5197

Рисунок 3 – Образец рамки, основная надпись и дополнительные

графы для текстовых документов (последующие листы)

11

2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Номер задания студенту выдаëт преподаватель (см. таблицу 4).

Приступая к выполнению курсового проекта, надо наметить путь решения,

разбив задачу на ряд частных вопросов, представленных в плане работы

(см. п.1) данного методического указания.

Для выполнения расчëтов необходимо владеть вычислительной техникой, а также научиться пользоваться диаграммами и номограммами для правильного нахождения по ним значений тех или иных величин.

Вычисления начинают выполнять только тогда, когда все величины переведены в одну систему единиц СИ, которая является универсальной системой и призвана заменить все существующие системы (см. таблицы

2,3). Кроме основных единиц система СИ допускает образование кратных и дольных единиц путëм умножения на 10n (см. таблицу 2).

Таблица 2 – Обозначения единиц в системе СИ

Деци (дц)	10-1	Кило (к)	103
Санти (с)	10-2	Гекто (га)	104
Милли (м)	10-3	Мега (М)	106
Микро (мк)	10-6	Гига (г)	109
Нано (н)	10-9	Тера (т)	1012
Пико (п)	10-12

Таблица 3 – Перевод в систему СИ некоторых величин

Наименование величины		Единица измерения			Пересчëт единиц
		МКГСС	СИ
1		2	3		4
Давление		кг/м2	Па	1	кгс/см2 = 1 ат = 9,81×104 Па =0,981
				бар=735,6 мм.рт.ст.
				1	кгс/м2 = 9,81 Па
				1	Па = 0,1 кгс/м2
Теплоëмкость		Ккал/кг·С	Дж/кг·К	1	ккал/кг·ºС = 4,19×103 Дж/кг·К
Теплопроводность		Ккал/м·ч·С	Вт/м·К	Ккал/м·с·ºС = 1,16 Вт/м·К
Теплота парообразования		Ккал/кг	Дж/кг	Ккал/кг = 4,19×103 Дж/кг
Коэффициент		Ккал/м2·ч·С	Вт/м·К	Ккал/м2·ч·ºС = 1,16 Вт/м2·К
теплоотдачи	и
теплопередачи
Теплота		Ккал	Дж	1	ккал = 4,19×103 Дж
Мощность		кг·с·м/с	Вт	1	кг·с·м/с = 9,81 Вт

12

Таблица 4 – Исходные данные (параметры воздуха и продукта)

						Параметр воздуха				Параметр продукта
	№			Относитель-
		Наименование	Наименование		ная					начальная	конечная
	вари-						температура, °С
		оборудования	продукта	влажность,						влажность	влажность
	анта
					%					Xн,, %	Xк , %
				φ0		φ2	t0	t1	t2
	1	2	3	4		5	6	7	8	9	10
	1	Пароконвектомат	Рыба	83		25	20	130	63	32	25
	2	Шкаф пекарский	Бисквит	71		20	19	150	70	81	24
	3	Шкаф пекарский	Хлеб	85		24	21	200	65	70	8
	4	Гриль	Цыплëнок	70		18	19	160	65	67	15
	5	Аэрогриль	Утка	71		19	20	165	68	63	19
	6	Расстоечный	Дрожжевое	65		21	20	70	50	89	67
		шкаф	тесто
	7	Шкаф пекарский	Песочное	80		23	19	200	71	60	5
			печенье
	8	Шкаф пекарский	Пудинг	72		24	20	200	73	85	20
	9	Гриль	Цыплëнок	72		20	19	165	66	73	20
	10	Аэрогриль	Жареная	69		30	20	170	65	71	31
			свинина
	11	Шкаф пекарский	Круассаны	70		22	20	190	61	85	16
	12	Пароконвектомат	Телятина	80		25	20	200	63	64	27
	13	Расстоечный	Дрожжевое	60		30	19	73	50	80	63
		шкаф	тесто
	14	Шкаф пекарский	Пицца	73		24	20	200	67	80	30
	15	Шкаф пекарский	Бисквит	75		25	19	200	65	78	25
	16	Пароконвектомат	Жареный	87		25	20	180	63	75	40
			кролик
	17	Пароконвектомат	Овощи	85		32	20	170	60	70	42
	18	Шкаф пекарский	Тосты	80		25	19	200	70	67	23
	19	Аэрогриль	Говядина	87		35	19	185	65	70	43
	20	Гриль	Гусь	85		34	20	170	63	73	48
	21	Пароконвектомат	Мясо ягнëнка	87		36	19	150	60	72	49
	22	Расстоечный	Дрожжевое	60		25	20	73	50	83	69
		шкаф	тесто
	23	Пароконвектомат	Ростбиф	84		28	19	190	76	50	24
	24	Шкаф пекарский	Хлеб	81		34	20	180	53	70	31
	25	Аэрогриль	Рыба	80		28	19	150	71	40	31
	26	Пароконвектомат	Картофельная	83		30	20	170	80	68	33
			запеканка
	27	Аэрогриль	Рагу из овощей	85		31	20	152	63	64	30
	28	Шкаф пекарский	Кекс	79		33	19	185	69	73	34
	29	Пароконвектомат	Рагу из	89		37	19	160	67	75	43
			баранины
	30	Шкаф пекарский	Слоëные	83		29	20	200	72	69	28
			пирожки

