новая методичка по курсовому проекту 4 курс

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегопрофессиональногообразования

«Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет»

(ФГБОУ ВПО «СПбГТЭУ»)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра технического обеспечения торговых и технологических процессов

В. П. Иваненко, А. М. Ширшиков

Разработка теплового аппарата для предприятия общественного питания

Методические указания к выполнению курсового проекта

Санкт-Петербург

2015

Составители: В. П. Иваненко, А. М. Ширшиков.

Разработка теплового аппарата для предприятия общественного питания: Методические указания к выполнению курсового проекта / Сост.: В. П. Иваненко, А. М. Ширшиков. – СПб.: СПбТЭИ; 2015. – 32 с.

Рассмотрено и рекомендовано к изданию на заседании кафедры торгово-технологиче- ского оборудования 31.08.2015 года, протокол № 1.

В методических указаниях изложен порядок выполнения курсового проекта по тепловому оборудованию предприятий общественного питания. Определены объем и состав курсового проекта, требования по его оформлению, представлен необходимый справочный материал.

Предназначено для студентов бакалавриата очного и заочного отделений специальности 19.03.04 (260800) «Технология продукции и организация общественного питания».

Редактор Е. Н. Никулкина

Подписано в печать 00.00.2015. Заказ № 00. Тираж 100 экз. Объем 2,0 п. л. Бумага офсетная. Формат 60 х 84/16. Печать офсетная.

Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет Издательско-полиграфический центр

194021, Санкт-Петербург, Новороссийская ул., 50

1. Введение

Тепловое оборудование применяется на предприятиях общественного питания для доведения подготовленного сырья и полуфабрикатов до их кулинарной готовности. Варка и жаренье – основные виды тепловой обра­ ботки пищевых продуктов, проходящих тепловую обработку в воде, бульоне, молоке, соусе и жире.

Пищеварочные котлы используют на предприятиях общественного питания для варки пищевых продуктов основным способом. Для исключения возможности подгорания пищи котлы имеют паровую рубашку, стенка варочной емкости обогревается влажным паром. Котлы с рубашкой универсальны – в них можно приготовить бульоны, первые блюда, каши, сварить мясо, рыбу, отварить макаронные изделия, приготовить соус и т. д. При использовании перфорированного вкладыша котлы могут быть приспособлены для варки пищи на пару.

Варочный процесс автоматизирован. При закипании жидкости происходит переключение котла на минимальную ступень мощности, что исключает бурное кипение и позволяет получить высококачественный продукт при минимальном расходе энергии. Котлы снабжены предохранительными клапанами, которые срабатывают при превышении критического давления в паровой рубашке.

Сковороды – тепловые аппараты, применяемые на предприятиях общественного питания для жарки на нагретой поверхности с использованием малого объема жира или без него (если жир содержится в продукте или жарочная поверхность имеет тефлоновое покрытие). Жарочные поверхности сковород могут быть традиционно гладкими или рифлеными. Жарка на рифленой поверхности позволяет получить специфический рисунок, сэкономить пищевой жир и ускорить процесс приготовления пищи. Сковороды оснащены терморегулятором, позволяющим поддерживать температуру жарочной поверхности в пределах до 300 ºC.

Жарка во фритюре происходит контактным способом и обеспечивает возможность получения специфических высококачественных кулинарных изделий. Жарка до полной кулинарной готовности требует нагрева фритюра до температуры 180–200 ºC, а для обжаривания до полуготовности – 150–160 ºC, которую поддерживает терморегулятор.

Фритюрницы выпускаются в напольном и настольном исполнении, комплектуются сетками-корзинами для продукта.

Основные технологические требования, предъявляемые к конструкциям тепловых аппаратов, сводятся к получению высококачественного готового продукта с максимальным сохранением пищевых (белков, жиров, углеводов), минеральных, экстрактивных веществ, витаминов при минимальных затратах теплоты.

Анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей серийно выпускаемых аппаратов позволяет сделать вывод о чрезмерной разнотипности их конструкций, которая приводит к тому, что аппараты имеют мало общих узлов и деталей в пределах своего типоразмерного ряда.

3

В настоящее время наблюдается тенденция к разработке модульных тепловых технологических аппаратов с применением рядов предпочтительных чисел в целях максимальной унификации конструкций.

Наметилась тенденция на использование в конструкциях аппаратов греющих элементов, состоящих из унифицированных листоканальных панелей. Панельный принцип применим к достаточно широкому кругу тепловых аппаратов, открывает перспективы создания новых аппаратов периодического действия, дает возможность улучшить качество аппаратов, включая такие их показатели, как металлоемкость, степень унификации, технологичность, эргономичность.

Особый интерес представляют аппараты, работающие под избыточным давлением в рабочей камере, что дает определенные преимущества по качеству продукта и времени приготовления.

Находят применение автоматизационный процесс перемещивания и охлаждения готовой продукции.

Курсовой проект является важным этапом учебного процесса при изучении курса «Оборудование предприятий общественного питания». Целью курсового проекта является закрепление, углубление и расширение знаний, полученных студентами при изучении раздела курса «Тепловое оборудование», а также ряда инженерных и общеобразовательных дисциплин: черчения, теплотехники, электротехники, автоматики. Выполнение проекта способствует развитию у студентов навыков самостоятельной, творческой и научно-ис- следовательской работы, умению пользоваться технической и специальной справочной литературой.

Курсовой проект выполняется студентом и предоставляется на кафедру в полном объеме в сроки, установленные учебным планом для проверки. Отмеченные в процессе проверки ошибки, замечания, недостатки должны быть исправлены и ликвидированы до защиты проекта. Защита проекта сводится к краткому докладу по существу темы и ответам на вопросы.

Расчет аппарата производится на примере варки картофеля в котле, жарки мяса на сковороде, жарки картофеля во фритюрнице.

2. Структура курсового проекта

Курсовой проект включает пояснительную записку и графическую часть.

2.1. Пояснительная записка

Пояснительная записка объемом 25–35 страниц является текстовой частью комплекта документации, разрабатываемой студентом, и содержит информацию об исполнителе и теме курсового проекта, расчет аппарата, описание и принцип действия, обоснование принятых технических и конструкторских решений.

Титульный лист должен содержать следующую информацию: название института, кафедры, тему курсового проекта, сведения об исполнителе (факультет, курс, номер группы, ФИО полностью, номер зачетной книжки), год выполнения проекта.

4

Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

–задание и исходные данные;

–оглавление;

–введение;

–аналитический обзор существующих аппаратов, сходных по технологическому назначению;

–расчет аппарата;

–выбор нагревательных элементов;

–описание конструкции проектируемого аппарата;

–описание системы управления контроля и защиты;

–правила эксплуатации и техники безопасности;

–список литературы.

Текст пояснительной записки выполняется на одной стороне стандартных листов писчей бумаги формата А4 (297 х 210 мм). Все страницы пояснительной записки нумеруются. На титульном листе и на листе задания номер страницы не ставится, но подразумевается.

Изложение материала пояснительной записки должно быть четким и понятным. Сокращение слов в тексте не допускается. В зависимости от содержания, текст разбивается на разделы, подразделы и т. п. Порядковые номера разделов, подразделов обозначаются арабскими цифрами с точкой. Таблицы и рисунки, помещенные в записке, должны иметь сквозную нумерацию.

При выполнении расчетов рекомендуется пользоваться международной системой единиц измерения (СИ).

Список использованной литературы помещается в конце пояснительной записки.

2.2. Графическая документация

Графическая часть проекта выполняется на чертежной бумаге в полном соответствии с действующими стандартами ЕСКД на листе формата А1 (841

х 594 мм).

На чертеже должна быть изображена: конструкция аппарата в трех проекциях с указанием основных расчетных размеров; электрическая схема; таблица конструктивных параметров (табл. 9).

