Реферат Пищеварочные котлы техническая характеристика
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание.
Введение ------------------------------------------------------------------------ 3
1. Литературный обзор. ------------------------------------------------ 6
2. Технико-экономическое обоснование. ----------------------------24
3. Описание разрабатываемой машины. -----------------------------25
3.1 Назначение машины. --------------------------------------------- 25
3.2 Устройство машины. --------------------------------------------- 26
3.3 Принцип действия. ------------------------------------------------ 27
3.4 Техническая характеристика. ----------------------------------- 29
4. Расчётная часть. -------------------------------------------------------- 30
4.1 Конструктивный расчёт. ---------------------------------------- 30
4.2 Теплотехнический расчёт. -------------------------------------- -33
4.3
Заключение. ---------------------------------------------------------------------46
Список используемой литературы. ---------------------------------------- 47
Приложение(спецификации)--------------------------------------------------48
На предприятиях общественного питания пищеварочные котлы используются для основного способа варки, предназначены для варки бульонов, приготовления супов, каш, гарниров, сладких блюд, кипячения молока и других процессов.
Применяются котлы периодического действия, работа которых основана кипячении соответствующих продуктов в жидкой среде: воде, молоке или бульоне. Варка в жидкой среде основана на физико - химических превращениях веществ, входящих в состав продукта, которые протекают под воздействием теплоты и влаги, часто на закономерностях экстрагирования (извлечения) питательных веществ из твердой фазы в жидкую.
Пищеварочные котлы могут быть с непосредственным и косвенным обогревом. Широкое применение нашли котлы именно с косвенным обогревом через теплоноситель (водяной пар), так как в них получается блюдо и изделие лучшего качества (не подгорают), имеют высокий КПД, в них проще регулировать тепловой режим.
Основные технические требования, предъявляемые к конструкциям пищеварочных котлов, сводятся к получению высококачественного продукта с максимальным сохранением пищевых, минеральных, экстрактивных веществ и витаминов, при минимальных затратах теплоты и физического темпа обслуживающего персонала.
Пищеварочные котлы выпускаются: стационарные и передвижные, опрокидывающие и неопрокидывающиеся, на электрическом, газовом обогревах, реже на паровом и огневом обогреве. Гораздо широкое применение нашли на предприятиях общественного питания пищеварочные котлы на электрическом обогреве, так как они более безопасные в эксплуатации, имеют возможность регулирования теплового режима в широком диапазоне. Варочный сосуд котлов обычно имеют цилиндрическую форму с плоским, выгнутым или вогнутым днищем.
Пищеварочные котлы различают по емкости (от 40 до
Характеристика процесса варки. Варочное оборудование широко используют не только в горячих цехах предприятий общественного питания, но и на предприятиях мясной, молочной и консервной промышленности. Варка — один из основных видов тепловой обработки пищевых продуктов. Это процесс гидротермической обработки, заключающийся в нагреве вещества в жидкой среде. Такой средой могут служить вода, бульон, молоко, соус, сок, сироп и влажный насыщенный пар.
Теплотехническая особенность процесса варки характеризуется ограничением температуры греющей среды, а следовательно, и температуры поверхностного слоя продукта, температурой кипения жидкости, однозначно определяемой давлением в рабочем объеме аппарата.
Поскольку при варке продукт нагревается влажной средой, то даже при сколь угодно большом тепловом потоке исключаются перегрев поверхности продукта, а следовательно, и испарение влага. При этом создаются оптимальные условия для поверхностного нагрева пищевого продукта, так как влажный внутренний слой характеризуется максимальным коэффициентом теплопроводности.
При поверхностном нагреве пищевого продукта тепловой поток направлен к центру. В этом же направлении в начальный момент нагрева перемещается и влага (явление термо-влаго-проводности). Однако по мере прогрева в центральных слоях возникает избыточное давление, причиной которого являются сложные бионические реакции, связанные с денатурацией белков, разрушением коллагена, а также с испарением свободной влаги и изменениями структуры. В результате влага начинает перемещаются навстречу тепловому потоку: от центра к поверхности. изменениями структуры. В результате влага начинает перемещаются навстречу тепловому потоку: от центра к поверхности.
Вместе с влагой («соком») из продукта уносятся и ценные вещества — белки, жиры, углеводы, которые переходят в жидкую варочную среду и тем самым улучшают ее кулинарные свойства ц одновременно обедняют сам пищевой продукт.
Интенсивность процесса удаления из продукта ценных пищевых веществ пропорциональна разности концентраций этих веществ в жидкости и поверхностном слое. Это заставляет считать варку не только тепловым, но и сложным массообменным процессом.
От интенсивности энергоподвода, определяющей активность кипения греющей среды, часто зависит качество
В зависимости от того, в жидкой среде или во влажном паре нагревается пищевой продукт, получают вареное изделие с различными органолептическими свойствами.
Варка в большом объеме воды характеризуется более высокой разностью концентраций, чем варка на пару, так как в последнем случае при его конденсации на поверхности продукта образуется тончайшая конденсатная пленка, которая быстро насыщается выделяющимися веществами.
По этой причине варка на пару предопределяет меньшие потери массы продукта и более высокую пищевую ценность кулинарных изделий.
Повысить скорость варки практически можно, только увеличив температуру кипения, а следовательно, и давление в рабочем объеме аппарата (принцип автоклавирования). Однако возрастание температуры еще в большей степени ускоряет термические разрушения продукта и, как правило, ухудшает качество изделия.
Варка ряда пищевых продуктов (каш, молочных и макаронных изделий) протекает в специфических условиях тепломассообмена. Это особенно ярко проявляется на примере варки каш. В этом случае нагреваемая среда представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из крупы и воды. Причем доля крупы в этой системе значительна, что заметно сдерживает перемещение греюшей воды. Кроме того, в процессе нагрева крупа набухает и поглошает значительное количество влаги. Влагоудерживающая способность крупы при этом увеличивается, увеличивается и доля крупы в двух компонентной системе по отношению к свободной влаге. Все это приводит к уменьшению скорости перемещения греющей среды' ' как следствие, создает возможность неравномерного нагрева массы продукта по объему. Вблизи греющей стенки при большем темловом потоке скорость прогрева пристеночного слоя может превысить скорость перемещения влаги, что приводит к ее испарению в слое и его перегреву- создаются условия подгорания пищевого Продукта.
Чтобы исключить данный отрицательный результат, необходимо при варке ограничить перепад температур между греющей и нагреваемой средами в период кипения до 10... 12 °С и тем самым ограничить удельный тепловой поток через греющую поверхность, В рубашечных тепловых аппаратах это достигается тем, что давление в рубашке поддерживается на уровне, не более чем на 50 кПа, (0,5 атм) превышающем давление в рабочей камере. Это достигается путем установки на рубашке предохранительных клапанов, отрегулированных на указанный уровень давления.
Таким образом, избыточное давление пара в рубашках пищеварочных котлов, обеспечивающих варку пищи при давлении, близком к атмосферному, не превышает 50 кПа (0,5 атм), и абсолютное давление составляет 150 кПа (1,5 атм), а в автоклавах — 350...400 кПа (3,5...4,0 атм) в рубашках и 300...350 кПа (3,0...3,5 атм) в варочном сосуде.
1.
Литераурный обзор.
На предприятиях массового питания эксплуатируются котлы различных типов, отличающиеся способом обогрева, вместимостью, формой варочных сосудов и видом энергоносителей.
