Проект котла стравоварильного типу КПЕ-120

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Харківський державний університет харчування та торгівлі

Кафедра устаткування підприємств харчування

Пояснювальна записка

До курсового проекту на тему: «Проект котла стравоварильного типу КПЕ-120»

За дисципліною «Устаткування в галузі»

Виконавець:3 курс, гр. ТХ-12 Зубенко О.О.

Керівник: к.т.н.,доцент Горєлков Д.В.

Харків 2015

Зміст

Вступ

Розділ 1. Характеристика стравоварильного устаткування, що працює на електричному обігріві

Розділ 2.Будова, принцип дії, правила експлуатації

Розділ 3.Теплотехнічний розрахунок електричного котла КПЕ

Висновок

Перелік викоростоної літератури

Вступ

Варильне обладнання широко застосовується не тільки на підприємствах ресторанного господарства, але і на підприємствах м'ясної, молочної та консервної промисловості. Варка - один з основних видів теплової обробки харчових продуктів. Це процес гідротермічної обробки харчових продуктів у рідкому середовищі: у воді, бульйоні, молоці, соусі і т. п. стравоварильний котел тепловий електричний

Варка ряду харчових продуктів протікає в специфічних умовах теплообміну.

Конструкції варильних апаратів повинні відповідати технологічним вимогам конкретного процесу варіння харчового продукту або кулінарного виробу в цілому.

Основні технологічні вимоги, що пред'являються до конструкцій варильних апаратів зводяться до отримання високоякісного готового продукту з максимальним збереженням харчових (білків, жирів, вуглеводів), мінеральних, екстрактивних речовин, вітамінів при мінімальних витратах теплоти.

В останні роки намітилася тенденція на використання в конструкціях апаратів гріючих елементів, що складаються з уніфікованих листоканильных панелей. Таке конструктивне рішення створює оптимальні умови для уніфікації основних вузлів, зменшення металоємності, покращує технологічні та ергономічні показники та покращує умови праці обслуговуючого персоналу.

Правильний вибір і ефективна експлуатація технологічного обладнання дозволяють підвищити рівень обслуговування клієнтів підприємств громадського харчування, інтенсифікувати працю обслуговуючого персоналу, знизити витрати фізичної праці, зменшити втрати сировини та питомі витрати енергії.

Крім вітчизняного обладнання на всесвітньому ринку широко представлені і закордонні апарати. На жаль, іноді технічний рівень деяких видів обладнання не відповідає технологічним параметрами. Насичення ринку відбувається на тлі появи великої кількості однотипного обладнання, що поставляється різними закордонними фірмами, при припиненні виробництва і продажу вітчизняних аналогів.

У представленому курсовому проекті висвітлюються питання, пов'язані з призначенням, класифікацією, обладнанням, особливостями експлуатації, а також принципами розрахунку і конструювання обладнання.

Розділ 1. Характеристика стравоварильного устаткування, що працює на електричному обігріві

Класифікація страворальних котлів

У закладах ресторанах громадського експлуатуються котли різних типів, що відрізняються способом обігріву, місткістю і формою варильних судин, видом енергоносіїв. Всі ці відмінності визначають номенклатурний ряд пищеварочных котлів і їх класифікацію.

1. В залежності від тиску у варочному посудині всі котли класифікуються на

*харчоварильні котли, що працюють при атмосферному чи невеликому надлишковому тиску,

*автоклави, що працюють при підвищеному тиску (250 кПа).

2. В залежності від джерела теплоти котли поділяються на

*твердопаливні,

*газові,

*електричні

*парові.

3. За способом установки котли класифікуються на

*не перекидні,

*перекидні

*зі знімним варильних посудиною.

Як правило, неопрокидывающиеся котли випускаються місткістю варильного судини понад 100 дм3, а перекидні - місткістю менше 100 дм³. Котли зі знімним варильних посудиною мають місткість менше 60 дм³.

4. Залежно від способу обігріву розрізняють котли з

*безпосереднім обігрівом;

*непрямим обігрівом.

Котли з безпосереднім обігрівом (теплота до продуктів передається через розділову стінку) можуть працювати на твердому паливі, газі і електричному обігріві. По конструкції і експлуатації вони більш прості, ніж котли з непрямим обігрівом, однак їм притаманні недоліки: низький ККД, складність регулювання теплового режиму, можливість пригорання продуктів. Котли з непрямим обігрівом (теплота передається через проміжний теплоносій.) працюють при підвищеному тиску гріючої сорочці (до 150 кПа). В якості проміжного теплоносія використовується вода.5.По соотношению основных геометрических размеров котлы классифицируются на

·немодулированные,

·секционные модулированные.

·котлы под функциональные емкости.

Немодульовані харчоварильні котли мають циліндричну форму варильного судини. Секційні модульовані котли і котли під функціональні ємності мають варильний посудину у вигляді прямокутного паралелепіпеда. Зовнішні розміри цих котлів уніфіковані, вони мають однакову висоту і ширину (глибину), довжина їх кратна модулю (у секційних модульних котлів - 210 мм, у котлів під функціональні ємності - 100 мм). Варильний посудину котлів під функціональні ємності має розміри, відповідні розмірам функціональних ємностей.

