аппаратов для варки и сделать подробное описание выбранного аппарата;

ѕ Провести теплотехнический расчет аппарата;

ѕ Освоить либо закрепить навыки чертежа.

1. Обзорная часть и сравнительный анализ аппаратов для варки

Варка пищевых продуктов осуществляется в технологических жидкостях (бульон, молоко, вода), являющихся компонентами кулинарной продукции (в отдельных процессах технологическая жидкость сливается). За последние годы все более широкое распространение получает как наиболее прогрессивный процесс варка продуктов в атмосфере влажного насыщенного пара при его непосредственном воздействии на продукт (так называемый острый пар). По температурным режимам процесс варки может быть осуществлен при температурах ниже 100 °С, при 100 °С и выше 100 °С. Варьирование температурными режимами в процессе варки пищевых продуктов осуществляется изменением давления в рабочих камерах варочных аппаратов. Приведенные способы и режимы варки пищевых продуктов позволяют сделать общую классификацию варочных аппаратов по ряду определяющих технологических признаков (табл. 1).

Каждая группа приведенных в табл. 1 аппаратов имеет свои конструктивные особенности, обусловленные видом топлива, теплоносителя, энергии.

Конструкции варочных аппаратов должны соответствовать технологическим требованиям конкретного процесса варки пищевого продукта или кулинарного изделия в целом. Основные технологические требования, предъявляемые к конструкциям варочных аппаратов, сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением (от исходного в сырье) пищевых (белков, жиров, углеводов), минеральных, экстрактивных веществ, витаминов при минимальных затратах теплоты. Технологические цели в процессах варки различных продуктов предопределяют технологические требования к группам аппаратов и их конструкциям (табл. 2).

Таблица 1 - Классификация варочного оборудования

Среда, в которой осуществляется процесс	Режимные характеристики процесса варки	Аппараты
Технологическая жидкость	Температура жидкости ниже 100 °С (вакуумирование рабочих объемов)	Вакуум -аппараты
	Температура жидкости равна 100 °С (атмосферное давление)	Пищеварочные котлы, сосисковарки, кофеварки
	Температура жидкости выше 100 °С (давление в рабочей камере выше атмосферного)	Автоклавы, кофеварки
Влажный насыщенный пар	Температура среды выше 100 °С (давление в рабочей камере выше атмосферного)	Пароварочные шкафы, варочные аппараты непрерывного действия большой производительности

Таблица 2 - Технологические цели варки и технологические требований к конструкциям аппаратов

Варочные аппараты	Основная технологическая цель	Основные технологические требования к конструкции аппарата
Вакуум - аппараты	Максимальное сохранение естественной структуры продукта, красящих веществ, витаминов, минеральных и пищевых веществ при увеличении концентрации исходного продукта	Нагрев продукта и осуществление процесса варки (выпарки) при температуре ниже 100 °С
Пищеварочные котлы	Получение готового продукта с высокими органолептическими качествами при максимальном сохранении веществ в исходном сырье и его биологической ценности	Нагрев продукта при температуре не выше 100 °С, с регулированием режима варки в пределах температуры кипения; отключение нагрева перед окончанием процесса
Сосиско-варки	Получение вареных сосисок, сарделек с сохранением оболочки и равномерным распределением расплавленного жира в их объеме	Нагрев продукта до температуры кипения воды и выдержка его при этом режиме 2...3 мин
Кофеварки I типа	Максимальное извлечение ароматических, вкусовых веществ из порошка кофе, придание напитку свойственного ему запаха и вкуса	Нагрев напитка при температуре 100 °С с непрерывной циркуляцией воды через слой порошка кофе
Кофеварки II типа	Максимальное извлечение ароматических, вкусовых веществ из порошка кофе, придание напитку свойственного ему запаха и вкуса	Нагрев напитка при температуре жидкости выше 100 °С за счет увеличения давления воды (и ее температуры) и воздействия влажного насыщенного пара при снижении длительности процесса варки (в сравнении с варкой при температуре 100 °С)
Автоклавы	Максимальное извлечение пищевых веществ (белков, жира, минеральных, экстрактивных) при варке костных бульонов, без глубоких химических превращений	Нагрев продукта при температурах не выше 130-- 135 єС в течение 1,5...2,5 ч без доступа кислорода воздуха. Предпочтительное удаление жира в процессе варки бульонов
Пищеварочные шкафы. Варочные аппараты непрерывного действия	Максимальное сохранение пищевых и биологических веществ в продукте за минимально возможный срок	Воздействие влажного насыщенного пара при температуре 105 … 107 °С без доступа кислорода воздуха