В зависимости от давления в варочном сосуде все котлы классифицируются на пищеварочные, работающие при атмосферном или незначительном избыточном давлении, и автоклавы, работающие при повышенном давлении (200…250 кПа).
В зависимости от источника теплоты котлы подразделяются на твердотопливные, газовые, электрические и паровые.
По способу установки котлы бывают неопрокидывающиеся, опрокидывающиеся и со съемным варочным сосудом.
По способу обогрева различают котлы с косвенным и непосредственным обогревом. Котлы с косвенным обогревом получили наибольшее распространение. В качестве промежуточного теплоносителя в таких котлах используется вода (кипяченая или дистиллированная).
По конструктивному оформлению котлы классифицируются на немодульные, секционные модульные и секционные модульные с функциональными емкостями. Котлы имеют буквенно-цифровую индексацию. Например, индекс котла КПЭ-160 расшифровывается так: К – котел; П – пищеварочный; Э – электрический; 160 – вместимость (в дм3).
Устройство и принцип действия электрических и газовых пищеварочных котлов.
Котел состоит из варочного сосуда 6 и корпуса (наружного котла) 4, соединенных между собой сваркой. Пространство между ними образует греющую камеру - пароводяную рубашку 2. В нижней части рубашки располагается парогенератор 1, в котором вырабатывается водяной пар, заполняющий рубашку котла. Наружный котел покрывается тепловой изоляцией 3, которая сверху покрывается кожухом 5. Сверху котлы имеют крышку 7.
Рис. 2.1. Принципиальная конструктивная схема электрического котла
Наряду с котлами, имеющими герметически закрываемую крышку, выпускаются неопрокидывающихся котлов с негерметизированной крышкой. Эти котлы обозначаются КПЭ-100НГ, КПЭ-160НГ, КПЭ-250НГ.
В настоящее время выпускаются электрические пищеварочные котлы КПЭ емкостью 40, 60, 100, 160 и
Пищеварочные котлы с косвенным обогревом снабжены контрольно-измерительными приборами и арматурой. К ним относятся: двойной предохранительный клапан 9, манометр 10 (для электрических котлов - электроконтактный), наполнительная воронка 11, кран уровня 12, клапан-турбинка 8.(рис. 2.1)
Для более надежной работы предохранительного клапана (чтобы паровой клапан не прикипал к седлу) рекомендуется перед началом работы котла нажать на рукоятку рычага 6.
В конструкции предохранительного клапана предусмотрен воздушный клапан 1 для выпуска воздуха вручную из рубашки котла при его разогреве. Некоторые предохранительные клапаны не имеют воздушного клапана. В этом случае для выпуска воздуха из рубашки перед началом варки служит кран наполнительной воронки. Предохранительные клапаны могут быть и пружинными. Сверху предохранительный клапан закрыт кожухом 2.
Рис. 2.2. Двойной предохранительный клапан
Манометр устанавливается на арматурной стойке котла для контроля за давлением в пароводяной рубашке. Предельное давление на манометре должно быть отмечено красной или жирной черной чертой. Электроконтактный манометр является датчиком- импульсов и позволяет устанавливать верхний и нижний пределы давления пара в рубашке.
Наполнительная воронка предназначена для заполнения водой парогенератора до уровня контрольного крана. Воронка имеет запорный кран
Клапан - турбинка (рис.2.3) устанавливается на котлах с герметически закрывающейся крышкой 1 в центральной части ее.
Рис. 2.3. Клапан-турбинка
Клапан-турбинка состоит из корпуса 5, вертикального шпинделя 2 с кольцом в верхней части, за которое приподнимают турбинку, когда нужно выпустить пар из котла. На нижнем конце шпинделя установлена турбинка 7 с винтовыми канавками. В корпусе расположены верхний клапан 4, нижний клапан 9, фиксатор 3, штуцер 6-для подсоединения к пароотводу. На внутренней стороне крышки 1 имеется отражатель 8, предназначенный для защиты от засорения клапана-турбинки мелкими частицами пищи. Когда давление под крышкой котла повышается, пар приподнимает турбинку и приводит ее во вращение, проходя по винтовым канавкам. В результате этого часть пара выходит сверху в окружающую среду, а часть - через пароотвод.
Выход пара из клапана-турбинки сигнализирует о начале кипения содержимого котла. Ежедневно по окончании варки турбинку промывают, просушивают и устанавливают на место. Вынимают турбинку из гнезда, потянув головку фиксатора на себя.
Неопрокидывающиеся пищеварочные котлы типа КПЭ.
Котел типа КПЭ-100 (КПЭ-160, КПЭ-250) с косвенным обогревом (рис. 2.4) имеет наружный корпус 21 из листовой стали и варочный сосуд 2 из нержавеющей стали, соединенные между собой так, что образуется замкнутое герметичное пространство, которое является пароводяной рубашкой 4. Пароводяная рубашка во время работы котла заполняется водяным паром, который образуется в парогенераторе с помощью шести тэнов, смонтированных на специальной крышке 1 и помещенных в парогенератор. Последний выполнен в виде прямоугольной стальной коробки, расположенной под днищем наружного котла. Парогенератор заполняется водой до определенного уровня.
Рис. 2.4. Неопрокидывающийся электрический пищеварочный котел КПЭ-100 (КПЭ-160, КПЭ-250)
Между наружным корпусом и облицовкой помещена теплоизоляция 3. Для облицовки применяют стальные листы, покрытые светлой эмалью. Котел установлен на постаменте 22.
Сверху варочный сосуд закрывается откидной на шарнире двустенной крышкой 18, между двойными стенками которой находится воздушная прослойка. В пазу нижней части крышки имеется прокладка из термостойкой пищевой резины, с помощью которой обеспечивается плотность прилегания. ее к котлу, когда завертываются прижимные болты 19. Крышка
Каждый котел с косвенным обогревом оснащается контрольно-измерительными приборами и арматурой: клапаном-турбннкой 6 с отражателем 17, двойным предохранительным клапаном 15, электроконтактным манометром 16, наполнительной воронкой 14 с краном, контрольным краном уровня 9. Манометр, наполнительная воронка и двойной предохранительный клапан смонтированы в один узел.
При закрытой крышке в котлах в процессе кипения избыточное давление должно быть не более 2,5 кПа (0,025 кгс/см2). Для того чтобы давление не было больше этой величины, в центральной части крышки устанавливают клапан-турбинку.
Электрокотлы имеют автоматическое управление тепловым режимом работы котла, и защиту тэнов от «сухого хода». Регулирование нагрева осуществляется с помощью элетроконтактного манометра при изменении величины давления пара в рубашке. Котлы имеют два режима работы. При первом режиме сначала котел работает на полной мощности, после повышения давления в рубашке до заданного верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/6 мощности, а в последних конструкциях котлов 1/9 мощности). Когда давление понижается до нижнего заданного предела, котел вновь включается на полную мощность. Этот режим работы используется при варке супов, борщей и других первых блюд.
При втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагреватели котла отключаются. Довариваются продукты за счет аккумулированного тепла без расхода электроэнергии. Второй, режим используется при кипячении молока, варке киселей, овощей.