Котли з непрямим обігрівом одержали найбільше поширення. В якості проміжного теплоносія в таких котлах використовується вода (кип'ячена або дистильована). Також найбільшою популярністю користуються котли електричні, на 1-му місці і газові, на 2-ом.

З наведеної вище класифікації, що розглядається в даній роботі котел відноситься до секційно-модульованим парових котлів з непрямим обігрівом, з неопрокидывающимся варильних посудиною.

Сучасна вітчизняна промисловість пропонує крім вищевказаних, виготовлення апаратів на замовлення.

На замовлення виготовляються:

*котли більше 400 літрів.

*технологічні установки на базі котлів.

*котли з комбінованим обігріванням.

*різні модифікації котлів.Также могут изготавливаться котлы с мешалками, как на базовой конструкции котла, так и на конструкции, предлагаемой заказчиком по техническим условиям заказчика.

Нововведенням у виготовленні секційно-модульованих котлів є об'єднання двох котлів в одному корпусі, що працюють незалежно один від одного.

За кордоном популярні котли з комбінованим способом обігріву (паровий і електричний обігрів, прово і газовий та ін). В даний час досить широкий вибір вітчизняних апаратів, пропонованих як великими заводами, так і невеликими приватними фірмами, тому гострої необхідності у виборі зарубіжних аналогів немає.

Згідно зі схемою класифікації стравоварильних котлів здійснюється їх буквено-цифрова індексація.

У немодульованих котлів букви позначають групу, вид котла і вид енергоносія. Цифри показують місткість варильного судини в дм³. Наприклад, індекс котла КПЕ-160 розшифровується наступним чином: - котел, П - пищеварочный, Е - електричний, 160 - місткість (дм³). У секційних модульованих котлів до буквеному індексу додаються літери СМ. У котлів під функціональні ємності індекс включає літери: СЕ - котел електричний і число, що показує місткість варильного судини в дм³. Буквено-цифровий індекс пристроїв зі знімним варильних посудиною (УЭВ-60) розшифровується як пристрій електричне місткістю 60 дм³.



Рис. 1.1 - Котел стравоварильний КПЭ-160 (ООО «Солнечное»)

Назва	Маса, кг	Мощность, кВт	Об'єм	Розміри, мм	Час розігріву, хв
Котел стравоварильний КПЭ-160	245	21	160	довжина 1050 глибина 1150 висота 1215	54
Котел стравоварильний КПЭ-100	190	15	100	довжина 940 глибина 950 висота 1200	50
Котел стравоварильний КПЭ-250	260	30	250	довжина 1500 глибина 920 висота 1170	55
Котел стравоварильний КПЭ-60	176 кг	9,45	60	довжина 955 ширина 640 висота 1000	45

Стравоварильні котли мають кілька режимів нагрівання, що дає можливість регулювати температуру в процесі готування. Передбачено три режими приготування страв - розігрів, приготування і варіння на пару. Під час роботи котел акумулює теплову енергію, завдяки чому їжа залишається теплою ще довгий час після приготування Котли можуть бути опрокидуювачим або нерухомими (стаціонарними). Кришки котлів можуть закриватися герметично (за типом скороварки) або негерметично (як у звичайних баняках). Готовий продукт зливається через кран, розташований на лицьовій панелі котла, або вивантажується за допомогою нахилу котла. Управління котлом найчастіше здійснюється електронним способом, шляхом вибору однієї з існуючих програм або самостійного програмуванні потрібного режиму.

Рис.1.2 Котел стравоварильний ABAT КПЭМ-160/9 Т

Назва	Маса, кг	Мощность, кВт	Об'єм	Розміри, мм	Час розігріву, хв
Котел стравоварильний ABAT КПЭМ-160/9 Т	245	18,1	160	довжина 840 глибина 1000 висота 1030(940)	60
Котел стравоварильний ABAT КПЭМ-60/7 Т	92	9,1	60	довжина 850 глибина 800 висота 1040(950)	40
Котел стравоварильний Abat КПЭМ 60/9 Т	94	9,1	60	довжина 640 глибина 1000 висота 1030(940)	40
Котел стравоварильний ABAT КПЭМ-100/9 Т	121 кг	18,1	100	довжина 840 ширина 1000 висота 1030(940)	55

Стаціонарний травний електричний котел Abat КПЭМ використовується для приготування бульйонів, напоїв і кип'ятіння води. Котли використовуються на підприємствах громадського харчування самостійно або в складі технологічних ліній. Працює у двох режимах: варіння і кип'ятіння. На лицьовій панелі котла у пристосований кран великого діаметру. Через нього здійснюється зливання готового продукту.

Вода нагрівається способом «парової сорочки». При відсутності води в ній, спрацьовує автоматичне відключення нагріву.. Котел Abat КПЭМ має три режими роботи: Режим 1: підігрів або до готування (найнижча потужність). Режим 2: призначений для основного приготування (середня потужність). Режим 3: доведення до кипіння (максимальна потужність).