Как правило, варку в жидкости при атмосферном давлении проводят в двух режимах. При первом режиме жидкость доводят до кипения, далее температуру жидкостей несколько снижают (на 2...3°С) и продолжают варку при слабом (тихом) кипении. Второй режим заключается в том, что жидкость с продуктом доводят до кипения, выдерживают некоторое время при этой температуре, а затем прекращают подвод теплоты. Кулинарная готовность продукта достигается за счет теплоты, аккумулированной аппаратом, жидкостью и продуктом.

Пароварочные шкафы применяют для варки продуктов на пару. Обогрев продуктов в них осуществляется «острым» паром. При непосредственном соприкосновении с продуктами насыщенный пар, конденсируясь, отдает им теплоту парообразования. При этом способе термической обработки, по сравнению с варкой в воде, значительно снижается выщелачивание минеральных веществ из продуктов, что способствует сохранению их пищевой ценности. Поэтому варку на пару широко применяют для приготовления продуктов лечебного и детского питания.

Конструктивно различают пароварочные шкафы с парогенератором и без него, а также работающих при атмосферном или избыточном давлении. Использование избыточного давления сокращает время варки пищевых продуктов и повышает производительность аппаратов, но в то же время усложняет его конструкцию и эксплуатацию. Вот потому в настоящее время серийно выпускаются только электрические пароварочные аппараты с собственным парогенератором АПЭСМ-1 и АПЭСМ-2, работающие при атмосферном давлении. Эти аппараты имеют аналогичное устройство и отличаются только количеством секций. Аппарат АПЭСМ-1 имеет одну секцию, а аппарат АПЭСМ-2 - две секции. В настоящее время разработаны и внедряются на предприятиях общественного питания новые конструкции пароварочных шкафов АПЭ-0,23А и АПЭ-0,23А-0,1, которые рассчитаны для варки продуктов на пару в функциональных емкостях. Все пароварочные аппараты работают от трехфазовой сети переменного тока.

Пароварочный аппарат АПЭСМ-2. Более подробно будет рассматриваться в следующей главе.

Пароварочный электрический аппарат АПЭ-0,23А (АПЭ-0,23А-01). Аппарат состоит из двух варочных камер, установленных на раме и закрытых с лицевой стороны индивидуальными дверями с затяжным запором. Внутри варочных камер размещены кассеты с функциональными емкостями. Под варочными камерами смонтирован парогенератор. В нижней части аппарата размещена панель с электроаппаратурой. На облицовку выведена ручка включателя и желтая лампа, сигнализирующая о включении электронагревателей аппарата.

Аппарат АПЭ-0,23А монтируется на общей ферме совместно с другими аппаратами; Каждый аппарат комплектуется функциональными емкостями (2 шт.)|, крышками к ним (2 шт.), кассетами (2 шт.), противнями (8 шт.) [2].

По конструктивным особенностям котлы разделяют на: опрокидывающиеся и неопрокидывающиеся.

К опрокидывающимся котлам относят: КПЭ 40, КПЭ 60, КПЭСМ 60.

К неопрокидывающимся котлам относят: КПЭ 100, КПЭ 160, КПЭ 250.

Рисунок 1 - Котел пищеварочный КПЭ - 40: 1 - нагревательные элементы; 2 - корпус; 3 - пароводяная рубашка; 4 - трубопровод; 5 - варочный сосуд; 6 - крышка; 7 - электроконтактный манометр; 8 - заливная воронка; 9 - кран воронки; 10 - предохранительный клапан; 11 - маховик; 12 - станина; 13 - кран уровня; 14 - дно варочного сосуда.

Это опрокидывающийся стационарный котел (рисунок 1), состоящий из варочного сосуда с пароводяной рубашкой и крышкой, станины, узла контрольно-измерительной арматуры, трубопровода для заполнения котла водой и станции управления котлом, устанавливаемой отдельно от него.