Электрическая схема котла изображена на рис. 2.5. В силовой цепи имеется шесть трубчатых электронагревателей (тэнов), которые включаются двумя магнитными пускателями. Пять тэнов включаются контактами первого 1П магнитного пускателя, а один - второго 2П магнитного пускателя. В цепи управления, изображенной на рисунке тонкими линиями, находятся реле уровня, обмотки магнитных пускателей и электроконтактный манометр с двумя электромагнитными реле. С помощью реле уровня, состоящего из трансформатора Тр, электрода Э и электромагнитного реле РУ, осуществляется защита от «сухого хода». С помощью электроконтактного манометра и двух электромагнитных реле осуществляется автоматическое регулирование работой котла
Рис. 2.5. Электрическая схема котла КПЭ-100 (КПЭ-160, КПЭ-250)
В цепи управления имеются также четыре сигнальные лампы, две кнопочные станции («Пуск», «Стоп») и переключатель ПК, За исключением одной кнопочной станции, все они расположены на станции управления. Лампа ЛСс.х включается при «сухом ходе» и сигнализирует об отключении электронагревателей котла из-за «сухого хода». Лампа 1ЛС работает при нормальном уровне воды в парогенераторе и сигнализирует о подаче напряжения на вводные клеммы котла, т. е. о том, что замкнуты контакты пускового аппарата цехового электрощита. Лампа 2ЛС сигнализирует о подключении одного тэна к сети контактами магнитного пускателя 2П. Лампа ЗЛС сигнализирует о подключении к сети пяти тэнов контактами магнитного пускателя 1П.
Если одновременно, включены лампы 1ЛС, 2ЛС и ЗЛС, то в котле работают все шесть тэнов. Если включены лампы 1ЛС и 2ЛС, то работает один тэн.
Когда контакты пускового аппарата цехового щита замкнуты и на вводные клеммы котла подано напряжение, ток проходит по первичной обмотке трансформатора. Если уровень воды в парогенераторе котла нормальный, то от вторичной обмотки трансформатора ток через воду проходит по обмотке реле РУ. При этом вода выполняет роль выключателя, замыкающего цепь между корпусом и электродом Э. Замыкающие контакты РУ включают сигнальную лампу 1ЛС и подготавливают цепь обмотки 2П второго магнитного пускателя. Размыкающий контакт РУ отключает сигнальную лампу ЛСс. х.
Нажатием на одну из кнопок «Пуск» включается обмотка 2П второго магнитного пускателя. Магнитный пускатель 2П срабатывает и его замыкающие контакты включают сигнальную лампу 2ЛС, один тэн и обмотку 1П первого магнитного пускателя. Магнитный пускатель 1П срабатывает и замыкающими контактами включает пять тэнов и сигнальную лампу ЗЛС. Работают все шесть нагревательных элементов.
После прекращения нажатия на кнопку «Пуск» ток по обмотке 2П проходит через контакт ПК, и в зависимости от заданного режима через замыкающий контакт 2П или 1П. Когда задан режим II (разогрев), ток проходит через Контакт 1П, а когда режим I (автоматическая работа) - через контакт 2П.
Шесть нагревательных элементов нагревают воду парогенератора и содержимое варочного сосуда. Через некоторое время образующийся в парогенераторе пар нагревает содержимое варочного сосуда настолько, что давление пара в пароводяной рубашке начинает повышаться и подвижный контакт (с показывающей стрелкой) отходит от неподвижного контакта, с помощью которого задан нижний предел давления. Изменений в работе электрических элементов при этом не происходит. Когда давление в пароводяной рубашке достигает верхнего заданного предела, подвижный контакт ЭКМ входит в соприкосновение с неподвижным верхнего предела. При этом замыкается цепь реле 1Р. Реле 1Р срабатывает и размыкающим контактом отключает обмотку магнитного пускателя 1П. Замыкающие контакты 1П отключают пять электронагревателей, лампу ЗЛС и, если задан режим II (разогрев), обмотку магнитного пускателя 2П. Тогда отключается еще один тэн и цепь регулирования нагрева. Нагрев полностью прекращается.
Если задан режим 1, то обмотка магнитного пускателя 2П, не отключается и котел продолжает работать с одним включенным- тэном. Цепь регулирования нагрева также остается подключенной к электрический сети. Давление, в пароводяной рубашке понижается, но, когда замыкание
В котлах с негерметизированной крышкой в отличие от описанных выше отсутствуют клапан-турбинка с пароотводной трубкой, вентиль и трубопровод промывки.
Опрокидывающиеся пищеварочные котлы типа КПЭСМ-60М, КПЭ-40, КПЭ-60, КПГ-40М, КПГ-60М.
Котел КПЭСМ-60М (рис. 2.6, а, б) секционный модульный опрокидывающийся представляет собой варочный сосуд 1 из нержавеющей стали, подвешенный на тумбах 8 и 11. С внешней стороны к нему приварена обечайка, к которой герметично крепится съемное днище. В днище смонтированы три тэна и электрод защиты тэнов от «сухого хода». Замкнутое пространство между обечайкой с днищем и варочным сосудом заполняется водой и паром, образуя пароводяную рубашку. Рубашка соединена патрубком с узлом контрольно-измерительных приборов: электроконтактным манометром 15, двойным предохранительным клапаном 13, наполнительной воронкой 14. Котел снабжен краном уровня 10.
Варочный сосуд закреплен в кожухе и снабжен теплоизоляцией. Сверху варочный сосуд закрывается крышкой 16 с приспособлением для подъема 17 и фрикционом, фиксирующим ее в любом положении. Тумбы представляют собой сварную раму, установленную на четырёх регулируемых ножках 9 и покрытую облицовками. В тумбах помещены чугунные кронштейны подшипников скольжения, на которые опирается котел с помощью пустотелых цапф. Сверху тумбы закрыты столом из нержавеющей стали.
Котел имеет поворотный механизм 12, расположенный в правой тумбе и представляющий собой червячную пару. Червячное колесо с помощью шпонки насажено на цапфу котла, соединенную с его корпусом. В зацеплении с червячным колесом входит червяк, на выступающем конце которого крепится маховичок с рукояткой.
Защита от «сухого хода» не допускает включение котла, если тэны не полностью покрыты водой; отключается котел от электросети в случае понижения уровня воды до определенного предела и при опрокидывании котла. При недостаточном уровне воды в парогенераторе загорается сигнальная лампа 2.
Вода в котел подается из колонки водоснабжения с помощью поворотной трубки.
Рис. 2.6. Электрический секционный модульный котел КПЭСМ-60:
а - общий вид; б - схема котла
Котел работает при двух режимах, как и КПЭ. Вместе с котлом должен устанавливаться местный вентиляционный отсос, который крепится на котле болтами и соединяется с общей системой вентиляции. Конструкция котла позволяет устанавливать его в технологические линии с пристенным или островным расположением оборудования.
Электрокотлы КПЭ-40 и КПЭ-60 (рис. 2.7., а, б) устанавливаются на чугунной вилкообразной станине 10 с помощью двух полых цапф 8 и 16, соединенных с наружным кожухом котла 15. Поворотный механизм 9 имеет такое же устройство, как у котла КПЭСМ-60. Для заполнения варочного сосуда водой к левой стойке станины с внешней стороны прикреплена водопроводная труба 17, снабженная вентилем 18, водоразборным патрубком 20 и кронштейном 19 для подвешивания крышки.
Варочный котел с установленным на нем снаружи обтекателем 2 закрывается легкосъемной крышкой 3. Крышка имеет ручку в центре и стальной крючок с внутренней
Котлы имеют два режима работы и снабжены автоматикой регулирования теплового режима и защиты от «сухого хода». Последняя осуществляется с помощью электрода, вмонтированного в съемное днище 14 котла.