Рис.1.3 Котел стравоварильний Metos Proveno Combi 150E

Назва	Напруга, В	Мощность, кВт	Об'єм	Розміри, мм	Частота струму,Гц
Котел стравоварильний Metos Proveno Combi 150E	400	25,5	150	довжина 1350 глибина 920 висота 1280	50/60
Котел стравоварильний Metos Proveno Combi 300E	400	49.5	300	довжина 1550 глибина 1160 висота 1280	50/60
Котел стравоварильний Metos Proveno Combi 80S	230	1	80	довжина 1044 глибина 690 висота 1280	50/60
Котел стравоварильний Metos Proveno Combi 100S	230	1	100	довжина 1144 ширина 690 висота 1280	50/60

Котел стравоварильний Proveno Combi 150E виробництва Metos є різновидом професійного обладнання, що використовується спеціально для приготування перших і других страв, а також гарнірів, соусів, різних напоїв і багато чого іншого. Обробка з використанням стравоварильного котла передбачає можливість не просто варіння, але також пасерування та інших видів теплової обробки продуктів. Для того, щоб перетирати і змішувати продукти, з яких готуються страви в стравоварильному котлі Proveno Combi 150E, є міксер. Заявлені виробником габарити котла стравоварильного Proveno Combi 150E з каталогу iPelican: довжина - 1350 мм глибина - 920 мм, висота - 1280 мм. Виконання котла стравоварильного відповідає стандартам. Натуральний смак і харчові властивості страв зберігаються за рахунок того, що при обробці їжа піддається непрямому обігріву - тобто конструкція котла передбачає подвійні стінки, між якими знаходиться рідина, що виконує роль теплоносія, під впливом тепла і відбувається приготування продуктів. У моделі Proveno Combi 150E є кран для затоки води. І, що важливо, цей котел стравоварильний простий в обігу, система управління - електронне. Для зручності використання передбачений перекидає механізм, який дає можливість не тільки без праці вивантажувати вже приготовлену продукцію, але також істотно полегшує процес миття котла. У пропонованому стравоварильному котлі електричне тип перекидання. Пропонована модель, котел стравоварильний Proveno Combi 150E, не тільки якісно виконаний та функціональний, але при цьому ще і дуже зручний в експлуатації.

Виробництво Україна. Виконаний з нерж. стали. Облицювання - нержавіюча сталь.Автоматичне регулювання розігріву котла дозволяє витримувати пропонований техпроцесом температурний режим приготування їжі.

Виробництво Україна. Виконаний з нерж. стали. Облицювання - нержавіюча сталь.

Рис.1.4 Компания "Торг-Юг" Котел електричний 100л.

Назва	Маса, кг	Мощность, кВт	Об'єм	Розміри, мм	Час розігріву, хв
Котел стравоварильний 250	268	30	250	довжина 1500 глибина 920 висота 1170	55
Котел стравоварильний 60	120	9,45	60	довжина 800 глибина 730 висота 1120	50
Котел стравоварильний 100	176	18,9	100	довжина 800 глибина 920 висота 1170	40
Котел стравоварильний 350	268	30	350	довжина 1500 ширина 920 висота 1170	55

Більшість стравоварильних котлів обладнано перемішуючим пристроєм, що дуже зручно для приготування супів або каш, соусів.

На котлі встановлюється регулятор нагрівання температури, клапани заповнення котла водою та «сорочки». Котел стравоварильний можна підключити стаціонарно до гарячій і холодній воді.

Принцип дії стравоварильного котла

Робоча камера обігрівається паром, що утворюється в парогенераторі: при підводі тепла вода в парогенераторі нагрівається до кипіння і перетворюється в пар. Пара надходить у пароводяну сорочку і конденсується на стінках варильного судини, віддаючи теплоту пароутворення і нагріваючи їх, і у вигляді конденсату стікає назад в парогенератор.

При підвищенні тиску в пароводяної сорочці котла понад допустимої величини пар через паровий ковпак починає виходити в атмосферу. Вакуумний клапан відкривається під тиском зовнішнього повітря, коли в сорочці утворюється вакуум. Вакуум в сорочці котла утворюється при охолодженні котла в результаті конденсації пара, так як питомий об'єм пари більше питомого об'єму води (конденсату).

Кран рівня встановлюється в парогенераторі котла і контролює верхній рівень води, а нижній рівень контролює електрод «сухого ходу».

Наповнювальна лійка з запірним краном призначена для заповнення парогенератора дистильованою або кип'яченою водою. Вона встановлена в верхній частині котла і має фільтруючу сітку з кришкою.

До котла підведено трубопровід гарячого і холодного водопостачання, які з'єднуються в одну поворотну трубу, закінчується краном з патрубком.

Поруч з котлом на стіні встановлюється станція управління, яка являє собою металевий ящик, всередині якого розміщені клемний щиток, два магнітних пускача, кнопки «Пуск» і «Стоп», сигнальні лампи, реле, плавкі запобіжники, перемикач режиму роботи котла, тумблери з написом «Автоматична робота» і «Розігрів».