Замкнутое пространство между варочным сосудом, корпусом и съемным дном, предназначенное для воды и пара, является пароводяной рубашкой. В съемное дно вмонтированы три трубчатых электронагревателя [2].

Пространство между наружным кожухом и корпусом пароводяной рубашки заполняется теплоизоляцией. На наружном кожухе закреплены две цапфы - левая и правая, вращающиеся в съемных подшипниках, смонтированных на чугунной станине. На правой стойке станины в одном корпусе с подшипником находится, червячная передача с маховиком, с помощью которого котел опрокидывается во время разгрузки. Через правую цапфу проходит трубка, соединяющая пароводяную рубашку с узлом контрольно - измерительной арматуры. Последняя состоит из заливной воронки с краном, служащим для залива воды в кожух пароводяной рубашки, электроконтактного манометра, с помощью которого осуществляется автоматическое регулирование процесса нагрева, предохранительного клапана, срабатывающего при повышении давления в пароводяной рубашке свыше 0,5 кг/см² [2].

В нижней части котла установлен кран уровня, предназначенный для контролирования уровня воды, заливаемой в пароводяную рубашку. В процессе эксплуатации котла уровень воды в пароводяной рубашке не должен быть выше уровня крана и ниже уровня трубчатых электронагревателей. Нижний уровень воды в пароводяной рубашке контролируется автоматически с помощью электрода (защита от «сухого хода») [2].

Вода в варочный сосуд заливается с помощью водоразборного устройства - трубопровода который укреплен на левой стойке станины и имеет вентиль и поворотную трубу. На трубопроводе над вентилем установлен поворотный кронштейн, на который можно вешать крышку котла, полотенце [2].

Котел КПЭ-60 (рисунок 2) рассчитан на островное размещение в горячем цехе. Аппарат относится к типу косвенного обогрева (снабжен паровой рубашкой), приспособлен к варки на пару с использованием перфорированного вкладыша. Котел оснащен предохранительным вентилем, датчиком давления и двигателем опрокидывания с защитой от перегрузки, имеет функцию автоматического заполнения рубашки водой [2].

Варочный сосуд котла изготовлен из нержавеющей стали, сверху он закрывается съемной крышкой. Варочный сосуд помещен в наружный котел со съемным днищем, в которое вмонтированы три тэна. Пространство между наружным котлом и варочным сосудом является пароводяной рубашкой, в которую через наполнительную воронку заливается кипяченая вода. Между кожухом и наружным котлом помещена теплоизоляция - мятая алюминиевая фольга [2].

В нижней части котла установлен кран уровня, соединенный с полостью рубашки, с помощью которого в ней происходит контроль уровня воды. Уровень воды в пароводяной рубашке не должен быть выше уровня крана и ниже уровня тэнов [2].

Автоматическое регулирование теплового режима котла производится с помощью электроконтактного манометра ЭКМ, включенного в электрическую схему котла [2].

Рисунок 2 - Котел пищеварочный КПЭ - 60: 1 - варочный сосуд; 2 - наружный корпус; 3 - пароводяная рубашка; 4 - днище - диск наружного корпуса; 5 - тэны; 6 - носик; 7 - съемная крышка; 8 - наружный кожух; 9 - тепловая изолиния; 10 - чугунная вилкообразная станина; 11 - стойка станины; 12 - механизм для поворота котла; 13 - маховик с рукояткой; 14 - водопроводная труба; 15 - водозапорный вентиль; 16 - поворотная трубка - головка; 17 - кран уровня; 18 - манометр; 19 - двойной предохранительный клапан; 20 - заливная воронка.

На рисунке 3 изображен пищеварочный электрический секционный модулированный котел, предназначенный для приготовления первых, вторых и третьих блюд, а также соусов. Он может использоваться на предприятиях общественного питания как отдельно стоящий аппарат или в составе технологических линий.

Рисунок 3 - Котел пищеварочный КПЭСМ - 60: 1 - сосуд варочный; 2 - манометр; 3 - рубашка пароводяная; 4 - предохранительный клапан; 5 - поворотный механизм; 6 - тэн.