Устройство и принцип действия газовых пищеварочных котлов
Газовые котлы КПГ-40М, КПГ-60М (рис. 2.8.) конструктивно выполнены как КПЭ-40, КПЭ-60, т. е. варочный сосуд 1 установлен в наружном корпусе 2, покрытом теплоизоляцией 3. и облицовкой. Между варочным сосудом и наружным корпусом находится пароводяная рубашка 4. Отличительная особенность котлов КПГ-40М и КПГ-60М - наличие скобы на кожухе котла, с помощью которой при опрокидывании прекращается подача газа в горелку 8, установленную в постаменте 7, так как скоба нажимает на рукоятку крана и поворачивает ее.
Рис. 2.7 Электрический опрокидывающийся пищеварочный котел: а - общий вид; б - в разрезе.
Парогенератор 5 котла и газогорелочная камера такие же, как в газовых котлах КПГ-160, КПГ-250. Для лучшего использования тепла отходящих продуктов сгорания увеличивается поверхность нагрева за счет установки в газоходах ребер - кольцевых пластин, приваренных к карманам парогенератора. Дымовой патрубок 6 опрокидывающихся котлов состоит из
Рис. 2.8. Газовый опрокидывающийся котел КПГ- 40М (КПГ-60М)
Котлы опрокидывающиеся имеют газовую автоматику регулирования и безопасности типа 2АРБ-1. Блок автоматики 14 устанавливается на коллекторе котла, датчики - в регулируемой среде.
В настоящее время начат выпуск газовых секционных модульных котлов типа КПГСМ-60. Парогенератор таких котлов выполнен в виде двух цилиндрических каналов различной высоты. Наружные стенки этих карманов образуют топочное пространство и два кольцевых газохода. В топке установлена инжекционная горелка с кольцевой насадкой и запальник.
Котел типа КПГСМ-60 (рис. 2.9.)
Котел выполнен в виде параллелепипеда. Он состоит из внутреннего цилиндрического варочного сосуда, наружного корпуса и малоемкого парогенератора.
Рис. 2.9. Котел пищеварочный газовый секционный модульный КПГСМ-60:
1 - дымоход; 2 - наружный корпус; 3 - варочный сосуд; 4-арматурный узел; 5-крышка; 6-кран уровня; 7 - маховичок; 8 - дверца; 9 - ножки, регулируемые по высоте; 10-рама; 11-патрубок; 12-кожух;13 - горелка; 14 - топка; 15 - кольцевые газоходы; 16 - парогенератор; 17 - наружная облицовка котла
Парогенератор выполнен в виде двух цилиндрических карманов разной высоты, наружные стенки которых образуют топку и два кольцевых газохода. Цилиндрическая внешняя стенка второго газохода не экранирована. Она переходит в нижнюю коническую торцевую стенку кольцевых газоходов. Наружный корпус котла покрыт теплоизоляцией и облицован плоскими эмалированными панелями. Под топкой в специальном цилиндрическом кожухе установлена газовая горелка с кольцевой насадкой и запальником. Для подсоса вторичного воздуха в днище топочной камеры имеются специальные отверстия.
Между задней стенкой котла и облицовочным листом установлен вертикальный дымоход прямоугольного сечения, обеспечивающий отвод продуктов сгорания.
В правой стойке котла смонтированы опрокидывающее устройство и подводящий газопровод. В левой - расположены трубопроводы горячей и холодной воды.
Котел снабжен газовой автоматикой безопасности и регулирования 2АРБ и контрольно-измерительной арматурой, аналогичной арматуре котла КПГ-60М.
Котел типа КПГСМ-250
Котел пищеварочный газовый секционный модульный КПГСМ-250. Котел (рис. 2.10) выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда и имеет варочный сосуд в форме горизонтального полуцилиндра. Форма варочного сосуда предопределяет коридорную форму топки и щелевых газоходов. Топку образуют три кармана парогенератора. Средний карман разделяет топку на две части, что увеличивает радиационную поверхность нагрева центрального кармана, который облучается пламенем с двух сторон. В топочной камере между карманами располагается двухтрубная горелка. Горелка имеет малогабаритный многосопловый смеситель с периферийной подачей газа. Продукты сгорания из открытых торцевых окон расходятся, поворачиваясь на 180° по двум прямолинейным газоходам, образованным наружными стенками двух основных карманов и стенками газохода. Для увеличения поверхности нагрева по всей длине газохода расположены два дополнительных кармана, высота которых меньше высоты основного газохода.
Рис. 2.10. Котел пищеварочный газовый секционный модульный КПГСМ-250:
1 - облицовка;2 - изоляция; 3 - крышка; 4-варочный сосуд; 5- наружный корпус; 6-11 - прямолинейные карманы парогенератора; 7 - топка; 8 - горелка; 9 - короб; 10 - нижний дымоход; 12 - подвесные прямолинейные карманы парогенератора; 13 - стенки газохода; 14 - газоход. Стрелками указано направление движения продуктов сгорания газа
Таким образом, три основных кармана и два дополнительных создают компактный парогенератор с малым заполнением его водой (около
Котел снабжен газовой автоматикой безопасности и регулирования 2АРБ, контрольно-предохранительной арматурой и тепловой изоляцией.
Устройство и принцип действия твердотопливных и паровых пищеварочных котлов.
Котел пищеварочный твердотопливный (рис. 2.11) состоит из трех основных частей: варочного сосуда, парогенератора с рубашкой и наружного корпуса. Парогенератор котла представляет собой два концентрично расположенных кольцевых кармана, сообщающихся через отверстия в верхней части с рубашкой котла, и служит для получения насыщенного пара с давлением 140...150 кПа.
Кипяченая или дистиллированная вода в парогенератор заливается через специальную воронку до уровня, определенного контрольным краном уровня.
| | |
Рис. 2.11. Котел пищеварочный твердотопливный КПТ-160:
1 - варочный сосуд; 2 - пароводяная рубашка; 3 - сферическое дно корпуса; 4 - корпус с парогенератором; 5 - тепловая изоляция; 6,7 - кольцевые карманы; 8-топочная камера; 9 - зольниковая коробка; 10 - колосниковая решетка; 11 - ящик для сбора золы; 12 - дверца с жалюзи; 13 - горловина топки; 14 - топочная дверца; 15 - наполнительная воронка; 16-клапан-турбинка; 17-розетка-отражатель; 18-двухстенная крышка; 19 - дымоотводный патрубок; 20 - поворотная заслонка; 21 - кольцевой газоход; 22 - лючки для очистки газоходов; 23 - трубопроводы горячего и холодного водоснабжения; 24 - соединительный патрубок; 25 - сливная трубка.
Внутренняя стенка внутреннего кармана парогенератора образует топочную камеру, сводом которой служит сферическое дно варочного сосуда. В нижней части топочной камеры размещена колосниковая решетка. Под топочной камерой размещена зольниковая камера, в которой установлен выдвижной ящик для сбора золы. Для регулирования подачи воздуха под колосниковой решеткой рядом с зольником смонтирована дверца с жалюзи.