Розділ 2. Будова, принцип дії, правила експлуатації

Структурна схема

Принципова схема пристрою електричного котла показана на

Рис. 2.1 - Принципова схема пристрою електричного котла: 1 - ківш; 2 - парова сорочка; 3 - теплова ізоляція; 4 - корпус; 5 - кожух; 6 - варильний посудину; 7 - кришка; 8 - клапан-турбінка; 9 - подвійний запобіжний клапан; 10 - манометр; 11 - наповнювальна лійка; 12 - клапан рівня.

Будова стравоварильного котла.

По своєму пристрою електричні стравоварильні котли є багатошаровим резервуаром у формі циліндра, розташованим на опорах. Виготовляється з харчової нержавіючої сталі. Габарити стравоварильних котлів зазвичай досить зручні для розміщення на професійній кухні.

Котел стравоварильний (КПЕ) оснащується одним або двома кухонними судинами, герметичній або негерметичній кришкою. Герметична кришка використовується для прискореної термообробки продуктів.

Знизу котла прикріплюється парогенератор, який стикається з варильними посудиною і заповнює парову «сорочку» пором. «Сорочка» - це простір між стінками котла, де розташовані мінеральна вата і вода (теплоізоляційний матеріал). Тепло в результаті процесу конденсації віддається варочному сосуду, залишки конденсату стікають назад до парогенератору.

Клемний щиток служить для з'єднання всіх приладів станції управління до електромережі. Магнітні пускачі і кнопки включають і вимикають тени котла, а плавкі запобіжники захищають електричні ланцюга від короткого замикання. Сигнальні лампи служать для контролю підключення котла до електромережі і режим його роботи. З допомогою тумблерів включають необхідний режим роботи котла.

Котел працює в двох режимах. У першому режимі котел працює спочатку на повній потужності, а потім, після підвищення тиску в сорочці та заднього верхньої межі переключається на слабкий нагрів (1/9 потужності). Після зниження тиску до нижнього заданого межі котел знову включається на повну потужність. У другому режимі котел працює на повній потужності до тих пір, поки тиск в сорочці не досягне верхньої межі заданого. Після цього нагрівальні елементи повністю відключаються. Доведення до готовності продукту здійснюється за рахунок акумульованого тепла.

Правила експлуатації

До експлуатаційних вимог відносять відповідність режиму роботи, конструктивних особливостей машини або апарата його раціональної експлуатації. Експлуатаційні вимоги до апаратів передбачають в якості неодмінної умови простоту їх обслуговування з мінімальною затратою праці; стійкість до корозії, яка може виникнути при впливі оброблюваних продуктів, впливі навколишнього середовища (кисню повітря) і миючих засобів; доступність апарату для огляду, чищення, ремонту; висока надійність і екологічність. Експлуатаційні вимоги зумовлюють необхідність автоматизації контролю і регулювання параметрів технологічного процесу. Автоматизація забезпечує більш точне проведення технологічного режиму в апараті (порівняно з ручним), спрощує його обслуговування, веде до зменшення чисельності обслуговуючого персоналу, економить енергію і сприяє підвищенню якості кулінарної продукції.

Перед початком роботи перевіряють санітарний стан варильного судини, наявність заземлення, рівень води в пароводяної сорочці.

Для перевірки рівня води відкривають контрольний кран і, якщо через нього не піде вода, то додають у парогенератор через наполнительную воронку дистильовану або кип'ячену воду до появи її з крана.

Потім перевіряють працездатність клапава-турбінки, піднявши турбіну за кільце вгору, і подвійний запобіжний клапан, натиснувши кілька разів на важіль. Потім перевіряють повітряний клапан або запірний кран воронки. Спеціальним ключем встановлюють на манометрі верхній і нижній межі необхідного тиску пари в пароводяної сорочці котла.

Перевіряють цілісність гумової прокладки кришки і стан відкидних гвинтів. Потім у варильний посудину завантажують продукти і закривають кришкою, закріплюючи її відкидними гвинтами. Заповнювати продуктами і водою котел пищеварочный потрібно не перевищуючи граничного рівня 8 - 10 см нижче кромки котла. Встановлюють тумблер на роботу потрібного режиму і включають котел в роботу натисканням кнопки «Пуск». Процес теплової обробки продуктів здійснюється автоматично. При необхідності коригують положення верхнього та нижнього меж тиску на электроконтактном манометрі в процесі варіння. Під час роботи котла контролюють стан клапана-турбінки, подвійного запобіжного клапана, манометра і сигнальних ламп. Після закінчення роботи вимикають котел від електромережі за допомогою червоної кнопки «Стоп». Перш ніж відкрити кришку випускають пар з варильного судини шляхом підняття турбіни нагору до відмови, потім послаблюють відкидні гвинти-затискачі і плавно без ривків відкидають кришку котла.

Після вивантаження готової продукції, остиглий варильний посудину і кришку промивають гарячою водою і протирають зовні чистою сухою тканиною.

