Технологические расчеты и выбор типа теплового аппарата

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Введение

Современный этап развития общественного питания характеризуется устойчивым переводом предприятий на индустриальную технологию приготовления пищи. В этих условиях актуально использование новых видов оборудования.

К основным направлениям технологического процесса в общественном питании относятся:

-внедрение индустриальных методов производства полуфабрикатов высокой степени годности и кулинарной продукции;

-разработка новейшего технологического оборудования и современных методов обработки сырья и приготовления пищи;

-максимальная механизация всех процессов труда, включая подсобные работы.

Выраженным звеном в мероприятиях по переводу предприятий общественного питания на промышленные методы приготовления пищи является освоение производством комплектов оборудования, включающих в себя тепловое, холодильное, раздаточное оборудование, рассчитанное на применение функциональных емкостей.

Для того, чтобы подобрать необходимое оборудование, отвечающее достижениям научно-технического прогресса, следует произвести технологические расчеты, для того, чтобы узнать эффективность выбранного оборудования.

Нормативные ссылки

В настоящем курсовом проекте были использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.004-88 ЕСКД Общие требования к выполнению конструктивных и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ

ГОСТ 2.102-68 ЕСКД Виды и комплектность конструктивных документов

ГОСТ 2.104-68 ЕСКД Основные надписи

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.106-96 ЕСКД Текстовые документы

ГОСТ 2.201-80 ЕСКД Обозначение изделий и конструктивных документов

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД Шрифты чертежные

ГОСТ 2.305-68 ЕСКД Изображения – виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2.321-84 ЕСКД Обозначения буквенные

ГОСТ 2.701-84 ЕСКД Схемы, виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 2.782-68 ЕСКД Обозначения условные графические. Насосы и двигатели гидравлические и пневмонические

ГОСТ 2.793-79 ЕСКД Обозначения условные графические. Элементы и устройства машин и аппаратов химических производств

Реферат

Тема курсового проекта

Горячий цех, производственная программа, численность производственных работников, оборудование, монтажная привязка, тепловой расчет, мощность, производительность, техника безопасности

Целью данного проекта является проведение технологических расчетов и выбор единицы теплового оборудования для горячего цеха, монтажная привязка аппарата, тепловые расчеты, описание техники безопасности.

Расчет был произведен на основе производственной программы горячего цеха курсовой работы по технологии ПОП

Курсовой проектстр.,4 табл.,7 источников.

Технологические расчеты и выбор типа теплового аппарата

Производственная программа горячего цеха

Основой для выполнения расчетов является производственная программа, составленная в курсовой работе по технологии общественного питания и представленная в таблице 1.

Таблица 1 – Производственная программа горячего цеха.

Номер по СБ	Наименование п\ф, блюд	Выход, г	Кол-во
*	Жюльен «Нежнее нежного»	310	52
8	Бутерброд с бужениной	60	33
21	Закрытый бутерброд с сыром	85	33
498	Пудинг из творога с вареньем	200/30	26
6	Яблоки с взбитыми сливками и орехами	100/40/10	74
981	Суфле шоколадное	300	75
988	Яблоки по-киевски	100	74

Описание устройства, принципа действия и правил эксплуатации шкафа жарочного ШЖЭ-2

Расчетная часть

Технологический

Полная вместимость шкафа определяется исходя из его габаритов:

V=L*B*H=0,575*0,535*0,350=0,108 м³ (6)

где L,B,H – длина, ширина, высота шкафа, м.

для определения теоретической производительности шкафа задается электрические К.П.Д., η_эн =0,5 с условием проверки после выполнения теплового расчета.

П = 3600* Р_Н*10^-3\g⁰* η_эн(7)

Где Р_н – номинальная мощность шкафа, Р_н = 9,2 кВт

g⁰ - удельный расход тепла на технологический процесс

g⁰=C_р*у*∆t+r*(1-у)* Е_r, кДж\кг

Где С_р – удельная теплоемкость продукта, кДж/кг;

У – вывод готового продукта, кг/кг;

∆t – полезная разность температур, ⁰C

Е_r – теплота фазового превращения, кДж/кг;

r – удельная теплота парообразования, кДж/кг.

По опытным данным принимаем:

r =2300 кДж/кг; Е=0,6; у=0,7 кг/кг

Тогда

g⁰ =2,9* (90-20)*0,7+2300*(1-0,7)*0,6=557 кДж/кг

Производительность шкафа составит

П=3600*(9200* 10^-3 /557)*0,5=29,8 кг/ч

Загрузка аппарата составит

д= П*(τ_ц /60), кг (8)

где τ_ц - время цикла, мин.

д = 29,8*(20\60) = 9,93 кг

Теплопоглощение изделия определяется по формуле:

Q_пр = q⁰ (П\3600) = 557*(29,8\3600) = 4,61 кВт = 4610 Вт(9)

Тепловой

Расчет теплового баланса

Для стационарного режима работы управление теплового баланса имеет вид:

Q_затр = Q₁+ Q₅+ Q_воз+ Q_прот, Дж(10)

где Q₁ – полезно затрачиваемое тепло, Дж;

Q₅ - потери тепла наружными ограждениями в окружающую среду, Дж;

Q_воз - потери тепла уносимые из аппарата воздухом, Дж;

Q_прот - потери тепла через противни шкафа, Дж.

