- •1 Обзорная часть и сравнительный анализ котлов пищеварочных
- •2 Описание проектируемого аппарата и режимов его эксплуатации
- •2.1. Описание конструкции котла
- •2.2. Описание электрической схемы котла
- •2.3. Эксплуатация котла
- •3 Теплотехнический расчет пищеварочного котла
- •3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности котла
- •3.2 Расчет герметически закрытых трубчатых нагревательных элементов (тэн)
2.3. Эксплуатация котла
Перед включением аппарата в работу проверяют:
─ уровень воды в пароводяной рубашке (парогенераторе);
─ надежность соединения корпуса аппарата с заземляющей шиной;
─ состояние защитной, предохранительной и указывающей арматуры;
─ санитарное состояние варочного сосуда.
Порядок включения котла в работу:
─ открывают продувочный кран или кран на заливной воронке. Оставляют открытым до полного удаления воздуха из пароводяной рубашки, т.к. наличие воздуха в рубашке снижает теплоотдачу от пароводяной смеси к стенкам котла и увеличивает время его разогрева;
─ варочный сосуд заполняют кипяченой водой на 100—120 мм ниже уровня верхней крышки. При использовании не кипяченой воды на стенках котла и тэнах быстрее образуется накипь, которая ухудшает теплопередачу, удлиняет время варки продуктов и ускоряет выход котла из строя. Когда из крана уровня появится вода, заполнение пароводяной рубашки прекращают. После этого рычагом приподнимают над седлом предохранительный клапан, чтобы не допустить его прикипания;
─ эектрические котлы включают нажатием кнопки «Пуск» с предварительным включением режима работы;
─ здать верхний и нижний пределы давления (как правило, устанавливаются один раз, но контролируются ежедневно).
В процессе работы аппарата контролируют:
─ давление в греющей рубашке и в рабочей камере аппарата;
─ медленный разогрев при нормальной работе теплогенерирующего устройства свидетельствует о недостаточной продувке рубашки или чрезмерном загрязнении тепловоспринимающей поверхности (накипь).
После окончания процесса варки:
─ за 5...10 мин до окончания работы опрокидывающихся котлов прекращают нагрев, нажав кнопку «Стоп»;
─ затем снимают крышку, осторожно вращая маховик поворотного механизма, переворачивают котел и выгружают его содержимое в подставленную тару. В герметически закрытых котлах;
─ рабочую камеру промывают слабым раствором соды и просушивают;
─ внешние поверхности протирают мягкой тканью;
─ промывают пароотвод. Регламентные профилактические работы, согласно инструкции по эксплуатации, выполняются механиком по утвержденному графику.
3 Теплотехнический расчет пищеварочного котла
3.1 Расчет теплового баланса и определение мощности котла
Для теплотехнического расчета проектируемого пищеварочного котла необходимы исходные данные, приведенные в таблице 1 и на рисунке 12. Температурные параметры определены по схеме (рисунок 13).
Таблица 1 - Результаты исследования котла пищеварочного
Наименование параметра |
Условное обозначение параметра |
Значение параметра |
Начальная температура элементов котла, воды в варочном сосуде и в пароводяной рубашке, С |
|
18 |
Температура окружающей среды (воздуха), С |
|
18 |
Конечная температура крышки котла, С |
|
60 |
Конечная температура наружной поверхности теплоизоляции, С |
|
35
|
Конечная температура внутренней поверхности теплоизоляции, С |
|
100 |
Конечная температура боковой облицовки, С |
|
35 |
Конечная температура воды в варочном сосуде, С |
|
100 |
Конечная температура воды в парогенераторе, С |
|
110 |
Продолжительность разогрева котла (продолжительность нестационарного режима), с |
τР |
2400 |
Продолжительность кипения содержимого варочного сосуда (продолжительность стационарного режима), с |
τТ |
3600 |
Диаметр крышки варочного сосуда, м |
D |
0,46 |
Ширина корпуса котла, м |
А |
0,64 |
Длина корпуса котла, м |
B |
0,94 |
Высота корпуса котла, м |
Н |
1,1 |
Диаметр варочного сосуда, м |
d |
0,3 |
Глубина варочного сосуда, м |
h |
0,42 |
Номинальная мощность котла, Вт |
PH |
7,5 |
Масса котла, кг |
M |
98 |
Рисунок 14
– Схема
определения площадей теплоотдающих
поверхностей котла
Поскольку котел КПЭ-40 является аппаратом периодического действия, для определения наибольших затрат теплоты расчет необходимо вести как для нестационарного, так и стационарного режимов его работы.