Треба пам'ятати, що використання котла з забрудненим або несправним клапаном-турбинкой завжди призводить до аварійних випадків, з травмуванням та опіками обслуговуючого персоналу. При роботі зі стравоварильнми котлами потрібно суворо виконувати правила техніки безпеки та безпека праці.

Визначення геометричних розмірів аппарату

Визначаємо розміри варильного судини ::

D_вн = , (3.1)

D_вн = м

де зовнішній діаметр варильного судини, м;

V - місткість посудини, м3 ;

К = відношення висоти до діаметру судини за конструктивним

експлуатаційних міркувань. 0,3 - 1,2;

К1 = відношення висоти стрілки до діаметру варильного судини, конструктивних і експлуатаційних міркувань 0,05 - 0,1.

Висота угнутості варильного судини:

h_вн = D_внхК₁ , (3.2)

h_вн=0,67х0,05=0,0315 м

де висота угнутості варильного судини, м.

Висота варильного судини:

H_вн= D_внхК, (3.3)

H_вн=0,67х0,8=0,536 м

Висота заповнення варильного судини визначається за формулою:

, (3.4)

H_зап=0,67х0,8х(0,8+)=0,4422 м

Визначаємо розміри зовнішнього котла, встановивши попередньо його діаметр, який повинен бути більше діаметра варильного судини на 0,1 м.

Це необхідно для того, щоб між варильних посудиною і зовнішнім котлом утворилося простір, що представляє собою сорочку для проміжного теплоносія

, (3.5)

D_н=0,67+2(0,05+0,002+0,003)=0,78 м

(3.6)

h_н=0,78х0,05=0,039 м

Коефіцієнт заповнення варильного судини =0,8 Для того, щоб вода розширившись при нагріванні, не переливалася через край варильного судини, заповнюють вмістом на 80 - 90 %. У розрахунок приймаємо =0,8.

Максимальна кількість води в варочном посудині при прийнятому коефіцієнті заповнення, кг W=96.

Варильний посудину виконаний з листової нержавіючої сталі товщиною =2 мм.

Зазор між стінками варильного судини і зовнішнього котла, м =0,05

Кришка варильного судини одинарна сферична опукла, мм =2, Кришка виконана з листової нержавіючої сталі товщиною 2 мм.

Зовнішній циліндричний котел, мм =3, Виконаний з вуглецевої сталі

Кожух =0,5 Виконаний з листової вуглецевої сталі, покритої емаллю світлого з товщиною листа 0,5 мм

Температура зовнішньої поверхні котла, °С t_k=60 Відповідно вимогам ГОСТ 16997-77

Надлишковий тиск пари в пароводяної сорочці, кПа =40 (0,4) Відповідно вимогам ГОСТ 16997-77

Ступінь сухості пара x=0,9

Кількість води, що випарувалася при стаціонарному режимі, кг =0,77,

Температура повітря в приміщенні, °С =18

Час роботи котла при стаціонарному режимі, ч =1

Час розігріву котла, мин =55

Температура на кришці котла при стаціонарному режимі роботи, °С =95

Начальная температура воды, °С =12

Температура кипіння води в варочном посудині, °С =100

Встановлюємо товщину ізоляції стінок зовнішнього котла, для чого попередньо визначаємо питомі втрати теплоти теплоізольованим котлом і коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні котла повітря відповідно за формулами і для тонкої стінки; температуру ізольованою стінки= 60°С таблиці, температуру стінки зовнішнього котла' приймаємо рівній температурі пари (при заданому надлишковому тиску 40 кПа =109,3°С).

(3.7)

(3.8)

где - коэффициент теплоотдачи, Вт/(мІМ°С);

q - втрати теплоти, Вт/мІ;

t - температура внутрішньої поверхні ізоляції, °С;

t - температура повітря, °С.

Знаходимо коефіцієнт теплопровідності м'ятою (гофрованої) альфоли:

(3.9)

Вт/(мх)

(3.10)

Товщина ізоляції визначається з формули:

(3.11)

Діаметр захисного кожуха D , буде дорівнює

(3.12)

D_k=0,78+2(0,008+0,0005)=0,796 м

Враховуючи, що для зручності обслуговування загальна висота котла не

повинна перевищувати Н м і беручи сферичну

кришку м, визначаємо висоту постаменту

 H_пост = H_общ - h_вн - h_кр (3.13)

H_пост=1,2-0,536-0,0275-0,0275=0,3615 м

Розділ 3. Теплотехнічний розрахунок електричного котла КПЕ

Рис.3.1

D_кр- діаметр кришки, D_кр = D_к; D_к - діаметр кожуха; D_н - діаметр зовнішнього котла; D_вн - діаметр варильного судини; Н_общ - загальна висота апарату; Н_вн - висота варильного судини; h_кр - висота опуклості кришки; висота угнутості варильного судини; h_Н - висота опуклості зовнішнього котла; довжина парогенератора; h_п- висота парогенератора; товщина ізоляції; величина зазору між варильних посудиною і зовнішнім котлом; Н_пост- висота постаменту

Розрахунок теплового балансу котла

	g	a	t
Буряк	70	86,5	60
капуста	50	90	15
морква	20	88,5	60
томати	45	93,5	15
цибуля	10	86	60
картопля	38	75	15
часник	10	70	15
яловичина	15	70	15

g_пр=g₁+g₂+…+g_n=70+50+20+45+10+38+10+15=0,258 кг (3.14)

g_пр - кількість продуктів на одну порцію

g_n - кількість окремих продуктів на одну порцію, кг; визначаються за нормами розкладами для приготування означеної страви.