Такая конструкция топочной камеры и парогенератора снижает температуру уходящих продуктов сгорания и уменьшает потери теплоты, что приводит к увеличению кпд котла. Кольцевой газоход образует сложный конвективный тракт, по которому перемещаются продукты сгорания. При этом поток продуктов сгорания турбулизируется, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи. За счет наличия кольцевого газохода существенно удлиняется путь движения топочных газов, а конструкция парогенератора в виде двух карманов увеличивает его теплопередающую поверхность. Все это в совокупности способствует более полному использованию теплоты уходящих продуктов сгорания. При горении топлива в топочной камере пламя и горячие продукты сгорания обогревают внутреннюю стенку внутреннего кармана парогенератора. Далее продукты сгорания через патрубок во внутреннем кармане устремляются в кольцевой газоход и, двигаясь по нему, обогревают наружную стенку внутреннего кармана и внутреннюю стенку наружного кармана (направление движения топочных газов показано на рис. 8.10 стрелками). Пройдя по кольцевому газоходу-, остывшие продукты сгорания удаляются из котла через дымоход в окружающую среду.
В целях очистки кольцевого газохода от золы и сажи в боковой стенке второго кольцевого цилиндра имеются три лючка с крышками. Для наполнения котла водой служит поворотный кран, соединенный с трубопроводами горячего и холодного водоснабжения, которые скрыты под облицовкой каркаса. Между облицовкой и стенками наружного корпуса размещен слой тепловой изоляции.
На крышке котла смонтирован клапан-турбинка, а на арматурной стойке установлены заливочная воронка, двойной предохранительный клапан и манометр.
Полезная вместимость
Повторное использование котла сокращает время нагрева его содержимого до кипения на 15…20 мин, уменьшает расход топлива и повышает кпд до 47%. Габариты котла, мм: длина – 1210, ширина – 1190, высота – 1110. Объем парогенератора 63 дм3, площадь греющей поверхности котла –
Устройство и принцип действия паровых пищеварочных котлов
На предприятиях общественного питания используются паровые пищеварочные котлы КПП-100, КПП-160 и КПП-250. Они имеют аналогичную конструкцию и различаются только размерами. От неопрокидывающихся электрических и газовых котлов они отличаются тем, что пар, обогревающий варочный сосуд, образуется не в самом котле, а поступает в паровую рубашку по паропроводу извне.
Рис. 2.12. Котел пищеварочный паровой КПП-100:
а - общий вид; б - сливной кран; в - изменение толщины пленки конденсатора и коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной стенки; 1 - варочный сосуд; 2 - наружный корпус; 3 - основание; 4 - вентиль; 5 - конденсатоотводчик; 6 - кран; 7 - мановакуумметр; 8 - перекидной кран; 9 - крышка; 10 - клапан-турбина; 11 - отражатель клапана-турбинки; 12 - - резиновый уплотнитель; 13 - накидной рычаг- 14 - двойной предохранительный клапан; 15 - рычаг; 16- сливной кран; 17 - тепловая изоляция; 18 - облицовка.
Котел КПП-100 (рис. 2.12. а, б) состоит из варочного сосуда и наружного котла, покрытого изоляцией. Пространство между варочным сосудом и наружным котлом представляет собой паровую рубашку, в которую подается
Нагрев варочного сосуда парового котла осуществляется за счет теплоты парообразования. Пар, попадая в рубашку котла, соприкасается с холодными стенками варочного сосуда и наружного котла и конденсируется. При этом выделяется скрытая теплота парообразования, которая идет на нагрев содержимого котла.
2.. Технико-экономическое обоснование.
Пищеварочные котлы с непосредственным обогревом очень просты по устройству и эксплуатации, но имеют существенные недостатки: низкий КПД, очень сложно регулировать тепловой режим, так как теплообмен между теплоносителем и термически обрабатываемой средой происходит через разделительную стенку, поверхность которой является активной поверхностью нагрева, и поскольку температура пламени и топочных газов высокая, то возможно пригорание продуктов к дну варочного сосуда. Наиболее прогрессивным способом обогрева пищеварочных котлов является косвенный обогрев. При нем исключается возможность местного пригорания продуктов, а также достигается хорошая колеровка кулинарных изделий и экономия жира.
Твердотопливные пищеварочные котлы просты по конструкции и работают, как правило, на местном топливе. Но они имеют ряд недостатков:
1) из-за больших потерь тепла с отходящими газами они обладают низким КГЩ;
2) в процессе его эксплуатации трудно регулировать тепловой режим, поэтому высокая температура стенок котла приводит к пригоранию продуктов;
3) при использовании твердого топлива, особенно угля, очень трудно поддерживать надлежащие санитарно-гигиенические условия
4)для обслуживания такого оборудования требуются специальные работники;
5) необходимы транспортные средства для перевозки;
6)необходимы склады для хранения топлива;
7)повышенная по сравнению с другим оборудованием опасность пожара.
Газовые пищеварочные котлы по сравнению с твердотопливными имеют больший КГЩ, кроме тепла на предприятиях общественного питания позволяет автоматически регулировать степень нагрева аппаратов при приготовлении блюд, быстро включать и выключать тепловые аппараты, дает возможность децентрализовать технологический процесс приготовления пищи, широко внедрять автоматику в процессы производства и достаточно точно учитывать расход газообразного топлива при помощи газовых счетчиков.
Однако газ, как топливо обладает отрицательными свойствами. Основное из них — способность горючих газов к образованию взрывоопасной смеси с воздухом. Кроме того, некоторые компоненты искусственных газов, а также продукты неполного сгорания газов токсичны. Неправильная эксплуатация пищеварочных котлов с газовым обогревом может привести к пожарам и отравлениям.
На предприятиях общественного питания широко применяются пищеварочные котлы с электрическим обогревом, так как этот вид энергии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими видами энергии. К числу преимуществ относятся: сравнительно легкое преобразование электрической энергии в тепловую, быстрая и экономичная передача энергии на далекие расстояния, возможность точного учета, ее расхода, простота и надежность управления электротепловыми аппаратами, хорошие санитарно-гигиенические условия на производстве, относительно высокий КГЩ оборудования.
Так КГЩ твердотопливных тепловых аппаратов составляет 18-27%, газового оборудования около 40-70%, а электрических — около 50%. того применение газа в качестве источника
Пищеварочные котлы с электрическим обогревом обладают рядом существенных преимуществ, основными из которых являются:
1) быстрота включения и выхода на номинальную мощность;
2) возможность выделения большой тепловой мощности в малом объеме и достижения высокого уровня Температуры;
простота регулирования температурного режима при высокой степени равномерности нагрева;
возможность герметизации рабочего объема, а следовательно, создания в нем избыточного давления, вакуума или защитной атмосферы;
3) компактность электрических нагревателей;
удобство механизации и автоматизации работы;
улучшение условий труда;
высокая экологическая чистота.
В качестве базовой модели принимается котёл марки КПЭ – 60 с ёмкостью 60 л.Предлагается разработать аналогичный катёл с ёмкостью 160 л.
3. Описание разрабатываемого пищеварочного котла
3.1 Назначение оборудования
Котлы пищеварочные электрические КПЭ-160 широко применяются на предприятиях общественного питания.
Котлы пищеварочные электрические КПЭ-160 предназначены для приготовления первых, вторых и третьих блюд. Котлы данного типа относятся к стационарным неопрокидывающимся с негерметичной крышкой. Допускается эксплуатация их при температуре окружающего воздуха от 10° до 40°С.
3.2 Устройство котла
Разрабатываемый котел имеет вместимость варочного сосуда
Котел представляет собой сварную конструкцию, состоящую из цилиндрического варочного сосуда с вогнутым днищем, наружного котла, покрытого теплоизоляцией и облицовкой.
Замкнутое пространство между варочным сосудом и наружным котлом служит пароводяной рубашкой котла.
К дну наружного корпуса приварена стальная коробка прямоугольной формы — парогенератор, внутри которого находятся шесть тэнов, кран уровня воды и электрод защиты «сухого хода».
