Котлы пищеварочные

a_{к нагр}=Nu·l/d_ш=18,5кДж/м³час°С,

a_{к кип}=Nu·l_к/d_ш=22,7 кДж/м³час°С.

Потери тепла  от шейки котла лучеиспусканием:

Q _нагр=a_л·F_ш·Dt=192,6 кДж;

Q  _кип=a_л·F_ш·Dt=469 кДж.

Потери тепла  от шейки котла конвекцией:

Q_{4 нагр}=a_л·F_ш·Dt=305,7 кДж;

Q_4  кип=a_л·F_ш·Dt=441,1 кДж.

Потери тепла  в окружающую среду:

Q_{4 ш нагр}= Q_л+ Q_к=498 кДж;

Q_{4 ш кип}= Q_л+ Q_к=1210кДж.

Потери тепла  крышкой котла

Поверхность крышки F_к=p·D²_к/4=3,14·0,638²/4=0,36м².

Выпуклостью крышки при определении поверхности  пренебрегаем ввиду незначительности кривизны.

Принимаем, что  при кипении температура крышки 95 °С.

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

Средняя температура:

t_к=(95+20)/2=57,5 °С.

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

t_в=(57,5+20)/2=38,7 °С;

Для периода  кипения перепад температур: Dt=95-20=70 °С, а расчетная температура воздуха:

t_в=(95+20)/2=57,5 °С.

Коэффициент лучеиспускания равен:

a_{л нагр}=13,2 кДж/м³час°С,

a_{л кип}=15,5 кДж/м³час°С.

Определяем коэффициент  отдачи тепла конвекцией:

При нагревании:  

l=9,5·10^-2 кДж/м час °С;

n=17,6·10^-6 м²/сек;

Pr=0.722   b=1/311,7.

При кипении:

l=4,1·10^-2 кДж/м час °С;

n=19,6·10^-6 м²/сек;

Pr=0.722   b=1/383.

Gr=(gbDt d_кр³)/n²,

Gr_нагр=(9,81·37,5·1,0·0,64³·10¹²)/(311,7·(17,6²)=950·10⁶,

Gr_кип=(9,81·75·1,0·0,64³·10¹²/(383·(19,6²)=1430·10⁶, отсюда:

Pr·Gr_нагр=0,722· 9,5·10⁸=685·10⁶,

Pr·Gr_кип=0,722· 14,3·10⁸=1030·10⁶, тогда

Коэффициент отдачи тепла:

a_{к нагр}=Nu·l/d_кр=17,2 кДж/м³час°С,

a_{к кип}=Nu·l_к/d_кр=22,2 кДж/м³час°С.

Потери тепла  крышкой лучеиспусканием:

Q_{л нагр}=a_л·Dt·F_к =178 кДж/час;

Q_л  кип=a_л·Dt·F_к =418,7 кДж/час.

Потери тепла  крышкой конвекцией:

Q_{л нагр}=a_к·Dt·F_к =232 кДж/час;

Q_л  кип=a_к·Dt·F_к =599 кДж/час.

Потери тепла  в окружающую среду:

Q_{5 нагр}= Q_л+ Q_к=410 кДж/час;

Q_{5 кип}= Q_л+ Q_к=1017 кДж/час.

Потери тепла  в окружающую среду кожухом постамента и парогенератором котла

Поверхность постамента равна:

F_п=3,14·D_п·H_п=3,14·0,6·0,5=1,16 м³.

Поверхность дна  парогенератора равна:

F_д=pd²/4=3,14·0,76²/4=0,45 м².

Ввиду быстрого нагревания воды в парогенераторе проводим общий расчет: для режима нагревания и режима кипения.

Температуру стенки парогенератора принимаем 108 °С.

Перепад температур между температурой стенки и температурой воздуха: Dt=108-20=88 °С.

Средняя расчетная  температура:

t_ср=(108+20)/2=64 °С.

Коэффициент лучеиспускания равен:

a_л =28,5/м³час°С,

Определяем коэффициент  отдачи тепла конвекцией: 

l=9,8·10^-2 кДж/м час °С;

n=20,1·10^-6 м²/сек;

Pr=0.722   b=1/381.

Находим критерий Грасгофа:

Gr=(gbDt d_Э³)/n²,

Gr=(9,81·88·1,0·0,76³·10¹²)/(381·(20,1²)=1335·10⁶,

Pr·Gr=0,722· 13,35·10⁸=964·10⁶,тогда

Коэффициент отдачи тепла конвекцией:

a_к =Nu·l/d_э=133·2,38·10^-2/0,76=21,5 кДж/м³час°С.

Потери тепла  от парогенератора проходят вниз (на пол) и в стороны (на постамент и  облицовку), отсюда тепло рассеивается в окружающую среду. Поверхность  парогенератора F_п=0,2м².

Q_л =a_л·Dt·F_к = 4036 кДж/час;

Q_к=a_к·Dt·F_к = 3040 кДж/час.

Учитывая, что  теплоотдача от парогенератора, закрытого  облицовкой постамента затруднена, по опытным данным вводим коэффициент  Кr=0,16, тогда потери  тепла составят:

Q₅= Кr·(Q_л+ Q_к)=1151 кДж/час.

Общее количество тепла, расходуемое на потери в окружающую среду кожухом, шейкой, крышкой и  парогенератором, составят:

Q_{5 нагр}= Q_{з к}+ Q_к +Q_ш+ Q_п=2658 кДж/час;

Q_{5 кипр}= Q_{з к}+ Q_к +Q_ш+ Q_п=4777 кДж/час.

Сводим результаты теплового расчета:

Находим полную мощность электронагревательных элементов  при нагреве в течении 1 часа:

Р_max=SQ/860=16 кВт.

Мощность, необходимая  для поддержания слабого кипения:

Р_min=2161/860=2,5 кВт.

Принимаем шесть  ТЭНа, мощность каждого Р_э=16/6=2,67 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1.       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.

2.       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 10х80 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.

4. 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.

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1.       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.

2.       Технологическое оборудование пищевых производств/Б.М. Азаров, Х. Аурих и др. Под ред. Б.М. Азарова. – М.: Агропромиздат, 1988. – 465 с.

3.       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.

4.       Тепловое оборудование предприятий общественного питания / Н.Н. Липатов, М.И. Ботов, Ю.Р. Муратов. – М.: Колос, 1994 – 431 с.

5.       Расчет и конструирование торгово-технологического оборудования. Учебн. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и аппараты пищевых производств»/ Л.И. Гордон, Т.А. Корнюшко, И.И. Лангербах и др. Под общ. ред. В.Н. Шувалова и С.В. Харламова. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1985. – 335 с.

6.       Лабораторные работы по оборудованию предприятий общественного питания. Учебн. пособие для технол. фак. торг. вузов. М.: Экономика, 1991. – 192 с.

7.       Лоусен Ф. Предприятия общественного питания. (Проектирование и строительство). Пер с англ. Н.Н. Черниной; под ред. В.В. Вержбицкого. – М.: Стройиздат, 1987.  – 200 с.

8.       Гордон Л.И. Панельное тепловое оборудование предприятий общественного питания. М.: Экономика, 1982. – 128 с.

9.       Кокурин В.Ф. и др. Секционное оборудование предприятий общественного питания. М.: Экономика, 1969. – 134 с.

10.    Белобородов В.В., Гордон Л.И. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учебн. пособие для технол. фак. торг. вузов. . М.: Экономика, 1983. – 304 с.

11.    Лощинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчеты химической аппаратуры. Справочник. – М.: 1963. – 367 с.