Котел модулированный, т.е. его габариты кратны единому модулю по длине, а ширина и высота соответствуют ГОСТ 18914 - 73. Котел устанавливается на регулируемых по высоте ножках [2].

Корпус котла прямоугольной формы с двумя тумбами: в правой расположен механизм опрокидывания котла, посредством которого котел наклоняется вперед для слива содержимого и назад, обеспечивая доступ к тэнам, в левой - станция управления котлом. На лицевую сторону левой тумбы выведены: кнопки «Пуск» (черная), «Стоп» (красная), сигнальные лампы «Сильно» (зеленая), «Слабо» (желтая), лампочка «Нет воды» и переключатель для установки режима работы котла [2].

Рубашка заполняется водой через наливную воронку, установленную на правой тумбе котла. Для проверки наличия воды в пароводяной рубашке котел имеет контрольный кран [2].

Кожух варочного сосуда покрыт теплоизоляционным материалом. Корпус котла изготовлен из стальных листов, покрытых белой эмалью.

2. Описание проектируемого аппарата и режимов его эксплуатации

2.1 Описание конструкции аппарата пароварочного

Устройство и принцип работы пароварочных аппаратов рассмотрим на примере аппарата пароварочного электрического АПЭСМ-2, который предназначен для варки на пару мяса, рыбы, овощей, а также для подогрева различных кулинарных изделий.

На предприятиях общественного питания его используют самостоятельно или в составе технологических линий.

Аппарат (Рисунок 4) представляет собой шкаф, состоящий из двух секций и подставки. В каждой секции есть две самостоятельные варочные камеры, выполненные из нержавеющей стали. Секции и подставка облицованы стальными листами, покрыты эмалью белого цвета.

Внутри варочных камер устанавливаются сплошные и перфорированные противни для продуктов, варка которых производится паром, поступающим по трубопроводу из парогенератора.

Рабочие камеры закрываются дверцами, снабженными ручками - запорами. В основании шкафа расположен парогенератор с тенами и питательный бачок с поплавковым клапаном, который контролирует уровень воды в парогенераторе.

Принцип действия заключается в том, что вода в парогенераторе нагревается электронагревателями. Образующийся при этом пар поступает в варочные камеры, соприкасается с находящимися там продуктами и конденсируется, выделяя тепло, за счет которого и происходит варка продуктов.

Для регулирования количества пара, подаваемого в отдельные рабочие камеры аппарата, в каждой из них предусмотрена заслонка с выдвижной ручкой.

Нагрев воды в парогенераторе осуществляется тэнами, мощность которых регулируется с помощью пакетного переключателя в соотношении 4-3-2-1. Регулирование осуществляется параллельным включением всех четырех тэнов (сильный нагрев), трех или двух тэнов (средний нагрев) и одного тэна (слабый нагрев). Защита тэнов от «сухого хода» производится с помощью реле давления. Подача пара в варочные камеры шкафа регулируется шибером. Образующийся при обработке продуктов конденсат собирается на дне камеры и отводится по трубопроводу в канализацию.

На лицевой стороне шкафа вверху расположены блок электроаппаратуры и две сигнальные лампы (красная лампа -- «Нет воды» и зеленая лампа -- «Включено»), а также ручка переключателя и кнопки «Пуск» и «Стоп».

Конструкция аппарата допускает установку его в технологических линиях вместе с другим модулированным оборудованием [2].

Рисунок 4 - Пароварочный аппарат АПЭСМ-2: 1 -- вентиль на сливном трубопроводе; 2--тэны; 3 -- парогенератор; 4 -- ножки; 5 -- дверца камеры; 6-- вентиль на парогенераторе; 7 -- замок; 8 -- основание; 9 -- пульт управления; 10 -- болт заземления; 11 -- кожух клеммника тэнов; 12 -- питательный бачок; 13 -- датчик системы автоматики защиты от сухого хода; 14 --паропровод; 15 -- сотейник перфорированный; 16 -- съемный угольник для установки.посуды; 17 -- варочная камера; 18 --сотейник неперфорированный; 19 -- колпак (верхняя крышка); 20 - трубопровод для отвода конденсата в канализацию; 21 -- лампы сигнальные; 22--выключатель; 23 -- переключатель

2.2 Описание электрической схемы аппарата пароварочного

Ниже на рисунке 5 представлена схема электрическая аппарата пароварочного АПЭСМ-2.