На поле чертежа должен быть размещен угловой штамп и спецификация. Штамп помещается в правом нижнем углу листа. Спецификация располагается над угловым штампом. Элементы и составные части конструкции аппарата вносятся в спецификацию в соответствии с номером позиции на чертеже.

Размеры на чертежах проставляются в миллиметрах без указания при размерных числах единиц измерения. Размерное число указывает натуральный размер элемента конструкции (мм), независимо от масштаба чертежа.

Толщину стенок аппарата и его элементов менее 1 мм в разрезе разрешается провести одной жирной чертой.

5

Значения выбранных масштабов для изображения аппарата и элементов его конструкции должны соответствовать ГОСТ 2.302-68. Масштабы умень-

шения – 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; 1:15, масштабы увеличения – 2:1; 2,5:1; 5:1; 10:1.

Изображение всех проекций аппарата на чертеже должно занимать всю площадь листа. На одной из проекций аппарата выполняется разрез (допускается частичный разрез) для получения изображения внутреннего устройства. Чертеж оформляется внутренней рамкой – сплошной линией с левой стороны на расстоянии 20 мм, сверху, снизу и справа – 5 мм.

Примеры выполнения графической части приведены в Приложении 3.

3. Задание на курсовое проектирование

Выполнить проект аппарата периодического действия с косвенным обогревом по теме:

Тема № 1	Котел электрический пищеварочный
Тема № 2	Сковорода электрическая опрокидывающаяся
Тема № 3	Фритюрница электрическая неопрокидывающаяся

Тема курсового проекта и форма рабочей камеры аппарата выбирается в соответствии с табл. 1 по последней цифре номера зачетной книжки студента.

Таблица 1

Последняя цифра зачет. книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Номер темы	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1
Форма рабочей камеры*	Ц	П	Ц	П	П	Ц	П	Ц	Ц	П

Примечание *: Ц – цилиндр; П – параллелепипед.

Варианты конструкторского исполнения оборудования, в зависимости от его производительности, представлены в табл. 2.

	Таблица 2
Производительность U, кг/ч	Вариант исполнения
5, 10	Настольное
15, 20, 25	Напольное

Исходные данные к проектированию и расчету тепловых аппаратов приведены в табл. 3.

Таблица 3

			Предпоследняя цифра зачетной
		Параметр							книжки
			1		2	3		4		5		6		7		8	9		0
		1	2			3				4					5		6
Производительность U, кг/ч*			25			20				15				10			5
Коэффициент загрузки KЗ:
– котел, фритюрница									0,85
– сковорода									0,5
Коэффициент формы mф:
– котел			0,63			0,7				0,8				0,9			1,0
– сковорода (фритюрница)			0,15			0,2				0,25				0,3			0,4
Коэффициент формы μф			0,55			0,6				0,7				0,8			0,9
Коэффициент заполнения жарочной
поверхности Kп:									0,7–0,9
– для сковороды
									1,0
– для котла и фритюрницы
Время разогрева аппарата (нестационарный			10			8				7					6		5
режим) τн , мин
Время тепловой обработки τс, мин**:										15–30
– котел
– сковорода ***						(3 – 5) + (15 – 20)
– фритюрница										8–10
Время загрузки / выгрузки τз, мин										2–3
Процент испарения влаги из продукта х, %:									16
– для сковороды
– для фритюрницы									50
– для котла ****									0,5+1,5
Процент содержания корки в продукте yк, %			15			16				17				18			19
Температура воздуха в горячем цехе tв, °С			20			22				20				22			20
Конечная температура поверхности									50
аппарата t	k , °С
3,4
Средняя конечная температура готовности
продукта tk		,°С:
пр									95
– для варки
									100
– для жарки

6

7

Окончание табл. 3

	1		2	3	4	5	6
	н	пр , °С	10	15	10	15	10
Начальная температура продукта t
Температура промежуточного теплоносителя
tk	, 0С
пт
– котла			104	113	120	104	113
– фритюрницы:
– «горячая» зона;			160	170	180	160	170
– «холодная» зона			80	80	80	80	80
– сковороды			240	250	260	240	250

Примечания:

* – по готовому продукту.