Питома теплоємкість завантажених продуктів береться з додаткової літератури або визначається з виразу:

С₁== (3.15)

С₂== (3.16)

С₃== (3.17)

С₄== (3.18)

С₅== (3.19)

С₆== (3.20)

С₇== (3.21)

С₈== (3.22)

a-Вологість продукту, %

4,19- питома теплоємність води, кДж/(кгх К)

b-Сухі речовини, що містяться в продукті, % b=100-a

1,67 - середня питома теплоємність сухих речовин, кДж(кгхК)

Середня питома теплоємність окремих продуктів визначається з рівняння:

С_пр== (3.23)

c_n - питома теплоємність окремих продуктів, кДж/(кгхК)

Початкова середня температура завантажених продуктів визначається з виразу:

t_п.ср.=

(3.24)

t_n - початкова температура окремих продуктів, завантажених у котел,°С

ДW -10 г в період не стаціонарного режиму випаровується вологи

ДW' -20 г в період стаціонарного режиму випаровується вологи

ДW''=10+20=30 г =0,03 кг (3.25)

Кількість порцій визначається з рівняння:

n===181 (3.26)

V_к - об'єм котла, л

К- коефіцієнт заповнення котла(К=0,75…0,85)

V_n - Об'єм однієї порції,л V_n =0,5 л

ДW'' - кількість вологи, яка випаровується з однієї порції протягом приготування страви,л.

З матеріального балансу процесу варки можна визначити загальну кількість рідкого середовища, що завантажується в котел, за формулою

G_г.пр=V_nn=0,590,5 кг (3.27)

G_пр=0,253х 181=45,8 кг (3.28)

G_г.пр -Маса готової продукції, кг

W=G_г.пр-G_пр+45,8+0,03х181=50,13 кг (3.29)

Корисну теплоту для нестаціонарного режиму визначають за допомогою формули:

Q₁===

28971,0205 кДж (3.30)

G_пр -Загальна кількість продуктів, що їх завантажено у варильну посудину котла, кг

с_пр -Середня питома теплоємність завантажених продуктів, кДж/(кгхК)

t_к -Кінцева температура завантажених продуктів після закінчення варіння,°С

t_п.сер -Початкова середня температура завантажених продуктів,°С

W-Кількість рідкого середовища, яке завантажується в котел, кг

c-Питома теплоємність рідкого середовища,кДж/(кгхК)

t_кип -Температура кипіння рідкого середовища,°С

t_п -Початкова температура рідкого середовища,°С

ДW,ДW'- Кількість вологи,яка випаровується з однієї порції продукту, відповідно протягом нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи, кг

n-Кількість порцій, шт.

r-Прихована теплота пароутворення за атмосферного тиску, кДж/кг r=2258,2 кДж/кг

Q'₁== кДж (3.31)

Тепловий баланс електричного котла розраховується для нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи.

Для нестаціонарного режиму теплової баланс виражається формулою:

(3.32)

Для стаціонарного режиму теплової баланс виражається формулою:

(3.33)

Як зазначено в таблиці, корисна теплота при розрахунку пищеварочных котлів визначається з умови нагрівання і кип'ятіння води.

Корисна теплота для нестаціонарного режиму визначається за формулою:

(3.34)

(3.35)

W= 1x96x0.8=77 кг

де - плотность води.

Корисна теплота для стаціонарного режиму визначається за формулою:

(3.36)

=1,74х10⁶ Дж (3.37)

де r=2257,2x10³Дж при атмосферном давлении,

ДWґ=0,01xWx (3.38)

ДWґ=0,01х77х1=0,77кг

Кінцева температура води дорівнює температурі кипіння води при атмосферному тиску і становить . Втрати теплоти огорожами котла в навколишнє середовище визначаються для нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи за формулами:

(3.39)

(3.40)

Де a_i,F_i,t_i - відповідно коефіцієнт тепловіддачі, площа і температура I-того елемента поверхні апарату, Вт/(мІxМ°С), мІ, °С;

- час роботи апарату, с.