Для включения аппарата в работу включают пакетный переключатель S2 и, нажав на кнопку S1 («Пуск»), подают питание на катушку магнитного пускателя К1, который своими контактами К1 включает часть тэнов и подключает к сети катушку магнитного пускателя К2, который своими контактами К2 включает остальные тэны. Предварительно пакетный переключатель S2 устанавливают в положение, соответствующее максимальной мощности аппарата. В момент включения загорается зеленая сигнальная лампа Н1. Если в процессе работы или в момент пуска аппарата подача воды прекратится (давление в водопроводной сети упадет ниже 50 кПа), реле давления разомкнет цепь питания катушки магнитного пускателя К1, при этом прекратится питание и катушки магнитного пускателя К2 отключат своими контактами К1 и К2 все тэны от сети, одновременно загорится красная сигнальная лампа Н2.

После разогрева аппарата пакетным переключателем S2 переключают аппарат на среднюю (если работают все варочный камеры) или минимальную мощность. Максимальную мощность включают лишь в начальный период для сокращения продолжительности разогрева аппарата. При стационарном режиме работа максимальной мощности приводит к перерасходу электроэнергии, не изменяя продолжительности варки продуктов [3].

2.3 Правила эксплуатации аппарата пароварочного

Перед началом работы заполняют парогенератор водой, для чего открывают вентиль на подводящем трубопроводе холодной воды. Затем загружают продукты в емкости, устанавливают их в кассеты или на направляющие варочных камер. При этом необходимо помнить, что неперфорированные емкости ставятся в верхнюю часть камеры. После этого включают аппарат на сильный нагрев: АПЭСМ-2 -- поворотом ручки включается в положение "4", АПЭ-0,23А -- в положение "1". При этом в аппарате АПЭ-0,23А загорается желтая сигнальная лампа, в аппарате АПЭСМ-2 -- лампа "Нагрев". Переключение аппарата на слабый нагрев в аппарате АПЭ-0,23А производится автоматически, в аппарате АПЭСМ-2 вручную после того, как из конденсатопровода появится устойчивая струя пара. Далее ручку переключателя устанавливают в положение "3" и, как только вновь появится устойчивая струя пара, устанавливают ее в положение "2" или "1".

При достижении в рабочих камерах температуры 95...96°С в секции загружают посуду с продуктами. Во время тепловой обработки продуктов не следует открывать дверцы камер, так как это способствует увеличению срока их варки. Ориентировочное время варки продуктов (в мин) от холодного состояния аппарата составляет при варке мяса -- от 140 до 170, рыбы -- от 35 до 50, картофеля очищенного -- от 85 до 90, свеклы -- от 120 до 140, моркови -- от 100 до 120, сосисок -- от 30 до 40 и т. д. Овощи рекомендуется варить в перфорированных емкостях, мясо -- в емкости со сплошным дном, помещая ее верхнюю камеру, котлеты, сосиски, сардельки в перфорированную емкость, рыбу и рыбное филе -- как в перфорированную, так и неперфорированную емкость. Готовность продукта определяется органолептически.

Перед выгрузкой продуктов отключают аппарат и через 2--3 мин производят его разгрузку. Необходимо соблюдать осторожность при открывании, так как из камеры начинает выходить пар.

После окончания варки продуктов следует:

-- выключить аппарат путем установки пакетного переключателя в положение 0;

-- слить воду из парогенератора и питательного бачка;

-- вынуть емкости, формы, сетки, вымыть их и просушить;

-- промыть каждую секцию горячей водой с мылом;

-- удалить отложение накипи с парогенератора жесткой щеткой и обтереть его чистой тканью.

При санитарной обработке не рекомендуется использовать стиральную соду, так как она разрушает алюминий [4].

3. Теплотехнический расчет аппарата пароварочного

3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности аппарата

Данные для расчета аппарата пароварочного приведены в таблице 3, на рисунках 5 и 6 приведены схема температур в различных точках конструкции и схема определения площадей теплоотдающих поверхностей [5].