Q₁ = m*с*(t_к- t_н), Дж(11)

где m – масса всех выпекаемых изделий, кг;

с – теплоёмкость продукта, с = 2,9 кДж\кг;

t_к,t_н - соответственно начальная и конечная температуры продукта.

Для пудингов сухарного и яблочного с орехами6

m = 26*0,3+32*0,3 = 17,4 кг

Q₁= 17,4*29*(180-20) = 8073,6 кДж

Q₅ = Q₅^бок+ Q₅^кр, Дж(12)

где Q₅^бок, Q₅^кр – соответственно потери тепла через боковые стенки и крышку шкафа, Дж.

Считаем, что Q₅^кр≈ 0, поскольку величина потерь через крышку аппарата не соизмерима с величиной Q₅^бок.

Q₅^бок = α^бок * F^бок * (t_к^бок - t_н^бок) * τ_р(13)

где α^бок – коэффициент теплопередачи от боковых стенок к окружающему воздуху, Вт\м²к;

F^бок – площадь поверхности боковых стенок, м²;

t_к^бок, t_н^бок – соответственно конечная и начальная температуры боковыхстенок шкафа, ⁰С;

τ_р – время разогрева шкафа, 35 мин.

α^бок = 9,74 + 0,07 * (95-25) = 14,64 Вт\м²к

F^бок = 2 * H * (L+B) = 2 * 0,35 * (0,575+0,535) = 0,78 м²

Q₅ = Q₅^бок = 14,64*0,78* (95-25)* 35*60 = 58,8*10⁶Дж

Q_воз = m_воз * с_воз * (t_к^воз – t_н^воз), Дж (14)

где m_воз – масса воздуха, находящегося в секции жарочной камеры,кг;

с_воз – теплоемкость воздуха, с_воз – 1,31 Дж\кг;

t_к^воз, t_н^воз – конечеая и начальная теппература воздуха в жарочной камере, ⁰С.

m_воз = 0,2 * V * ρ_воз = 0,2*0,108*1,29 = 0,028 кг(15)

где ρ_воз – плотность воздуха, кг\м³.

Q_воз = 0,028*1,31*(300-25)= 10,1 кДж

Q_прот = m_прот* N* С_мет* (t_к- t_н), Дж(16)

где m_прот, N – масса и количество противней;

С_мет – теплоемкость металла, Дж\кг*к;

t_к, t_н – конечная и начальная температура противней, ⁰С.

m_прот =ρ_мет* V_мет, кг (17)

где ρ_мет, V_мет– плотность и объем металла

V_мет = L* В* δ, м³ (18)

где δ – толщина противня,м.

V_мет = 0,575*0,535*0,001 = 3,1*10^-4м³

m_прот = 7850*3,1*10^-4 = 2,4кг

Q_прот= 2,4*4*0,482*(180-25) = 717,2 кДж

Общий расход тепла составит:

Q_затр = 8073,6+58800+10,1+717,2 = 67600,9 кДж

Мощность жарочного шкафа

Р_расч = Q_затр\τ_р = 67600,9\35*60 = 3,22 кВт (19)

Р_расч‹Р_ном = 9,2 кВт

Тепловой КПД шкафа

η = (Р_расч\ Р_ном) * 100 = (3,22\9,2)*100=35,0%(20)

Конструктивный

Расчет ТЭНов

Мощность одного ТЭНа:

Р₁ = Р\n = 9,2\2 = 4,6 кВт(21)

где n – число ТЭНов.

Длина активной части трубки после опрессовки

L_а = P\П* D*W_m = 4600\0,035*5*10⁴*3,14 = 0,83 м (22)

где Р = Q\τ

где Q- тепло подводимое к аппарату;

τ – время приготовления продукта;

D – наружный диаметр трубки ТЭНа; D = 0,012м;

W_m- удельная тепловая мощность, которая состовляет 5*10⁴ Вт\м

Длина активной части ТЭНа до опрессовки

L_ао = Р\γ (23)

где γ – коэффициент удлинения трубки после опрессовки, γ = 1,15

L_ао = 4600\1,15 = 4000

Полная длина трубки ТЭНа после опрессовки

L_пол = L_ао +2* L_n,(24)

где L_n = длина пассивных концов трубки ТЭНа: L_n = 0,04-0,05м

L_пол = 4000+2*0,05 = 4000,1м

Электрическое сопротивление проволоки ТЭНа после опрессовки

R = U²\ P(25)

где U = 220В – напряжение сети,В

R = 220²\4600 = 10,5 Ом

Сопротивление проволоки ТЭНа до опрессовки

R₀ = R*a_r(26)

где a_r– коэффициент измерения электрического сопротивления проволоки, a_r = 1,3.

R₀ = ρ * (1\s) = 4П*1\П * d²(27)

где ρ – удельное сопротивление проволоки при рабочей температуре;

ρ = ρ₂₀* [1+ α(t-20)], Ом

α – температурный коэффициент сопротивления;

1 – активная длина проволоки,м;

s – сечение проволоки, м²; t = 1100⁰С.