Поверхня стінок кожуха котла визначається як бічна поверхня циліндра за висловом

F_k= (3.41)

F_k=3,14х0,797х1,2=3,003 м²

Поверхня кришки і верхній горизонтальній поверхні котла визначається приблизно як площа круга

F_кр= (3.42)

F_кр==0,498 м²

Початкова температура огороджень приймається рівній температурі повітря в приміщенні

Коефіцієнт тепловіддачі може бути розрахований відповідно для стаціонарного і нестаціонарного режимів, при цьому середня температура i-того елемента огородження за період розігріву визначається як середньоарифметична початковій і кінцевій :

(3.43)

(3.43.1)

(3.44)

(3.45)

(3.46)

(3.47)

Знаходимо Q₅ и Q'₅:

Q₅=[12,42х0,498(56,3-18)+11,21х3,003(39-18)]х3300=3,11х10³ Дж

де

Q'₅=[15,48х0,498(95-18)+12,54х3,003(60-18)]х3600=7,83х10³ Дж

де

Втрати теплоти дном котла незначні і ними можна знехтувати. Втрати на розігрів конструкції визначається за формулою,

Втрати теплоти на розігрів постаменту не враховуються за їх незначної величини.

=2812,5+25,08+3142,5+106,68=6086,76 (3.48)

-Теплота, яка витрачається на нагрів металу,кДж

-Теплота, яка витрачається на нагрів ізоляції, кДж

-Теплота, яка витрачається на нагрів до кипіння води в парогенераторі, кДж

-Теплота, яка витрачається на пароутворення в парогенераторі, кДж

=75 (3.49)

= (3.50)

= (3.51)

=0,0396 (3.52)

=0,044 кг (3.53)

-Відповідно маса металевої конструкції, ізоляції, води, пари в парогенераторі котла, кг

-питома теплоємність даного елемента котла, кДж/(кгх К)

-Об'єм пароводяної рубашки, м³

-кінцева температура нагріву даного елемента апарата та води в парогенераторі, °С

-початкова температура нагріву даного елемента апарата та води в парогенераторі, °С

-Ентальпія пари, кДж/кг

-Густина пари, кг/м³

Об'єм пароводяної рубашки визначається за формулою:

=м³ (3.54)

D_з -Діаметр зовнішнього котла, м

D_вн -Діаметр внутрішнього котла, м

H- висота пароводяної рубашки, м

H=h_н+h_вн=0,315+0,039=0,354 м (3.55)

Рівняння теплового балансу котла електричного має такий вигляд:

Для нестаціонарного режиму

Q_затр=Q₁+Q₅+Q₆=28971,0205+3,11x10³+8173,96=40254,98 кДж (3.56)

Для стаціонарного режиму

Q'_затр=Q'₁+Q'₅=8173,96+7,83x10³=16003,96 кДж (3.57)

Q_затр, Q'_затр-загальна кількість теплоти, яка витрачена на даний технологічний процес при нестаціонарному та стаціонарному режимах роботи, кДж

Q₁, Q'₁-корисна теплота, яку треба одержати в апараті для нестаціонарного та стаціонарного режимів, кДж

Q₅, Q'₅-витрати теплоти зовнішніми поверхнями теплового апарата до навколишнього середовища, кДж

Q₆- втрати теплоти на розігрівання конструкції апарата, кДж

З отриманих даних витраченої теплоти протягом режиму розігрівання та стаціонарного режиму визначається потужність тенів за такими формулами:

 P=кВт (3.58)

P'= (3.59)

P, P'- потужність тенів для нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи котла, кВт

- відповідно тривалість нестаціонарного та стаціонарного режимів роботи котла, с.

Розрахунок нагрівальних елементів електричних апаратів.

Потужність одного тена Р₁ розраховується за формулою:

= (3.60)

n_т - кількість тенів, шт

Довжина активної частини трубки тена L_a визначається за формулою:

= (3.61)

W_T-Питоме навантаження на поверхню трубки тена, Вт/м² , приймається в залежності від умов роботи тена

D-Діаметр трубки тена після опресування, м =(6…16)х 10^-3 м

Повна довжина трубки тена після опресування L, м, дорівнює

(3.62)

L_k -довжина контактного стрижня трубки тена, м, L_k=0,05…0,75 м

Довжина трубки тена до опресовування L_ao, м, розраховується за формулою

 L_ao= (3.63)

г- коефіцієнт, який ураховує подовження трубки після опресування, приймають г=1,15

Величина струму тена I, A, визначається за формулою

I= (3.64)

U- номінальна напруга тена, В.

Опір дроту спіралі нагрівача після опресування знаходяться за формулою

R= (3.65)

Опір дроту спіралі нагрівача після опресування, Ом

Визначаємо опір дроту спіралі нагрівача до опресування R₀, Ом

R₀=Rxa_r=11,89x1,3=15,5 Ом (3.66)

a_r-Коефіцієнт, що враховує зменшення опору дроту під час опресування у зв'зку зі збільшенням його діаметра, a_r =1,3

Найчастіше приймається дріт із ніхрому з діаметром d=(0,4…1,2)x 10^-3 м та питомим опором с=1,2 Омх мм²/м

Довжина дроту спіралі l розраховується за формулою

l=0,785xR₀xd²/с=0,785x15,5x0,8²/1,2=6,5 м (3.67)

Довжина дроту спіралі, м

Діаметр дроту, мм.