Таблица3 - Результаты исследования аппарата пароварочного

Наименования параметра	Условное обозначение параметра	Значение параметра
Начальная температура элементов шкафа, воздуха в рабочей камере, противня, °С	t1н, t2 н, t3н, t4н	20
Температура окружающей среды, °С	tв	18
Начальная температура картофеля, °С	t5н	20
Конечная температура воздуха в рабочей камере, °С	t3к	100
Конечная температура наружных облицовок, °С	t1к	30
Конечная температура внутренних стенок камеры, °С	t2к	100
Конечная температура противня, °С	t4к	100
Конечная температура поверхности картофеля, °С	tпк	100
Конечная температура центра картофеля, °С	tцк	95
Продолжительность разогрева шкафа, с	фр	2400
Продолжительность термообработки продукта, с	фт	1500
Масса противня, кг	М4	2,5
Выход готового продукта, %	Z	95
Ширина корпуса шкафа, м	A	0,80
Длина корпуса шкафа, м	B	0,84
Высота корпуса шкафа, м	H	1,65
Ширина противня, м	A	0,30
Длина противня, м	B	0,40
Мощность шкафа, Вт	Pн	10000
Масса шкафа, кг	M	240



Рисунок 5 - Схема температур в различных точках конструкции

Рисунок 6 - Схема определения площадей теплоотдающих поверхностей

Поскольку шкаф АПЭСМ-2 является аппаратом периодического действия, для определения наибольших затрат теплоты расчет необходимо вести как для стационарного, так и нестационарного режимов его работы.

Количество теплоты, затраченное соответственно при нестационарном Q_ЗАТР, Дж, и стационарном режимах Q_ЗАТР, Дж, определяется по формулам

(1)

(2)

где Q₅, Q?₅- количество теплоты, теряемое наружными поверхностями шкафа в окружающую среду соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Дж;

Q₆ - количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции шкафа при нестационарном режиме работы шкафа, Дж.

Q₁ - количество полезно используемой теплоты на разогрев продукта, Дж;

Q_ПР - количество теплоты на разогрев противня, Дж.

Количество полезно используемой теплоты Q1, Дж, определяется по формуле

(3)

(4)

где с - теплоемкость продукта, Дж/(кг?град);

t- конечная среднеобъемная температура картофеля, °С;

ДW, ДW' - количество испарившейся жидкости за период термообработки продукта, кг;

r - удельная теплота парообразования, Дж/кг.

Для расчетов следует принять теплоемкость продукта для картофеля с = 3515 Дж/(кг/град).

Конечная среднеобъемная температура картофеля может быть определена по формуле

(5)

Количество испарившейся жидкости ДW за период термообработки продукта

(6)

где М₅ - единовременная загрузка аппарата.

Поскольку производительность аппарата составляет 75 кг/ч, а продолжительность термообработки картофеля с учетом загрузки и разгрузки занимает 30 минут, то единовременная загрузка аппарата составляет 37,5 кг.

Удельная теплота парообразования r, Дж/кг

(7)

Рассчитываем количество полезно используемой теплоты Q_1, Дж

Количество теплоты, теряемое наружными облицовками шкафа в окружающую среду Q₅, Дж, и Q'₅, Дж, определяют по формулам

(8)

(9)

где F - суммарная площадь наружных облицовок шкафа, м²;

б₁, б?₁- коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок шкафа соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м²/град).

Площадь наружных облицовок шкафа F, м²

(10)

Коэффициенты теплоотдачи от наружных облицовок определяются по формулам

 (11)

(12)

Рассчитываем количество теплоты, теряемое наружными облицовками шкафа в окружающую среду Q₅, Дж, и Q'₅, Дж

Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы котла Q₆, Дж, определяют по формуле

(13)

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

с₁, с₂, с_ИЗ - соответственно 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), с_ИЗ = 921 Дж/(кг/град).

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

(14)



Рассчитываем количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы котла Q₆, Дж

Количество теплоты на разогрев противня Q_ПР, Дж

(15)

где с₄ - теплоемкость металла противня.

К расчету с₄ принять равной с₁.