**– время тепловой обработки уточняется по сборнику рецептур.

***– время обжарки и доведения до готовности.

****– в период разогрева и стационарной работы.

Вкотле в качестве промежуточного теплоносителя в парогенераторе используется вода.

Всковороде в качестве промежуточного теплоносителя используется вапор, залитый в масляную рубашку.

Во фритюрнице в качестве промежуточных теплоносителей используется масло пищевое.

Средние теплофизические характеристики продуктов и теплоносителей приведены в табл. 4.

Таблица 4

Теплоноситель	r, кДж/кг	с, кДж/кг К	ρ, кг / м	3	tkин	0	C
Вода*	2 200	4,18	950		100
Вапор – Т	–	2,68	740		300

Примечание. * – параметры водяного пара приведены в таблице Приложения 1.

Вапор – Т, залитый в рубашку сковороды, при нагревании расширяется, что учитывается при расчете его объема коэффициентом β = 0,85.

В расчетах котла в качестве объекта тепловой обработки считать воду и картофель в варочном сосуде.

В расчетах фритюрницы в качестве объекта тепловой обработки принять ломтики картофеля с параметрами:

– масса одного ломтика m = 8,5 . 10–4 кг;

– площадь поверхности одного ломтика f = 1,5 . 10–3 м2. В расчетах сковороды принять:

8

– площадь контакта с жарочной поверхностью f = 0,008 м2.

Состав загружаемых в аппарат продуктов и их теплофизические характеристики приведены в табл. 5.

						Таблица 5
Номер	Наименование­		gj		Cj ,	ρj ,
компонента
смеси j	продукта	котел	сковоро-	фри-	кДж/кг . К	кг/м3
			да	тюрница
1	Мясо	–	0,9	–	3,2	1 600
2	Картофель	0,4	–	0,2	1,4	1 080
3	Масло (жир)	–	0,1	0,8	2,14	900
4	Вода	0,60	–	–	4,18	1 000

В качестве теплоизоляционного материала в проекте использовать альфоль гладкую. Этот вид изоляции при монтаже укладывается без какого-либо обжатия. Средние теплофизические характеристики альфоли:

λ5 = 0,053 Вт/м К; С5 = 0,92 кДж/кг . К; ρ5 = 30 кг/м3.

Крышки аппаратов изготовлены из полимерного материала с параметрами:

Нкр = S3 = 0,02 м.;

C3 = 1,3 кДж/кг . К; ρ3 = 300 кг/м3.

В качестве конструкционного материала в тепловых аппаратах применить нержавеющую сталь марки 12Х18Н10Т и чугун со средними теплофизичес­ кими характеристиками:

С = 0,462 кДж/кг . К; ρ = 7900 кг/м3.

исоответствующей толщины Si:

–для котла S1 = 0,002 м; S2 = 0,002 м;

–для сковороды S1 = 0,01 м; S2 = 0,002 м;

–для фритюрницы S1 = 0,001 м.

Толщина материала кожуха всех аппаратов S4 = 0,001 м.

9

4. Методические указания к выполнению расчетно-пояснительной записки

4.1. Введение

Вразделе указывается цель курсового проекта, назначение проектируемого аппарата и его роль в технологическом процессе приготовления пищи, приводится описание технологии тепловой обработки продуктов и обосновываются параметры процесса (время тепловой обработки, температура и т. д.).

4.2.Аналитический обзор существующих аппаратов

Вобзоре дается краткое описание аппаратов отечественного и зарубежного производства, выполняющих аналогичные технологические процессы, устройство и принцип действия. В разделе необходимо отметить конструктивные особенности и достоинства, приводятся их основные технические характеристики и необходимые иллюстрации.

4.3.Расчет аппарата

Вразделе выполняется конструктивный и тепловой расчет.