R₀ = 1,3*10,5 = 13,65 Ом

1 = П*d² * R₀\ 4П = 12²*13,65\4 = 5*10³м

Длина одного ветка спирали

1_в = 1,07*П*(d_ст+ d)(28)

где 1,07 – коэффициент, учитывающий пружинность спирали;

d_ст – диаметр стержня для навивки спирали, d_ст = 4*10^-3м.

Число витков спирали

m= 1\1_в (29)

Расстояние между ветками

а = L_a-m*d\m, м(30)

Коэффициент шага спирали

К= L_а\ m* d (31)

Требуемое количество проволоки для 1 элемента ТЭНа с учетом навивки по 20 витков

L_потр = 1+2*20*1_в(32)

ρ = 1,5*10^-4 [1+5*10⁴ (1100-20)] =8101,5 Ом*м

1_в = 1,07*3,14*(4*10^-3+1,2*10^-3)=0,0017м

а = (0,83+2940*0,0012)\2940 = 0,0015

К = 0,83\2940*0,0012 = 0,025

L_потр = 5000+2*20*0,0017 = 5000,07м

Расчет тепловой изоляции

Толщина изоляции горячих поверхностей может быть рассчитана также исходя из заданной (допускаемой по условиям эксплуатации) температуры на поверхности.

В этом случае толщина изоляции определяется из уравнения теплового потока, проходящего через изолируемую поверхность от горячей среды к наружному воздуху. Для плоскости изолируемой поверхности тепловой поток выражается формулой

q = t₁ – t₀\ [(1\α₁)+(∑δ_i\λ_i)+(1\α₂)](33)

где t₁, t₀ - температура греющей среды (пара) и окружающего воздуха, ⁰С;

δ_i - толщина i-го слоя, через который проходит тепловой поток, м;

λ_i - коэффициент теплопроводности i-го слоя, Вт/(м*⁰С)

Ввиду того, что термическое сопротивление теплоотдачи от горячей среды к стенке 1/α₁ и термическое сопротивление металлической стенки изоляционного аппарата или паропровода δ_м\ λ_м очень малы по сравнению с термическим сопротивлением изоляции δ_из\ λ_из и сопротивлением теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде 1/ α₂, величинами 1\α₁ и δ_м\ λ_м иможно пренебречь.

Тогда толщина изоляции подчитывается из уравнения

δ_из = λ_из* (t₁ – t_н.из)\ α₂* (t_н.из- t₀), м(34)

где t_н.из – температура наружной поверхности изоляции.

При выборе толщины слоя изоляции для аппаратов периодического действия необходимо учитывать потери тепла на прогрев изоляции, возвращающие с ростом толщины изоляционного слоя. Эти потери учитывают эксплуатационные расходы.

δ_из =(0,08-2,1*10^-4*55)*(180-20)/350*(55-20)=0,35 м

Расход изоляционных материалов

Расход изоляционных материалов и увеличение массы аппарата или паропровода устанавливают по объему изоляции и ее плотности. Объем изоляции V определяют на 1 м² изолированного паропровода или на один погонный метр его.

V = П*δ(d_H+ δ),(35)

где V – объем изоляции на один погонный метр трубопровода, м³;

δ - толщина слоя изоляции, м;

d_н – наружный диаметр трубы до изоляции, м.

V – 3,14*0,035*(0,535+0,035)=0,0626 м³

Энергетический показатель

Э_ш = Т_ш / t_max^cp = 85,2/200=0,426 кВт/м³* град (37)

где Т_ш – теплосъем жарочной поверхности

Т_ш = Р_ш / V_ш = 9,2*10³/0,108=85,2 кВт/м³ (38)

Заключение

1. На основе имеющейся производственной программы кофейни выполнен технологический расчет и обоснован выбор шкафа жарочного ШЖЭ – 2.

2. Приведено описание устройства, принципы действия и правила эксплуатации шкафа.

3. Выполнены основные технологические расчеты шкафа жарочного электрического ШЖЭ – 2, технические, тепловые.

4. Представлены правила безопасности при обслуживании жарочного шкафа.

Список использованной литературы

1. Никуленкова Т. Т.Маргелов В. Н.Проектирование предприятий общественного питания учебник для студентов ВУЗов обуч. по ГОП «Технологическая продукция общ.питания ».- М.: Экономика. 1997.-559с.

2. Беляева М. И. Тепловое оборудование общественного питания з-х Т.З.: учеб.для технолог.факт.торг. ВУЗов. – М.; Экономика. 1990.-559с.

3. Кирпичников В. П. Ленсон Г. Х. Справочник механика (общественное питание). – М.: Экономика, 1990.-382с.

4. Выпилевский А. Н. – Тепловое оборудование ПОП – М.: Экономика, 1976.-398с.

5. СНиП П-Л 8-71 ПОП Нормы проектирования – М.: Информатор 1991.-41с.

6. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания. М.: Экономика, 1983.-720с.

7. Волков М. А. Методы расхода тепловых аппаратов предприятий общественного питания. – М.: Экономика, 1968.-215с.