92200 10 = 922000 Дж

Рассчитываем количество теплоты, затраченное соответственно при нестационарном Q_ЗАТР, Дж, и стационарном режимах Q_ЗАТР, Дж

(16)

(17)

Мощность, затраченная на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарном P, Вт, и стационарном P', Вт, режимах определяется по формуле

 (18)

(19)

При расчетах было получено значение мощности, затраченной на проведение заданного технологического процесса Р = 3789 Вт и Р'= 9408 Вт для расчетов ТЭНов примем мощность аппарата равной Р = 10000 Вт [5].

3.2 Расчет нагревательных элементов

Для расчета ТЭНа необходимо иметь сведения о его мощности P, напряжении в электрической сети U, удельных нагрузках на поверхности трубки W_T и поверхности спирали W_П, конфигурации, а также о размерах рабочего пространства, в котором он установлен [6].

Суммарную мощность ТЭНов, установленных в аппарате определяют при расчете теплового баланса и определения мощности аппарата.

Мощность ТЭНа P, Вт, определяют из соотношения

(20)

где УР - суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, Вт;

n - количество ТЭНов, шт.

Напряжение электрической сети U, В, определяют из технической характеристики аппарата с учетом электрической схемы включения ТЭНа в сеть. Очный шкаф конструкция схема

В зависимости от того в какой среде работает нагревательный элемент выбирают поверхностную нагрузку нагревателя. Значения удельных нагрузок на поверхности трубки W_T и поверхности спирали W_П берут из таблицы 3 [4, с. 17].

Исходные данные сводят в таблицу 4

Таблица 4 - Исходные данные для расчета ТЭНа

Наименование показателя	Значение показателя
Суммарная мощность ТЭНов, установленных в аппарате, УР, Вт	10000
Количество ТЭНов в аппарате, n, шт	4
Единичная мощность ТЭНа, Р, Вт	2500
Напряжение электрической сети, U, В	220
Вид среды, в которой работает ТЭН	Вода
Удельная нагрузка на поверхности трубки
Удельная нагрузка на поверхности спирали
Конфигурация ТЭНа	U - образная

Перед выполнением расчета вычерчивают эскиз ТЭНа с указанием расчетных параметров (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема к расчету ТЭНа

Определяем длину активной части трубки ТЭНа L_A, м, по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

(21)

где L_A - длина активной части трубки ТЭНа, м;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт;

D_T - диаметр трубки ТЭНа, м;

W_T - удельная нагрузка на поверхности трубки, Вт/м2;

Диаметр трубки принимают в пределах D_T =0,006…0,016 м.

Рассчитываем длину активной части трубки ТЭНа до проковки L_ao, м, по формуле

(22)

где L_A - длина активной части трубки ТЭНа, м;

в - коэффициент удлинения трубки в результате проковки (в=1.15)

Находим полную развернутую длину трубки после проковки L_T, м, по формуле

(23)

где L_п - длина пассивного конца трубки ТЭНа, м.

К расчету принимаем длину пассивного конца трубки L_п = 65 мм = =0,065 м.

Находим сопротивление проволоки ТЭНа после проковки R, Ом, по формуле

(24)

где R - сопротивление проволоки ТЭНа после проковки, Ом;

U - напряжение электрической сети, В;

Р - единичная мощность ТЭНа, Вт.

Находим сопротивление проволоки ТЭНа до проковки R_o, м, по формуле

(25)

где б_R - коэффициент изменения сопротивления проволоки в результате проковки, принимаем б_R = 1,3.

Рассчитываем удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре с_T, Ом·м, по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

(26)

где с₂₀- удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре 20 ⁰С, Ом·м;

б - температурный коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления проволоки при изменении температуры, град^-1;

t - рабочая температура проволоки, ⁰С.

К расчету принимаем сплав Нихром Х15Н60 со следующими параметрами: с₂₀ = 1.10·10^-6 Ом·м; б = 0.17·10^-3; t = 850 ⁰С.

Определяем диаметр проволоки ТЭНа, d, м, по формуле

Размещено на http://www.allbest.ru/

(27)

Выбираем ближайший стандартный диаметр, d_ПР = 0,0007мм.

Находим длину проволоки ТЭНа l_пр м, по формуле

(28)

Рассчитываем значение фактической удельной поверхностной мощности на проволоке W_ПФ Вт/м², по формуле

(29)

< , т.е. не превышает предельно допустимой удельной мощности.