4.3.1.Конструктивный расчет

Конструктивный расчет позволяет определить размеры основных конструктивных элементов аппарата – рабочей камеры, теплогенерирующего и теплопередающего устройства, теплоизоляции, общие габариты аппарата. Форма рабочей

камеры аппарата определяется в соответствии с коэффициентамиmф и μф.

Расчетные схемы аппаратов (вид сбоку в разрезе) приведены на рис. 1, 2 и 3. На рис. 4 показана схема фритюрницы в форме параллелепипеда (вид сверху).

Теплоизоляция наносится на поверхность рабочей камеры в соответствии со схемой аппарата. Толщина изоляции

Sиз = S5 рассчитывается из условий обеспечения требуемой температуры по-

верхности аппарата t4k при температуре

промежуточного теплоносителя tkпт и заданной температуре окружающей

среды tв.

Рис. 1. Схема котла*: 1 – крышка; 2 – варочный сосуд (рабочая камера); 3 – паровая рубашка; 4 – кожух;

5 – корпус пароводяной рубашки;

6 – теплоизоляция; 7 – ТЭН;

8 – парогенератор * В скобках указаны параметры для рабочей камеры в форме параллелепипеда.

Рис. 2. Схема сковороды*: 1 – масляная рубашка; 2 – теплоизоляция; 3 – кожух; 4 – чаша; 5 – крышка; 6 – рубашка; 7 – ТЭН

Рис. 3. Схема фритюрницы (в форме параллелепипеда)*: 1 – кожух; 2 – рабочая камера (ванна); 3 – крышка; 4 – теплоизоляция; 5 – ТЭН; 6 – фильтр;

7 – сетка вкладыш; γ – угол скоса «холодной» зоны

Рис. 4. Схема фритюрницы в форме параллелепипеда (вид сверху)

* В скобках указаны параметры для рабочей камеры в форме параллелепипеда.

10

11

Объем рабочей камеры Vрк определяется общей массой загружаемых ком-

понентов M, их средней плотностью ρпр, коэффициентами загрузки Kз и заполнения жарочной поверхности Kп:

K3 =V , KП = F . V V

Коэффициент загрузки K3 учитывает увеличение объема загружаемых продуктов при нагревании в котле, объема фритюра, вытесняемого ТЭНами у фритюрницы, а также позволяет осуществить перевертывание обжариваемых

порционных кусков на сковороде.

Форма рабочей камеры определяет качество готового продукта и удобство его приготовления.

Для аппаратов с цилиндрической формой рабочей камеры глубина (вы­ сота) Hрк и диаметр Dрк рассчитываются через рабочий объем Vрк и заданный коэффициент формы камеры mф, определяемый выражением:

m = H . D

Для рабочих объемов, имеющих форму параллелепипеда, длина Lрк и ширина Bрк рассчитываются через площадь дна рабочей камеры Fрк и заданный коэффициент формы рабочей поверхности μф, определяемый выражением:

= B . L

Теплопередающие устройства в аппаратах с косвенным обогревом предназначены для передачи энергии от источника к продукту посредством промежуточного теплоносителя. Теплопередающее устройство у котла и сковороды выполняется в виде паровой или масляной рубашки, окружающей рабочую камеру.

В расчетах принять:

–толщину рубашки Sр = 0,02 м;

–глубину жидкого промежуточного теплоносителя Hпг = 0,03 м.

Для упрощения расчета в проектируемых аппаратах применить плоскую форму дна рабочей камеры и рубашки.

Для фритюрницы поверхность теплопередачи к продуктуFтп равна площади поверхности обрабатываемого продукта, так как продукт полностью пог-

ружен в промежуточный теплоноситель (масло). Жарка продукта происходит в «горячей» зоне. «Холодная» зона выполняется в виде усеченной пирамиды (для рабочей камеры в виде параллелепипеда) или конуса (для цилиндра).