Сверху варочный сосуд котла закрывается откидной крышкой, имеющей пружинный противовес, облегчающий подъем и удержание ее в открытом положении. Плотное прилегание крышки к варочному сосуду обеспечивает резиновая теплостойкая прокладка, уложенная по кольцевому пазу.
Для слива жидкости из варочного сосуда установлен сливной кран с сеткой. На котле установлена контрольно-измерительная и предохранительная арматура, которая служит для контроля и регулирует величину давления пара в пароводяной рубашке.
Манометр установлен для измерения давления в пароводяной рубашке котла. На котлах устанавливается электромагнитный манометр, с помощью которого можно автоматически устанавливать уровень давления в пароводяной рубашке и осуществлять управление тепловым режимом.
В таком манометре установлено три стрелки. Одна подвижная и две неподвижные, которые перемещаются при помощи специального ключа.
Подвижная стрелка постоянно показывает давление в пароводяной рубашке котла. Неподвижные стрелки перед началом работы устанавливаются на верхний и нижний предел давления пара в рубашке.
При включении парогенератора в работу, давление пара в пароводяной рубашке начинает возрастать, и при достижении верхнего заданного уровня давления подвижная стрелка совпадает с неподвижной, замыкаются их контакты, и котел автоматически переключается на 1/6 его мощности.
Давление в пароводяной рубашке начинает снижаться и при совпадении подвижной стрелки с нижней неподвижной, котел снова переключается на максимальную мощность. Таким образом, работа котла автоматически поддерживается в нужном заданном режиме работы.
Двойной предохранительный клапан состоит из двух клапанов — парового и вакуумного, — которые служат для аварийного сброса пара из пароводяной рубашки, когда давление возрастет свыше 0,05 МПА (0,5 кгс/см), и устранения разрежения в ней после окончания работы котла.
Рабочая камера обогревается паром, образующимся в парогенераторе: при подводе тепла вода в парогенераторе нагревается до кипения и превращается в пар. Пар поступает в пароводяную рубашку и конденсируется на стенках варочного сосуда, отдавая теплоту парообразования и нагревая их, и в виде конденсата стекает обратно в парогенератор.
При повышении давления в пароводяной рубашке котла сверх допустимой величины пар через паровой колпак начинает выходить в атмосферу. Вакуумный клапан открывается под давлением наружного воздуха, когда в рубашке образуется вакуум. Вакуум в рубашке котла образуется при охлаждении котла в результате конденсации пара, так как удельный объем пара больше удельного объема воды (конденсата).
Кран уровня устанавливается в парогенераторе котла и контролирует верхний уровень воды, а нижний уровень контролирует электрод «сухого хода».
Наполнительная воронка с запорным краном предназначена для заполнения парогенератора дистиллированной или кипяченой водой. Она установлена в верхней части котла и имеет фильтрующую сетку с крышкой.
К котлу подведен трубопровод горячего и холодного водоснабжения, которые соединяются в одну поворотную трубу, заканчивающуюся краном с патрубком.
Рядом с котлом на стене устанавливается станция управления, которая представляет собой металлический ящик, внутри которого размещены клеммный щиток, два магнитных пускателя, кнопки «Пуск» и «Стоп», сигнальные лампы, реле, плавкие предохранители, переключатель режима работы котла, тумблеры с надписью «Автоматическая работа» и «Разогрев».
Клеммный щиток служит для соединения всех приборов станции управления к электросети. Магнитные пускатели и кнопки включают и выключают тэны котла, а плавкие предохранители защищают электрические цепи от короткого замыкания. Сигнальные лампы служат для контроля подключения котла к электросети и режим его работы. С помощью тумблеров включают требуемый режим работы котла.
Котел работает в двух режимах. В первом режиме котел работает сначала на полной мощности, а затем после повышения давления в рубашке да заднего верхнего предела переключается на слабый нагрев (1/9 мощности). После понижения давления до нижнего заданного предела котел вновь включается на полную мощность. Во втором режиме котел работает на полной мощности до тех пор, пока давление в рубашке не достигнет верхнего заданного предела. После этого нагревательные элементы полностью отключаются. Доведение до готовности продукта осуществляется за счет аккумулированного тепла.
3.4 Технические характеристики пищеварочного котла КПЭ-160
| Параметры | КПЭ-160 |
| Полезная ёмкость, литров (не менее) | 160 |
| Продолжительность разогрева, мин. (не более) | 55 |
| Потребляемая мощность - разогрев, кВт | 30 |
| Потребляемая мощность - варка, кВт | 5 |
| Рабочее давление в пароводяной рубашке, МПа | 0,05(0,5) |
| Диаметр водопровода, мм | 12 |
| Габаритные размеры, мм: | |
| Высота | 1100 |
| Ширина | 1120 |
| Длина | 1050 |
| Масса, кг. | 283 |
| Количество воды заливаемой в парогенератор, л | 12 |
4. Расчетная часть
4.1 Конструктивный расчет
где V- объема варочного сосуда, мЗ
К - отношение высоты сосуда к диаметру по конструктивным
эксплуатационным соображениям. К = 0,3 - 1,2;
К1 - отношение высоты стрелки к диаметру варочного сосуда,
конструктивным и эксплуатационным соображениям К = 0,05 - 0,1.
Тогда высота варочного сосуда и высота стрелки определяются
формулам:
Где η зап - коэффициент заполнения варочного сосуда, η зап = 0,8 - 0,85;
Затем определяются конструктивные размеры наружного задавшись предварительно диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на
Принимаем:
давление в варочном сосуде - 0 кПа
Коэффициент заполнения варочного сосуда - 80 - 90% от объема(0,82)
Максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения - 135 кг
Варочный сосуд цилиндрической формы с вогнутым дном (К= 0,8, К1 =0,05) выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной - SBH =
Найдем высоту варочного сосуда по формуле:
Высота заполнения варочного сосуда определяется по формуле:
H
вн= 0,82 (0,8+0,5*0,05)*0,743=0,503 м
Определяем размеры наружного котла, задавшись предварительно его диаметром, который должен быть больше диаметра варочного сосуда на 0,1 это необходимо ля того, чтобы между варочным сосудом и наружным котлом образовалось пространство, представляющее собой рубашку для промежуточного теплоносителя.
Варочный сосуд выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной SBH= 2мм = 0,002м; наружный котел выполнен из углеродистой стали толщиной SH= Змм = 0,003м, зазор между стенками варочного сосуда и наружного котла равен Spy6 =
Диаметр наружного котла Dн вычисляем по формуле:
DH
=
D
вн
+2*(
S
руб
+
S
вн +
S
н
) = 0,743+2*( 0,005+0,002+0,003) = 0,853 м
Высота выпуклости наружного котла h равна:
H
н
=
D
н
* К
i
= 0.853*0.05 = 0.043 м
Устанавливаем толщину изоляции стенок наружного котла, для чего предварительно определяем удельные потери тепла изолированным котлом q коэффициент теплоотдачи а от наружной поверхности котла воздуху для плоской стенки, температуру стенки наружного котла принимаем равной температуре пара (при избыточном давлении 0,4 атм - 140 кПа, ts 109,3°С), температуру изолируемой стенки tkk = 60°С, так как температура на поверхности котла не должна превышать 60°С.
где t в - температура воздуха в помещении, t воз = 20°С.