13

Для определения теплопотерь и расчëта основных параметров калорифера необходимо знать размеры оборудования и его производительность. Данные параметры представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Параметры оборудования

№	Производительность	Габаритные размеры			Диаметр	Диаметр
варианта	оборудования Gн, кг/ч	оборудования, мм			оборудования,	калорифера,
					мм	мм
		длина	ширина	высота
1	2	3	4	5	6	7
1	9	847	771	757		500
2	4,5	860	790	605		360
3	5	870	800	615		370
4	5	480	310	580		230
5	5,5			400	360	110
6	4	860	590	912		340
7	3	840	750	600		340
8	4	800	710	550		300
9	5,5	450	300	510		200
10	4,5			330	300	80
11	5	850	760	610		360
12	7	840	750	720		470
13	3	830	540	900		290
14	5	800	710	550		300
15	3	820	750	600		350
16	6,5	860	760	750		500
17	5	815	723	700		450
18	3	837	750	580		330
19	4			350	330	90
20	3,5	453	300	550		200
21	6	870	793	786		530
22	3	880	610	930		360
23	7	876	800	790		550
24	3,5	880	820	654		400
25	4			330	330	80
26	6,5	853	790	773		520
27	4,5			420	400	150
28	4	841	770	600		350
29	7	860	800	787		530
30	5	857	791	620		370

14

3. РАСЧËТНАЯ ЧАСТЬ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

3.1. Теплотехнический и тепловой расчëты

Существуют два вида тепловых расчëтов, которые связаны с технологией и физическими свойствами перерабатываемого материала – проектные и поверочные:

а) проектные тепловые расчëты выполняются при проектировании новой аппаратуры.

Основной задачей проектного расчëта является определение поверхности нагрева конструкции при заданных условиях теплового режима;

б) поверочные работы выполняются при нормировании работы действующих установок.

Теплотехнический расчëт состоит из следующих разделов:

1. Определение физико-химических параметров теплоносителя по диаграмме Рамзина (влагосодержание, энтальпия, парциальное давление),

атакже рассчитывают плотность и определяют по номограмме

(приложение В) вязкость теплоносителя (воздуха).

2.Составление материального баланса.

3.Составление теплового баланса.

4.Нахождение основных параметров свежего и отработавшего воздуха графическим и аналитическим способом.

5.Определение α (коэффициента теплоотдачи), V (объëм влажного воздуха, проходящего через аппарат).

6.Определение поверхности теплопередачи.

7.Определение расхода теплоносителя.

8.Подбор вспомогательного оборудования (калорифера).

15

Методика расчëта

Исходя из начальных параметров продукта и теплоносителя,

составляем материальный баланс теплового процесса.

Целью составления материального баланса теплового процесса является определение массы влаги W, удаляемой при тепловом воздействии.

W = Gн – Gк,

(1)

где W – масса влаги (кг/ч, кг/с);

Gн – начальная производительность продукта (кг/ч, кг/с);

Gк – конечная производительность продукта (кг/ч, кг/с).

По всему материалу, подвергаемому тепловой обработке, начальное количество продукта (производительность по поступающему на тепловую

обработку продукту):
Gн = Gк + W.	(2)

По абсолютно сухому веществу в обрабатываемом материале:

Gн = Gк	100	Хк	.	(3)
	100
		Хн

Производительность по готовому продукту определяется следующим образом:

	Gк = Gн	100	Хн		= [кг/ч] = [кг/с].	(4)
		100	Хк

Подставляя в уравнение (1) значение начальной производительности

Gк, получим

16

	W = Gн		Хн	Хк		= [кг/ч] = [кг/с];	(5)
		100		Хк
	W = Gк		Хн	Хк		= [кг/ч] = [кг/с].	(6)
		100		Хн

Уравнения (5) и (6) являются основными уравнениями материального баланса теплового процесса.

Пусть на тепловую обработку поступает воздух с влагосодержанием Х0 (%) сухого воздуха, а L – расход абсолютно сухого воздуха (кг/ч). Из теплообменного аппарата (при отсутствии потерь воздуха) выходит такое же количество абсолютно сухого воздуха, а влагосодержание меняется до Х2 (%) сухого воздуха. Масса влаги, испаряющейся из материала в теплообменном аппарате, составляет W (кг/ч).