12

4.3.2. Тепловой расчет

Целью теплового расчета является:

–расчет составляющих уравнения теплового баланса;

–определение мощности нагревательных элементов;

–определение коэффициента полезного действия аппарата. Общий вид уравнения теплового баланса:

Qзатр = Qпол + Qпот ,

где Qзатр – общее количество энергии, затраченной при работе теплового

аппарата, Вт;

Qпол – полезная энергия, энергия, затраченная на нагрев продукта, Вт; Qпот – потери энергии, т. е. затраты энергии, не связанные с тепловой обработкой продукта, Вт.

Тепловой баланс составляется для двух периодов работы аппарата: нестационарного (периода выхода на заданный режим) и стационарного (период тепловой обработки продуктов).

Уравнения теплового баланса для котла:

– режим нестационарный

Qнзатр = Q11 + Q21 + Q2 + Q3 + Q14 ;

– режим стационарный

Qстзатр = Q21 + Q3 + Q24 .

Уравнения теплового баланса для сковороды и фритюрницы:

– режим нестационарный

Qнзатр = Q2 + Q3 + Q14;

– режим стационарный

Qстзатр = Q11 + Q21 + Q31 + Q3 ;

где Q11 – затраты энергии на нагрев продуктов, кВт;

Q12 – затраты энергии на испарение влаги из продукта, кВт;

Q13 – затраты энергии на образование корочки продукта при жарке, кВт; Q2 – потери энергии на нагрев аппарата, кВт;

Q3 – потери энергии в окружающее пространство, кВт;

Q41 – потери энергии на нагрев промежуточного теплоносителя аппарата, кВт; Q42 – потери энергии на испарение промежуточного теплоносителя, кВт.

Потери теплоты от дна теплового аппарата малы, и в расчетах не учитывать.

13

Количество теплоты Q42, затраченной на получение пара в пароводяной рубашке, определяется в соответствии с температурой насыщения (в нашем

случае, по температуре кипения воды в парогенераторе tkпт) по таблице Приложения 1.

Масса единовременной загрузки j-х компонентов M1 и M2 определяется по заданной производительности с учетом потерь влаги x. Масса компонентов M4 и M3 определяется по их массовой доле g4 и g3 (табл. 5).

Ввиду взаимосвязи конструктивных и теплотехнических параметров расчет теплового аппарата рекомендуется проводить в последовательности, приведенной в табл. 6.

Взаписке должны быть представлены расчетные формулы с пояснением входящих параметров и их размерностей. Результаты расчета можно округлять до одного знака после запятой.

											Таблица 6
Номер	Расчетный параметр		Расчетная формула
п/п
1	2							3
1.	Определение массы единовре-
	менной загрузки j-х компонентов
	продуктов Mj , кг:			U (τ + τ )
	– мясо и картофель		M1,2 =						(1+ 0, 01Х )
						60
	– жир (масло)		M		3,4	=	M1,2			q
								q	3,4
								1,2
	– вода		M = ∑Mj = M1,2 + M3,4 j
	M – общая масса загружаемых
	продуктов, кг:					j = 2,4
	– для котла
	– для сковороды					j = 1,3
	– для фритюрницы					j = 3,4
2.	Время тепловой обработки τто,
	мин:			τ		= τ			+ τ
	– для котла
	– для фритюрницы, сковороды			τтото= τсН						с
3.	Объем рабочей камеры Vрк, м	3		V =				M
								K3	ρ
								j
				ρ = ∑ g jρj

Продолжение табл. 6

1

2

3

4.Параметры рабочей камеры (внутренние)

4.1.Для цилиндра

4.1.1.	Диаметр рабочей камеры D , м								0,33
	рк
				1, 084			V
						m
		D	=
						K
4.1.2.	Глубина рабочей камеры Hрк, м	Н =1,084V 0,333 m0,667
4.1.3.	Площадь основания рабочей	F			=0,79D2
	камеры Fрк, м2
4.1.4.	Объем «холодной» зоны	V = 0, 26 D2						H
	фритюрницы V , м3
	х
4.1.5.	Глубина «холодной» зоны	H		= 0,4 . H
	фритюрницы Hх, м		x					рк

4.2.Для параллелепипеда

4.2.1.