а = 9,1 А + 0,07 * (60 - 20) = 12,54 (Вт./( м2°С))
а=12,54 * (60 - 20) = 501,6 (Вт/м2)
Теплоизоляционный материал — альфоль, гофрированная, ее коэффициент теплопроводности λ находим по таблице, он определяется по следующей формуле:
λ= 0,059 + 0,00026 * (ср, (Вт/(м2 °С))
tср= 0,5 * 109,3 + 60 = 87,7 °С
λ = 0,059 + 0,00026 * 84,7 = 0,081 Вт/(м2 °С)
Толщина изоляции Dк определяется по выражению: диаметр защитного кожух будет равен:
D =0.853+2*(0.008+0.0005)= 0.87 м
Учитывая, что для удобства обслуживания общая высота котла не должна превышать НобЩ <
Нпост = 1,2 – hвн – hн – hкр = 1,2-0,594-0,043-0,037 =
4.2 Теплотехнический расчет
Расчет теплового баланса котла
Расчет теплового баланса котла на электрообогреве соответственно для нестандартного и стационарного режимов работы производится по формуле:
где
Полезно используемое тепло определяется для нестационарного, а условно полезно используемое тепло для стационарных режимов работы соответственно по выражениям:
Q1 = W C ( tkвод – tнвод ) + W * r
Q יּ1 = Δ Wיּ * r
где W - максимальное количество воды в варочном сосуде при принятом коэффициенте заполнения г| зал = 0,82, кг;
С - теплоемкость воды, (Дж/(кг°С)), С = 4187 Дж/(кг °С)
( tн tk - соответственно начальная и конечная температура воды, °С; количество испарившейся воды, при нестационарном режиме работы котла
r - теплота теплообразования, кДж/кг.
Потери тепла ограждениями котла в окружающую среду рассчитываются для нестационарного и стационарного режимов работы по формуле:
где
т - время работы аппарата, с.
Потери тепла дном котла незначительны, и ими можно пренебречь.
Потери на разогрев конструкции рассчитывают по формуле:
где
Полезно используемое тепло при расчете пищеварочных котлов определяется из условий нагревания и кипения воды. Полезно используемое определяется для стационарного, а условно используемое тепло для стационарного режимов работы соответственно по выражениям:
Q j = Δ W * r
Где pвоз плотность воды, pвоз ~ 1 кг/д3, при температуре t водн = 20 °С; t водк - температура кипения, t водк = 100 °С
г= 2257,5 кДж/кг - теплота парообразования.
Потери тепла ограждениями котла в окружающую среду определяются нестационарного и стационарного режимов по формуле:
Поверхность стенок кожуха котла определяется как боковая поверхность цилиндра по выражению:
Fk =п*Dк *Hобщ
Рк= 3,14 * 0,8702 / 4 = 0,594 ( м2)
Поверхность крышки и верхней горизонтальной поверхности котла определяется приблизительно как площадь круга:
Fкр = 3,14 * 0,8702/ 4 = 0,594 (м2)
Начальная температура ограждений принимается равной температуре воздуха в помещении 11К = 1вод = 20 °С
Коэффициент теплоотдачи, может быть, рассчитал по формуле:
а = 9,74 + 0,07* (I ср] - (воз), (Вт/м2°С) — для нестационарного режима,
а' = 9,74 + 0,07 * (I ку- - 1в03), (Вт/м2оС) — для стационарного режима,
Q5 = [12,36 * 0,594 * (57,5 - 20) +11, 14 * (40-20) * 3,28]*3900 = 3,924 * 106
0'5= [14,99 * 0,594 * (95-20) + 12,54 * 3,28 * (40-20)]*3600 - 8,327 * 106 (Дж)
Потери тепла дном котла незначительны, и ими можно пренебречь.
Потери на разогрев конструкции определяются по выражению^
Потери тепла на разогрев варочного сосуда котла определяем по формуле:
где
Объем варочного сосуда определяют по формуле:
Плотность материала, кг/м - 7800.
Масса варочного сосуда, кг –
М вн = 0,0036 * 7800 = 28,08кг.
Конечная температура, X ш = 100°С.
Теплоемкость материала элемента, Дж/(кг°С) — 462.
Qвн6 = 462 * 28,08 * (100 - 20) = 1037,8 * 103 Дж
Потери котла на разогрев крышки определяем по формуле:
Где Скр, Мкр, t ккр - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура крышки котла.
Крышка котла изготовлена из нержавеющей стали.
Теплоемкость нержавеющей стали Сср = 462 Дж/(кг°С).
Плотность материала, кг/м3 - 7800. Конечная температура, °С X ккр = 95.
Вычислим объем крышки по формуле
Потери котла на разогрев наружного котла с парогенератором определяем по формуле:
где Сн, Мн, 1кн - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура наружного котла с парогенератором. Наружный котел изготовлен из стали углеродистой.
Теплоемкость стали углеродистой Сн = 462 Дж /(кг°С).
Плотность материала, кг/м3 — 7800.
Конечная температура, 1н = 109,3 ~ ^
Вычислим объем наружного котла с парогенератором по формуле:
где Сиз, Миз, I киз - соответственно теплоемкость материала, масса,
конечная температура теплоизоляционной конструкции.
Материал элемента — асфоль.
Теплоемкость асфоли Сиз - 92 Дж/(кг°С).
Плотность асфоли, кг/м3 20
Конечная температура:
Вычислим объем теплоизоляционной конструкции по формуле:
V= 0,008 * [3,14 * (0,594 + 0,043) * (0,853 + 0,008)] =
Масса теплоизоляционной конструкции, кг
-Миз = 0,0138 * 20 =
(QИ36 = 92 * 0,276 * (84,65 - 20) = 1,64 * 103 Дж
Потери тепла на разогрев кожуха котла определяем по формуле:
Где Ск, Мк, 1кк - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура кожуха котла.
Материал кожуха котла - сталь углеродистая. Теплоемкость материала - 462 Дж/(кг°С). Плотность материала - 7800 г/м3.
Конечная температура: tкк=60°С.
Вычислим объем кожуха котла по формуле:
Потери тепла на воду в парогенераторе определяем по формуле:
где Св, Мв, 1кв - соответственно теплоемкость воды, масса, конечная температура воды в парогенераторе. Материал: вода.
Теплоемкость воды, Св = 4187 Дж/(кг°С).
Плотность воды - 1000 кг/м3.
Конечная температура: (3 = 109,3 °С.)
Вычислим объем воды в парогенераторе по формуле:
Масса воды в парогенераторе, кг - Мв = Ув *рв
Мв= 0,016 * 1000 = 16кг
Потери тепла на разогрев воды в парогенераторе:
Qв6 = 4187 * 16 * (109,3 - 20) = 5982,38 * 103 Дж.
Потери тепла на разогрев каркаса и арматуры котла определяем по формуле:
где СКар,Мкар, (ккар - соответственно теплоемкость материала, масса, конечная температура каркаса и арматуры котла.
Материал элемента - сталь углеродистая.
Плотность материала - 7800 кг/м3.
Масса элемента: 250% от массы варочного сосуда,
то есть m = 28,08 * 250/ 100 = 70,2кг
Конечная температура: t кар= ( ts +tk)/2 = (109,3 + 60) / 2 = 84,65 °С
Теплоемкость материала - 462 Дж/(кг°С).
Qкар6 = 462 * 70,2 * (84,65 - 20) = 2096,75 * 103 Дж
Потери на разогрев конструкции составляют:
Q6=1037,8*103+324,3*103+2429,6*103+1,64*103+230,63*103+5982,38 * 103 + 2096,75 * 103 = 12103,1 * 103 Дж
Потери тепла на разогрев постамента не учитываются из-за незначительной величины.