По диаграмме Рамзина (графический способ) (см. приложение Г)

необходимо найти:

a)парциальное давление воздуха р1 = ро, (кПа), исходя из значений φ0 (%) и t0 (ºС);

b)парциальное давление воздуха р2,(кПа), исходя из значений φ2

(%)и t2 (ºС);

c)влагосодержание сухого воздуха Х0, (кг/кгс.в.);

d)энтальпию сухого воздуха I0, (кДж/кг);

e)влагосодержание влажного воздуха Х2, (кг/кгс.в.);

f)энтальпию влажного воздуха I2, (кДж/кг);

g)по найденным значениям р1 и t1 определяем I1, (кДж/кг).

Исходя из этих параметров, определяем удельный расход воздуха на испарение из материала 1 кг влаги по формуле

е =	1	,	(7)
	Х 2 Х 0

17

где е – удельный расход воздуха на испарение из продукта 1 кг влаги

(кг/кг);

Х2 – конечное влагосодержание (%);

Х0 – начальное влагосодержание, влагосодержание сухого воздуха

(%).

Далее определяем расход абсолютно сухого воздуха при

приготовлении продукта:
L = W · e,	(8)

где L – расход абсолютно сухого воздуха (кг/ч, кг/с); W – масса влаги (кг/ч, кг/с);

е – удельный расход воздуха на испарение из продукта 1 кг влаги

(кг/кг);

Производим технологические расчëты:

1.Приход тепла:

a)с наружным воздухом:

Q1 = L · I0,

(9)

где Q1 – количество тепла (приход с наружным воздухом) (Дж/ч, Дж/с);

L – расход абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта

(кг/ч, кг/с);

I0 – энтальпия сухого воздуха I0, (кДж/кг);

b)с влажным материалом:

Q2 = Gн · tн · cп,

(10)

где Q2 – количество тепла (приход с влажным материалом) (Дж/ч, Дж/с); tн – начальная температура воздуха (ºС), tн = t0 = 20 ºС;

cп – теплоëмкость продукта (Дж/(кг·град)), сп=с1;

18

c) в основном калорифере:

Q3 = Qк = L (I1 – I0), (11)

где Q3 – количество тепла (приход в основном калорифере) (Дж/ч, Дж/с);

L – расход абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта

(кг/ч, кг/с);

I1 – энтальпия наружного воздуха (кг/ч, кг/с);

I0 – энтальпия сухого воздуха I0, (кДж/кг);

2.	Расход тепла:
a)	с отработанным воздухом:
Q4 = L · I2,		(12)

где Q4 – количество тепла (расход с отработанным воздухом) (Дж/ч,

Дж/с);

L – расход абсолютно сухого воздуха при приготовлении продукта

(кг/ч, кг/с);

I2 – энтальпия влажного воздуха I0, (кДж/кг);

b)с высушенным материалом:

Q5 = Gк · c2 · t2,		(13)
где Q5 – количество тепла (расход с высушенным материалом) (Дж/ч,
Дж/с);
с2 – теплоëмкость продукта после тепловой обработке (Дж/(кг·град));
t2 – температура влажного воздуха (ºС);
c)	при загрузке и выгрузке продукта (при транспортировке
продукта):
Q6 = W · cв · Ө,		(14)
где Q6 –	количество тепла (расход при загрузке и выгрузке продукта)
(Дж/ч, Дж/с);

19

W – масса влаги (кг/ч, кг/с);

cв – теплоëмкость воды (Дж/(кг·град)), определяется по номограмме

(см. приложение Д);

Ө – температура охлаждения продукта (ºС), Ө = t2 = 73 ºС;

d)теплота потерь (Q7) определяется из теплового баланса.

Тепловой баланс:
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6 + Q7 .	(15)
Далее производим расчëты параметров продукта:
1. Для начальной влажности продукта.
Теплоëмкость определяется по формуле
с1 = 41,87 · [0,3 + (100 – а)],	(16)

где с1 – теплоëмкость продукта до тепловой обработки (Дж/(кг·град)), с1

= сп;

а – начальная влажность продукта (%), а = Хн .

Плотность продукта определяется по формуле

ρ1 = 10 · [1,42 · а + (100 – а)], (17)

где ρ1 – плотность продукта до тепловой обработки (кг/м3).

	Теплопроводность определяется по формуле
	λ = 1,16 · (0,51 –	а0,53	),	(18)
		46

где λ – теплопроводность продукта до тепловой обработки (Вт/(м·град)).

2. Для конечной влажности продукта.

20