Площадь основания рабочей

V

0,667

камеры F

, м2

0,932

рк

m

F =

K

4.2.2.

Глубина H , м

Н

=1,084V

0,333 m0,667

рк

4.2.3.

Ширина В

рк

, м

В

рк

= (F

рк

.

μ

ф

)0,5

4.2.4.

Длина L

рк

, м

F

0,5

L

=

4.2.5.

Объем «холодной» зоны

1

1

2

фритюрницы Vх, м

3

V

=

H

F

+

L

x

F 2

+ L

x

3

pk

pk

x

x

4.2.6.

Глубина «холодной» зоны

H

= 0,4 .

H

фритюрницы Hх, м

x

рк

5.Параметры пароводяной и масляной рубашки (внутренней)

5.1.	Для цилиндра
5.1.1.	Диаметр D , м	D = D	рк	+ 2S	р	+ 2S	2
	р	р

14

15

Продолжение табл. 6

1

2

3

5.1.2.

Высота H

, м

H

р

= H

рк

+ S

р

+ S

2

р

5.1.3.

Объем промежуточного

теплоносителя V , м3:

– пара V

пт

V

= 0,785[D2

(H

+ S ) -

= V

п

рк

пт

п

)2

p

p

(D

рк

+ S

(H

рк

+ S

)

2

2

– воды V

= V

V

= 0,785 D2

p

H

пг

пт

в

в

.

– вапора V = V

V

вп

= (V

п

+ V

)

β

пт вп

в

5.2.Для параллелепипеда:

5.2.1.

Высота H

, м

H

р

= H

рк

+ S

р

+ S

1

+ H

пг

р

5.2.2.

Ширина В

, м

B

р

= B

рк

+ 2(S

р

+ S

)

р

1

5.2.3.

Длина L

, м

L

р

= L

рк

+ 2(S

р

+ S

)

р

1

5.2.4.

Объем промежуточного

теплоносителя V , м3:

пт

V

= (H

.

B

. L

) – V

;

– пара V = V

п

р

р

рк

пт

п

р

– воды V

= V

V

= B

р

.

L

р

. H

пг

;

пт

в

в

– вапора Vпт = Vвп

Vвп = (Vп + Vв) . β

6.

Коэффициент теплоотдачи αi

(i = 3; 4), Вт/м2 . К:

– для вертикальной поверхности

α4 = 9,74 + 0,07(ti – tв)]

– для горизонтальной

α3 = 1,3[9,74 + 0,07(ti – tв)]

поверхности

Температура ti:

ti

t

+ t Н

– для нестационарного режима

=ti

=

i

i

,

ti = t i

– для стационарного режима

k2

7.

Толщина теплоизоляции S5, м:

S5

=

λ (t - t4 )

,

α4 (t4 - t )

8.

Габариты аппарата:

8.1.

Наружный диаметр аппарата D, м

D = D

рк

+ 2(S

р

+ S

5

+ S

2

+ S

)

4

Продолжение табл. 6

1

2

3

8.2.

Высота теплового аппарата H, м:

H = Hрк + Sр + Hпг + S2 + S4 +

– котел, сковорода

+ S5 + Hкр

– фритюрница

H = Hрк + Hx + Hкр

8.3.

Длина аппарата L, м:

L = Lрк + 2(S5 + Sp + S2 + S4)

– котел, сковорода

– фритюрница

L = Lрк + 2(S5 + S1 + S4)

8.4.

Ширина аппарата B, м

B = Bрк + L – Lрк

9.

Площадь поверхности теплоотдачи

в окружающую среду Fi, м2:

9.1.

для цилиндра:

F

= 3,14D . H

– боковая поверхность

4

– крышка

F3 = 3,14

D2

4

9.2.