Вычисляем длину одного витка спирали l_в м, по формуле

 (30)

где 1,07 - коэффициент увеличения диаметра спирали после снятия ее со стержня намотки;

d_c - диаметр стержня намотки, м. Принимаем d_{c =} 0.006 м.

Находим количество витков спирали n, шт., по формуле

(31)

Находим расстояние между витками спирали а, м., которое связано с длиной активной части трубки ТЭНа соотношением

(32)

Для обеспечения хорошего отвода тепла от внутренней поверхности спирали должно быть соблюдено соотношение а > d_пр.

Определяем шаг спирали s,м, по формуле

(33)

Вычисляем коэффициент шага К_ш, по формуле

 (34)

Вычисляем коэффициент стержня намотки К_с, по формуле

(35)

Определяем диаметр спирали ТЭНа d_сп м, по формуле

(36)

Находим общую длину проволоки l_o, м, с учетом навивки на концы контактных стержней по 20 витков

(37)

[6]

3.3 Расчет основных и эксплуатационных характеристик котла

аппарат пароварочный тепловой варка

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

 (38)

где МГ - масса готового продукта, кг.

Расход теплоты на единицу готового продукта с учетом затрат на разогрев аппарата и жидкости qT, Дж/кг, определяют по формуле

(39)

Масса готового продукта

(40)

Рассчитываем расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режиме

Рассчитываем расход теплоты на единицу готового продукта при нестационарном режиме

Коэффициент полезного действия при нестационарном зТ и стационарном зТрежимах определяют по формулам:

(41)

(42)



Заключение

Итогом курсового проекта стало проектирование аппарата пароварочного секционного модулированного АПЭСМ-2. Данный аппарат имеет высокую мощность и производительность, что дает возможность использовать его как на предприятиях с небольшой мощностью, так и с высокой. Данный аппарат может использоваться для приготовления блюд лечебного, диетического и других видов питания, поскольку такой вид тепловой обработки, как варка на пару позволяет сократить потери питательных веществ и витаминов в исходном продукте

Был выполнен теплотехнический расчет аппарата и получена мощность, затраченная на технологический процесс, а именно варка картофеля, равная 10000 Вт. Также был проведен расчет ТЭНов, в аппарате пароварочном секционном модулированном АПЭСМ-2, их 4 штуки, каждый имеет мощность, равную 2500 Вт. Итогом теплотехнического расчета стал расчет основных эксплуатационных характеристик аппарата: были получены коэффициенты полезного действия при нестационарном и стационарном режимах, они равны 0,50 и 0,90 соответственно.

Список использованных источников

1. Ратушный А.С., Хлебников В. И., Баранов Б. А. Технология продукции общественного питания. В 2-х т. 2-е изд. Т. 1. Физико-химические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке. Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений. - М.: Мир, 2007. - 351 с: ил.

2. 2 Беляев М.И. Оборудование предприятий общественного питания: в 3-х т. Т.

3. Гуляева В.А. "Оборудование предприятий торговли и общественного пи-тания: Полный курс: Учебник. - М.: ИНФРА - М, 2002. - 543 с. - (Серия "Высшее образование").

4. Могильный М.П., Калашнова Т. В., Баласанян А.Ю. Оборудование пред-приятий общественного питания: "Тепловое оборудование" Учеб. пособие для студ. Высш. учеб. заведений. М.: Издат. центр "Академия", 2004.-192с.

5. В.З Порцев., Ю.Р. Муратов., Т.С. Порцева., В.С. Ломовцев. Методические указания к выполнению курсовых лабораторной работы по курсу «Оборудование предприятий общественного питания». - Екатеринбург: УрГЭУ, 1996. - 20 с.

6. 6 В.З.Порцев «Расчет конструктивных параметров электрических нагревательных элементов и генераторов излучения», Екатеринбург - 2001;

7. Порцев В.З., Фролова Г.Ф., Решетников И.Ф. "Структура и правила оформления текстовых документов" - Екатеринбург: Изд-во Урал. Гос. Экон. ун-та, 2005. - 53 с.

Размещено на Allbest.ru

...