Ніхрову спіраль навивають на стрижень діаметром d_ст=4 мм. Середній діаметр витка d_в, мм, дорівнює

d_в=d+ d_ст=0,8+4=4,8 мм (3.68)

Довжина одного витка спіралі l_в, мм, дорівнює

l_в=рx d_в x1,07=3,14x4,8x1,07=16,12 мм (3.69)

Кількість спіралі n визначається за формулою

n=шт (3.70)

Відстань між витками a,мм, дорівнює

a=(L_ax1000-nxd)/n=(997x1000-403x0,8)/403=1,67 мм (3.71)

Коефіціент кроку спіралі k розраховується за формулою

(3.72)

Крок витка спіралі h, мм, дорівнює

h=kxd=3,09x0,8=2,47 мм (3.73)

Потрібна кількість дроту для одного тена з урухуванням пасивних кінців зі штуцерам l_потр,м, визначається за формулою

L_потр=l+(2x20xl_в)/1000=6,5+(2x20x16,12)/1000=7,14 м (3.74)

x==0,09 (3.75)

Y= (3.76)

Z==1,88 (3.77)

D_вн=D-2д=13-2x2=9 мм (3.78)

Відстань між витками a,мм, дорівнює

a=(L_ax1000-nxd)/n=(997x1000-403x0,8)/403=1,67 мм (3.71)

Коефіціент кроку спіралі k розраховується за формулою

(3.72)

Крок витка спіралі h, мм, дорівнює

h=kxd=3,09x0,8=2,47 мм (3.73)

Потрібна кількість дроту для одного тена з урухуванням пасивних кінців зі штуцерам l_потр,м, визначається за формулою

L_потр=l+(2x20xl_в)/1000=6,5+(2x20x16,12)/1000=7,14 м (3.74)

x==0,09 (3.75)

Y= (3.76)

Z==1,88 (3.77)

D_вн=D-2д=13-2x2=9 мм (3.78)

D_вн-внутрішній діаметр тена, м

д -товщина стінки трубки,м, д=(0,5…2)х10^-3 м

Питомий тепловий потік на одиницю довжини тена q₁ розраховується за формулою

Вт/см (3.79)

Перепад температур і ізоляційному шарі тена Дt_із,°С, дорівнює

Дt_із=°С (3.80)

Визначається перепад температур в ізоляційному шарі тена на одиницю теплового потоку при відомій величині коефіцієнта теплопровідності ізоляційної маси л=0,022 Вт/(мхК)

(3.81)

Робоча температура спіралі t₁,°C, визначаються за формулою

t₁=1,3х Дt_із+=1,3х132,7+126=298,5 °C (3.82)

температура на поверхні тена, °C, приймають залежно від питомого навантаження

Висновок

Темою курсового проекту було завдання розробити котел електричний стравоварильний типу КПЕ корисною ємністю 120 л.

Розроблений котел стравоварильний з електрообігрівом відповідає вимогам технології приготування їжі; забезпечує теплову обробку продуктів при мінімальній витраті енергії, так як у нього немає тепла в результаті механічного та хімічного недопалу та з відхідними газами як у твердопаливних і газових стравоварильних котлів, питома витрата тепла за рахунок відносно менших втрат його в навколишнє середовище і на розігрів конструкції; володіє високим ступенем надійності, створює оптимальні умови роботи для обслуговуючого персоналу, полегшує їхню працю; підвищує якість приготування їжі та обслуговування відвідувачів; підвищує продуктивність і вимогам техніки безпеки і виробничої санітарії, забезпечуючи безпеку обслуговуючого персоналу.

Перелік викоростоної літератури

1. В.П. Кирпичников, Г.Х. Леенсон.-- Справочник механика.--1990. М.: Экономика, 1990. -- 378 с.

2. Беляев М.И.-- Оборудование предприятий общественного питания. Том 3. Тепловое оборудование.-- М.: Экономика, 1990. -- 328 с.

3. О.І Черевко, Г.В. Дейниченко, Н.О. Афукова, В.О. Єфімова, Л.Л. Івашина, Т.О. Колісніченко, А.М. Поперечний, Г.М. Постнов, М.Г. Черкашин.--Устаткування підприємств харчування. Курсове пректування.--Харків:Факт,2011.--256с.

4. Г.В. Дейниченко.-- Оборудование предприятий питания: справочник. Ч.1/Г.В. Дейниченко, В.А. Ефимова, Г.П. Постнов.--Харьков:Мир Техники и Технологий, 2002.--256 с.

5. Г.В. Дейниченко.-- Оборудование предприятий питания: справочник. Ч.2/Г.В. Дейниченко, В.А. Ефимова, Г.П. Постнов.--Харьков:Мир Техники и Технологий, 2003.--380 с.

6. Г.В. Дейниченко.-- Оборудование предприятий питания: справочник. Ч.3/Г.В. Дейниченко, В.А. Ефимова, Г.П. Постнов.--Харьков:Мир Техники и Технологий, 2005.--456 с.

7. Електронний ресурс[http://torgyug.com.ua/]

8. Електронний ресурс[http://ipelican.com/ru]

9. Електронний ресурс[http://www.pksto.com.ua/]

10. Електронний ресурс[http://www.solnechnoe.com.ua/]

Размещено на Allbest.ru

...