для параллелепипеда:

F4

= 2H(B + L)

– боковая поверхность

– крышка

F3 = L B

10.

Q1 – полезные затраты энергии,

кВт:

Q1 = Q11 + Q21

– для котла

– для сковороды и фритюрницы

Q1 = Q11 + Q21 + Q31

10.1.

Q1 – нагрев продуктов, кВт

Q1

=ΣQ1

1

1

1 j

Q11

=M

C

j

(t -t )/ τ 60

j

j

10.2.

Q21– испарение влаги из

Q2 = 0,01 x M

j

r

1

продукта, кВт

1

60τ

10.3.

Q31– образование корочки

Q13 = 0,01

k M2 ck

( tk - t )

1

60τ

продукта, кВт

принять: tсрк = 120 0С

CK = 1,67 кДж / кг К

16

17

Продолжение табл. 6

1

2

3

11.

Q2 – затраты энергии на нагрев

i

i

i

H

1

конструктивных элементов, кВт

Q2 = ∑ Q2

=

∑ Gici (ti

- ti

)

60τH

tср1 = tср2 = tср6 = tср7 = tкпт

t

+ t

t3,5

=

3,4

2

tср

4

= tк

4

tн

= tн

= t

в

i

пт

12.

Q3 – потери энергии в

Q

3

= Q1

= Q2

окружающее пространство, кВт:

3

3

12.1.

1

– потери конвекцией, кВт

Q1

= α (t

i

- t ) F 10-3

Q 3

3

i

в

i

i = 3; 4

t4

= t4

+ti

2

12.2.

Q2

– потери излучением, кВт

t

+ 273

4

t

+ 273

4

3

Q34

=ε C0

i

100

−

10

-3 Fi

i = 3; 4

100

= 5,6 Вт/м2 . К4

C

0

ε = 0,75

13.

Q14

– нагрев промежуточного

теплоносителя, кВт:

– для котла и сковороды

1

t

- t

1

Q4 =G

(

)

60τH

G

пт

= V

пт

. ρ

пт

tн

= t

в

пт

– для фритюрницы

Q1

= Qx

4

+ Qг

4

4

=

G

C (t

-t )

Q 4

60τ

x

=

Gx

C (t -t )

Q 4

60τ

Gx

пт

= Mx

= Vx ρ

3

- Мx

пт

Gг

= М

3

пт

3

Окончание табл. 6

1	2				3
15.	Q42 – испарение промежуточного	Q2	=V		1	i′′	1
	теплоносителя, кВт	4			υ′′		60τ c

Расход энергии на разогрев конструкции провести для нестационарного режима работы аппарата, результаты представляются в виде табл. 7.

Обозначения, используемые в формулах, приведены в Приложении 2.

Таблица 7

Расчет затрат энергии на нагрев конструктивных элементов

Ин-

Fi ,

Si ,

Vi ,

ρi ,

Gi

,

кДж/

ti ,

i

декс

Элемент

ti ,

t

i

,

Q2 ,

Ci ,

i

конструкции

м

2

м

м

3

кг/м

3

кг

кг·°С

°С

°С

°С

кВт

1

Рабочая камера

2

Рубашка

3

Крышка

4

Кожух

5

Теплоизоляция

6

«Холодная» зона

7

Сетка-вкладыш*

–

–

–

–

Итого: G = ∑G

i

=

Итого:

Q = ∑i

Qi =

2

2

Примечание: * условно принять G7 = 0,5 кг.

Масса отдельного элемента конструкции Gi :

Gi = Vi . ρi , кг,

где Vi – объем материала i-го элемента, м3;

ρi – плотность материала i-го элемента, кг/м3.

Объем материала элемента конструкции Vi определяется по формуле:

Vi = Fi . Si , м3,

где Fi – площадь элемента конструкции, м2; Si – толщина элемента конструкции, м.

Площадь боковой поверхности «холодной» зоны F6 фритюрницы можно определить по формуле:

– для усеченной пирамиды:

18

19