Расход тепла на нестационарный и стационарный режим работы котла соответственно равен:
Q зат= 68,67 * 106 + 3,924 * 106 + 12,10 * 106 = 84,694 * 10б Дж
Q/зат =4,63 * 106 + 8,327 * 106 = 12,957 * 106 Дж
Расчет поверхности нагрева пищеварочного котла.
Расчет необходимой площади нагрева пищеварочного котла определяется по формуле:
где Q – количество тепла, которое надо передать через поверхность нагрева в единицу времени, Вт/(Дж/с);
к - коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к нагреваемой среде, Вт/(м2оС);
Δtсрлог - среднелогарифмическая разность температур, определяется по формуле:
где Δtб, Δtм - соответственно наибольшая и наименьшая разности между температурой теплоносителя и нагреваемой средой, °С.
Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равно:
ГдеQ-полезно-используемоетепло,Дж;
QВН6 - потери тепла на разогрев варочного сосуда, Дж;
QВН6 - потери тепла на разогрев крышки котла, Дж;
QВН6 - потери тепла кожухом котла в окружающую среду, Дж.
Потери тепла кожухом котла в окружающую среду определяют по формуле:
где ак, Рк, *кк - соответственно коэффициент теплоотдачи, площадь поверхности кожуха котла, конечная температура поверхности кожуха котла.
Qк5 = 11,14 * 3,28 * (40 - 20) * 3900 = 2850 * 103 Дж.
Количество тепла, переданное через поверхность нагрева, равна:
Q = 68,67 * 106 + 1037,8 * 103 + 324,3 * 103 +2850,0 * 103 = 72,88 * 106 Дж.
Среднелогарифмическая разность температур равна:
Δtcpлог = (109,3 - 20) - (109,3 - 100))/ 2,31g* ((109,3 - 20) /(109,3 - 100)) = 35°С.
Коэффициент теплопередачи для случая передачи тепла от конденсирующихся водяных паров к воде приблизительно равен К = 2900 Вт/(м2°С).
Необходимая поверхность нагрева будет равна:
F = 72,88 * 106/ (2900 * 3900 * 35) = 0,184м2
Фактическая поверхность нагрева рассчитывается о формуле:
F = 3,14 * 0,743 * 0,594+ 3,14 * 0,7432 / 4 =
то есть значительно больше необходимой.
Расход тепла на нестационарный и стационарный режимы работы котла соответственно равен:
Q3aT = 84,694 * 106 Дж,
Q'3aT =12,957 * 106 Дж.
Коэффициент полезного действия котла при нестационарном режиме работы равен:
η = 68,67 * 10б/ 84,694 * 106 = 0,81 или81%
Удельные металлоемкости и расход тепла определяем по формулам
где, Мм - масса металлоконструкции аппарата, кг
где Мп - масса готового продукта или полуфабриката
Найдем массу постамента: она составляет 400% от массы варочного сосуда:
Мпосг = 28,08 * 400 / 100 =
Мм= 28,08 + 9,36 + 58,89 + 0,276 + 12,48 + 70,2 + 112,32 = 291,61кг.
Удельная металлоемкость равна
Мм = 291,61 /250 = 1,17 кг/дм3.
Удельный расход тепла
Металлоемкость рассчитываемого аппарата ниже металлоемкости серийно выпускаемых аппаратов, что объясняется некоторыми упрощением его конструкции (одинарная крышка, отсутствие арматуры у варочного сосуда, меньшая масса противовеса крышки и т.д.).
Что касается удельного расхода электроэнергии, то он несколько выше ввиду низкого коэффициента заполнения котла (ηзап ~ 0,82), когда как для серийно выпускаемых аппаратов он принимается равным 0,9.
4.3 Энергетический расчет
Мощность нагревательных элементов при нестационарном и стационарных режимах работы соответственно составит:
Р' = 12,957 * 106 / 3600 = 3,60 * 103 Вт = 3,60 кВт
Соотношение мощности котла при нестационарном и стационарном равно:
Р/Р' = 21,72/3,60
Учитывая мощность тэнов принимаем максимальную мощность Р = 24кВт минимальную Р' = 4 кВт. В этом случае время разогрева составит:
Траз = 84,694 * 106/24 * 103 = 3529 ~ 59 мин
Электрические пищеварочные котлы присоединяются к трехфазной сети поэтому с точки зрения равномерной нагрузки фаз тэны целесообразно устанавливать в количестве, кратное трем.
Для рассчитываемого котла максимальную мощность Р целесообразно равной 24 кВт (при параллельно включенных шести тэнах по 4 кВт каждый), а минимальную Р' равной 4 Вт (два последовательно соединенных тэна, один тэн отключен). В этом случае соотношение мощности котла при нестационарном и стационарных режимах: Р/Р' = 24/4 = 6
Темой курсового проекта было задание разработать котел электрический пищеварочный типа КПЭ полезной емкостью 160 л.
Разработанный пищеварочный котел с электрообогревом отвечает требованиям технологии приготовления пищи; обеспечивает тепловую обработку продуктов при минимальной затрате энергии, так как у него нет тепла в результате механического и химического недожога и с уходящими газами как у твердотопливных и газовых пищеварочных котлов, удельный расход тепла за счет относительно меньших потерь его в окружающую среду и на разогрев конструкции; обладает высокой степенью надежности, создает оптимальные условия работы для обслуживающего персонала, облегчает их труд; повышает качество приготовления пищи и обслуживания посетителей; повышает производительность и требованиям техники безопасности и производственной санитарии, обеспечивая безопасность обслуживающего персонала.
1)Богданов Г.А. и др. Оборудование предприятий общественного Учебник для сред. проф.-техн. училищ / Г.А. Богданов, З.М. А.М. Богданова. — 3-е изд., перераб. — М.: Экономика, 1991. — 303
2)Гуляев В.А., Иваненко В.П., Исаев Н.И. и др. Оборудование предприятий торговли и общественного питания. Полный курс: Учебник / проф. В.А. Гуляева. — М.: Т4ВФРА, 2004. — 543 с.
3)Золин В.П. Технологическое оборудование предприятий общественного питания. — М.: 14РПО, Академия, 2000. — 256 с.
4) Литвина Л.С, Фролова З.С. Тепловое оборудование предприятий общественного питания: Учебник для мех. отделений техникумов. — 3-е изд, и доп. — М.: Экономика, 1980. — 248 с.
5)Лунин О.Г., Вельтищев В.Н., Калошин Ю.А. и др. Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Пищевая промышленность, 1990.
6)Титова А.П., Шляхтина А.М. Торгово-технологическое оборудование: Учебник для технол. отделений техяикумов. — М.: Экономика, 1983.—296 с.
7)Щеглов Н.Г., Гайворонский К.Я. Технологическое оборудование предприятий общественного питания и торговли: Учебник для средних специальных учебных заведений. — М.: Издательский дом «деловая литература», 2001. — 480 с.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
Кафедра «Пищевые машины»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине
«Оборудование предприятий общественного питания»
Тема Котел пищеварочный электрический
Специальное задание: Разработать котел емкостью КПЭ-160
Студента:
Швецова Алексея Александровича
Специальность 260501______________________________________
Курс ____________2________________________________________
Шифр ________000114______________________________________
Курсовой проект выполнен
«___» _____________ 20__ г.
Москва,