3.1.1 Количество теплоты, затраченное соответственно при нестационарномQЗАТР, Дж, и стационарном режимахQЗАТР, Дж, определяется по формулам
QЗАТР = Q1 + Q5 + Q6,
|
(1) |
QЗАТР = 15402490+546816+6597380,86=22546686,86 Дж.
QЗАТР = Q1 + Q5 ,
QЗАТР = 3385800 +1781028=5166828 Дж.
|
(2) |
где Q1, Q1– количество полезно используемой теплоты соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Дж;
Q5, Q5 – количество теплоты, теряемое наружными поверхностями котла в окружающую среду соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Дж;
Q6 –количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции, Дж.
3.1.2 Количество полезно используемой теплоты при нестационарном режиме Q1, Дж и стационарном режимеQ1, Дж, работы котла определяется по формуле
(3)
=15402490 Дж.
(4)
=15402490 Дж.
где М5 – масса нагреваемой воды, кг;
с– теплоемкость воды, Дж/(кгград);
W,W– количество испарившейся жидкости за периоды соот-
ветственно нестационарного и стационарного режимов, кг;
r – удельная теплота парообразования, Дж/(кг ·град).
К расчету принять с= 4187 Дж/(кгград), ΔW = ΔW= 1,5 кг,
r= 2257,2·103Дж/кг.
3.1.3Количество теплоты, теряемое боковой поверхностью и крышкой котла в окружающую средуQ5, Дж, определяютпо формулам
(5)
(6)
Дж.
где F1, F2, F4 –площади соответствующих теплоотдающих поверхностей, указанных на рисунке 2, м2;
1, 1, 2, 2, 4, 4 – коэффициенты теплоотдачи от вышеуказанных поверхностей соответственно при нестационарном и стационарном режимах, Вт/(м2град).
3.1.4Площади теплоотдающих поверхностей определяютпо формулам:
; (7)
=0,36 м.
. (8)
м.
. (9)
=1,4 м.
3.1.5Коэффициенты теплоотдачи от наружных теплоотдающих поверхностей определяют по формулам:
(10)
=11,17 Вт/(м2∙град)
(11)
=12,64 Вт/(м2∙град)
(12)
=10,29 Вт/(м2∙град)
(13)
=10,89 Вт/(м2∙град)
(14)
=10,29 Вт/(м2∙град)
(15)
=10,89 Вт/(м2∙град)
3.1.6Количество теплоты, расходуемое на разогрев конструкции при нестационарном режиме работы котлаQ6, Дж, определяютпо формуле
(16)
=6597380,86 Дж
где ММ, МИЗ, МТ– соответственно масса металлических элементов котла, теплоизоляции и промежуточного теплоносителя, кг;
сМ, сИЗ, сТ – соответственно теплоемкость металлических элементов котла, теплоизоляции и промежуточного теплоносителя, Дж/(кгград);
– средние конечные и начальные значения температур соответственно металлических элементов котла и теплоизоляции,С.
К расчету принимают сМ= 461 Дж/(кгград); сИЗ= 921 Дж/(кгград);
сТ= 4187 Дж/(кгград).
3.1.7Масса металлических элементов котла
ММ=М–МИЗ–МТ. (17)
ММ=98-10-10=78кг.
К расчету принимают МИЗ=МТ = 10 кг.
3.1.8Средние температуры,,С, определяют из выражений:
(18)
=81,67
(19)
=18
(20)
=67,5
(21)
=18
3.1.9Мощности, затраченные на проведение заданного технологического процесса соответственно при нестационарномP, Вт, и стационарномP, Вт, режимах определяютпо формулам:
, (22)
=9394,45 Вт.
(23)
=1435,23 Вт.
Для определения эффективности работы котла необходимо вычислите следующие основные характеристики: удельный расход теплоты на единицу готовой продукции и коэффициент полезного действия.
3.2.10Расход теплоты на единицу готового продукта при стационарном режимеqТ, Дж/кг, определяется по формуле
, =55557,29 Дж/кг. |
(24)
|
где МГ– масса готового продукта, кг.
3.2.11 Расход теплоты на единицу готового продукта с учетом затрат на разогрев аппарата и жидкостиqT, Дж/кг, определяется по формуле
. (25)
= 467635,06 Дж/кг
3.2.12Масса готового продукта
МГ=М5– ΔW – ΔW. (26)
МГ=96-1,5-1,5=93 кг
3.2.13Коэффициент полезного действия при нестационарномТ и стационарномТ режимах определяется по формулам
, (27)
=0,84
. (28)
=0,65